Способ определения износостойкости покрытия и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01N3/56 

11

2, Устройство для определения износостойкости покрытия, содержащее корпус со сферической поверхностью, установленную на сферической поверхности сферическую пяту, предназначенную для размещения образца, держатель контртела, узел нагружения образца и контртела, датчики измерения момента трения и износа, регистрирующий прибор и природ вращения держателя контртела, о т л и ч а ющ е е с я -тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено ползуном, со сферической поверхностью, установленньм в корпусе с возможностью перемещения в направлении его сферической поверхности, размещенной на сферической поверхности ползуна другой сферической пятой, предназначенной для крепления образца с покрытием, взаимодействующим с другой-пятой датчиком измерения

омента трения, электрически соедиенным с первой пятой усилителем, электрически соединенным с второй пятой усилителем-инвертором, блоком сравнения сигналов по полярности, сумматором, дифференциатором, программным блоком, блоком управления узла нагружения, ограничителем амплитуды, ключом и отметчиком времени, выходы усилителей соединены с блоком сравнения и сумматором, выход которого подключен к дифференциатору и регистрирующему прибору, блок управления узла нагружения подключен через программный блок к выходу дифференциатора, соединенного с последовательно соединенными ограничителем амплитуды, ключем и отметчиком времени, а узел нагружения выполнен в виде соединенных привода возвратно-поступательного перемещения и электромагнитной муфты.

1. Способ, определения износостойкости покрытия, заключающийся в том, что Нагружают образец с покрытием и контртело, перемещают последнее относительно образца и регистрируют параметр трения, по которому оценивают износостойкость покрытия, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и производительности, дополнительно истирают контртелом образец без покрытия, а в качестве параметра трения измеряют разность трибо-ЭДС в контактах контртела с образцом с покрытием и образцом без покрытия. сл Ч ;о 9

1

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материало в частности к определению износостокости покрытия. .

Наиболее близким к данному изоб.ретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения износостойкости покрытия, заключающийся в том, что нагружают образец с покрытием и контртело, перемещают последнее относительно образца и регистрируют параметр трения, по которому оценивают износостойкость покрытия. Способ осуществляется с помощью извест ного устройства, содержащего корпус со сферической поверхностью, установленную на сферической поверхности сферическую пяту, предназначенную для размещения образца, держатель контртела, узел нагружения образца и контртела, датчики измерения момента трения и износа, регистрирующий прибор и привод вращения держателя контртела l .

Недостатком известного способа определения износостойкости покрыти и устройства для его осуществления

является низкая точность и производительность, что обусловлено невозможностью одновременного истирания покрытия и образца и измерением износа гибким элементом датчика.. Цель изобретения - повышение точности и производительности определения износостойкости покрытия.

.Указанная цель достигается тем, чтосогласно способу определения износостойкости покрытия, заключающемуся в том, что нагружают образец с покрытием и контртело, перемещают последнее относительно образца и регистрируют параметр трения, по которому оценивают износостойкость покрытия, дополнительно истирают контртелом образец без покрытия, а в качестве параметра трения измеряют разность трибо-ЭДС в контактах контртела с образцом с покрытием и образцом без покрытия.

Указанная цель достигается также и тем, что устройство для осуществления способа, содержащее корпус со сферической поверхностью, установленую на сферической поверхности сфер;ческую пяту, предназначенную для 3 1 размещения образца, держатель контртела, узел нагружения образца и контртела, датчики измерения момента трения и износа, регистрирующий прибор и привод вращения держателя конт тела снабжено ползуном со сферическо поверхностью, установленным в корпус с возможностью перемещения в направлении его сферической поверхности, размещенной на сферической поверхнос ползуна другой сферической пятой, предназначенной для крепления образц с покрытием, взаимодействующим с дру гой пятой датчиком измерения момента трения, электрически соединенным с первой пятой усилителем, электрическ соединенным с второй пятой усилителе инвертором, блоком сравнения сигналов по полярности, сумматором, диффе ренциатором, программным блоком, бло ком управления узла нагружения, огра ничителем амплитуды, ключом и отметчиком времени, выходы усилителей соединены с блоком сравнения и сумматором, выход которого подключен к дифференциатору и регистрирующему прибору, блок управления узла нагружения подключен через программный блок к выходу дифференциатора, соединенного с последовательно соединен ными ограничителем амплитуды, ключом и отметчиком времени, а узел нагружения выполнен с виде соединенных привода возвратно-поступательного перемещения и электромагнитной муфты .На чертеже представлено устройство для осуществления способа. Устройство содержит корпус 1 со сферической поверхностью 2, сферичес кую пяту 3, предназначенную для размещения образца 4, держатель 5 контр тйла 6, узел 7 нагружения образцов 4 и контртела 5, датчик 8 измере ния момента трения и датчик износа (не показан), регистрирующий прибор 9 привод 10 вращения держателя 5. Устройство снабжено ползуном 11 со сферической поверхностью 12, другой сферической пятой 13 для размещения образца 14 с покрытием 15, датчиком 16 измерения момента трения, усилителем 17, усилителем-инвертором 18 (с прямым и инвертирующим входами), блоком 19 сравнения сигналов по полярности, сумматором 20,- дифференциатором 21, программным блоком 22, блоком 23 управления,узлом 7 нагружения, ограничителем 24 амплитуды. 64 ключом 25, отметчиком 26 времени. Узел 7 нагружения выполнен в виде привода возвратно-поступательного перемещения, электромагнитной (порои КОБОЙ) муфты 27 скольжения. Узел 7 включает также несамотормозящуюся винтовую передачу 28 и пружину 29, установленную между корпусом 1 и ползуном 11. Датчики 8 и 16 выполнены в виде тензобалок и взаимодействуют через элементы 30 и 31 с пятами 3 и 13. Последние электроизолированы от поверхностей 2 и 12, Отметчик 26 времени соединен с блоками управления и питания (не показаны) привода 10 и узла 7 нагружения. При необходимости полость между образцами 4 и 14 заполняют рабочей средой (например, маслом и т,д.). Образцы 4 и 14 выполняют из одного, материала. Усилители 17 и 18 и сумматор 20 выполнены, например, на базе операционных усилителей. Способ определения износостойкости покрытия осуществляется с по- . мощью устройства следующим образом, ( Устанавливают в пяте 3 образец 4 и контртело 6, в пяте 13 образец 14 с покрытием 15,на держателе 5 контртело 6, Узлом 7 через ползун 11 нагружают образцы 4, 14 и контртело 6. Закон изменения усилия нагружения задается программным блоком 22, управляющим блоком 23 управления узлом 7 через муфту 27, При этом притормаживается гайка (не показана) передачи 28 относительно ползуна 11, Последний перемещается вниз, сжимая образцы 4 и 14 и контртело 6, Перемещают контртело 6 относительно образцов 4 и 14 с помощью привода 10, В результате трения контртела 6 обра.зца 4 и контртела 6 - покрытия 15 образца 14 возникает трибо-ЭДС на трущихся поверхностях. Сигналы, пропорциональные трибо-ЭДС, через пяты 3 и 13 поступают соответственно на усилители 17 и 18, блок 19 сравнения и сумматор 20, Блок 19 сравнения сигналов (от трибо-ЭДС) по полярности автоматически переключает прямой вход усилителя-инвертора 18 на инвертирующий вход. В результате на сумматор 20 поступают разнополярные сигналы, а на выходе сумматора 20 выдается их разность, которая регистрируется прибором 9, В ходе изнашивания покрытия 15 изменяется величина трибо-ЭДС

. с пары трения контртело 6 - покрытие 15. Характер изменения этого сигнала монотонный, но он имеет скачки в моменты локального разрушения покрытия 15. В эти моменты разность трибо-ЭДС с сумматора 20 поступает на прибор 9 и дифференциатор 21. Затем на программный блок 22 и блок 23 управления узлом 7 через муфту 27, уменьшая усилие нагружения на время, необходимое для вывода из зоны трения частиц износа за счет вымывания поступающей смазкой и под действием центробежных сил. После этого программный блок 22 продолжает работу в заданном режиме нагружения. С помощью ограничителя 24, ключа 25 и отметчика 26 моменты локальных разрушений покрытия 15 фиксируются во времени. По окончании испытания (или износа покрытия 15) с отметчика 26 времени поступает сигнал на отключение привода 10 и узла 7 нагружения. При этом

обесточивается муфта 27, ползун 11 с помощью пружины 29 перемещается вверх, образцы 4, 14 и контртело 6 разгружаются. По разности трибо-ЭДС определяют износостойкость покрытия с помощью формулы

т ли - 4.U; ди

100%

где ли - разность трибо-ЭДС при

установившемся трении до момента первого локального разрушения покрытия; - разность текущих значений

трибо-ЭДС, мВ.

Полному износу покрытия 15 соответствует ли- 0.

Положительный эффект обусловлен повышением точности и производительности определения износостойкости покрытия, что обусловлено измерением разности трибо-ЭДС в коде изнашивани покрытия.