Способ определения пластической прочности текучих сред Советский патент 1989 года по МПК G01N11/12 

Изобретение относится к области определения пластичности текучих сред путем измерения проникновения клиновидных калибров в материал и может быть использовано в научно- исследовательских и заводских лабораториях.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности определения пластической прочности.

По предлагаемому способу освобождение нагруженного индентора осуществляют в две стадии. В начальном положении шток с нидентором посредством сухарика прижат к направляющей и удерживается силами трения, т.е. вектор силы трения направлен в противоположную движению сторону.

На первой стадии освобождения индентора постепенно ослабляется давление сухарика на шток плавным уменьшением продольно-осевой сжимающей нагрузки на пружину при вращении микрометрического винта и при определенном положении винта шток вместе с конусом начинает равномерно перемещаться в корпусе со скоро,стъю, обусловленной постоянством коэффициента трения между штоком, корпусом и сухари ком в широком диапазоне прилагаемых

.

к индентору нагрузок. Чем больше суммарная нагрузка на индентор, тем . больше сжатие пружины, обеспечивающее равномерное перемещение инденто- ра. Необходимое давление на сухарик в широком диапазоне нагрузок на индентор обеспечивается витыми коническими пружинами. По мере увеличения поверхности соприкосновения конуса с испытуемой массой сопротивление его внедрению растет и погружение частично освобожденного конуса прекращается .

На второй стадии освобождения винт отворачивается до упора, т.е. индентор освобождается полностью, так как сухарик выводится из соприкосновения со штоками, тем самым перестает оказьшать влияние на дальнейшее погружение индентора в массу.

Таким образом, частичное освобождение индентора на первой стадии позволяет исключить импульс движения нагруженного конуса,последующее полное освобождение индектора после его остановки в массе обеспечивает некоторое дальнейшее погружение конуса в испытуемую массу род нагрузкой бе торможения и позволяет повысить дос- товерность и точность определения пластической прочности в широком диапазоне пpилaгae зыx к идентору нагрузок.

На чертеже изображено устройство для реализации, предлагаемого способ определения пластической прочности текучих сред.

Устройство состоит из основания 1, стойки 2, вертикально закреплен- ной на основании, корпуса 3, закрепленного на стойке, индентора 4, прикрепленного к нижнму Topjjry вггока 5, вертикально перемещающегося в направляющих корпуса, коромысла 6 с подвижными гирями 7, шарнирно соединенного со стойкой и снабженного сферической пяткой 8, опирающейся на верхний торец штока, индикатора 9 линейного перемещения индентора со штоком, закрепленного на стойке, винта 10, расположенного в корпусе перпендикулярно штоку, сухарика 11, конической пружины 12, одним концом жестко соединенной с сухариком, а другим соединенной подвижной связью с винтом, выпалня1ощим роль фиксатора.

0

5

Q

0

5

5

5

Устройство работает следующим образом.

В кювету 13 помещают испытуемый образец 14 (в данном случае водные дисперсии каолинита) так, что объем кюветы заполнен. Кювету устанавливают на основание 1. Вершину индентора 4 подводят к поверхности испытуемой массы и шток 5 фиксируют в корпусе 3 вращением винта 10. Начальное положение индентора 4 - при помощи индикатора 9. На уравновешенное коромысло 6 помещают началь- ньм груз (с дисперсиями влажностью 142% масса гири 7 и штока с инд,ен- тором составляет 50 г), затем отворачиванием винта 10 частично освобождают шток, т.е. уменьшают поджа- тие пружины 12 (давление сухарика 11 на шток 5) до тех пор, пока шток с индентором начинает плавно перемещаться вниз, а индентор 4 под действием собственного веса и приложенной к нему нагрузки погружается в испытуемую массу. По мере увеличения поверхности соприкосновения индентора с исследуемой массой (дисперсией) сопротивление его внедрению растет и погружение прекращается. После остановки индентора в массе в условиях частичного освобождения отворачиванием винта 10 производят полное освобождение индентора, которьй погружается-еще на некоторую глубину до тех пор, пока нагрузка на индентор не уравняется с пластической прочностью структуры 1|. При помощи индикатора 9 определяют конечную глубину погружения при данной нагрузке. Проводят три параллельных опыта при определенной нагрузке, увеличивающейся от опыта к опыту.

Среднее значение пластической прочности для дисперсий влажностью

142% в диапазоне прилагаемых к индентору нагрузок от 50 до 800 г по предлагаемому способу изменяется незначительно ((8,41-8,56) Ю- дин/см) и практически не зависит от величины нагрузки. Относительная ошибка воспроизводимости 3 параллельных опытах в указанном диапазоне нагрузок на индентор составляет 0,47-1,29%, Для дисперсий влажность 80 6% эти величины- составляют (51,90-32,14)

10- дин/см2 и 0,23-1,76%. Аналогичная ситуация сохраняется и для дисперсий с влажностью 53,4%.

При исследовании пластической прочности дисперсий по известному способу для всех влажностей характерно симбатное уменьшение значений Р с увеличением прилагаемых к индентору нагрузок, для систем с влажностью 142% от 3,2. 1 /,- , (- ljI 10 дин/см, при влажности 80 6% - от 23,6 « 10- до 18,8

10 дин/см%

при влажности 453,4% - от 76,8- 10 до 68,2 . 10 дин/см2. Относительная ошибка воспроизводимости изменяется от 0,53 до 2,66%.

Наиболее значительное занижение действительной величины пластической прочности за счет импульса движения индентора характерно для слабоструктурированных дисперсий и изменяется по мере возрастания нагрузки от 61,9 до 74,8%, для средне- структурированных оно . составляет от 53,7 до 63,9%, а для структурированных от 40,9 до 46,4%. Занижение действительных значений Р при работе на известном пластометре уменьшается по мере упрочнения структуры, однако вклад импульса движения индентора значителен для систем различной прочности.

При погружении конуса в два этапа под действием одного и того же груза максимально исключается влияние импульса движения и эффекта тик- сотропного привыкания, возникающих в процессе определения значения плас- тической прочности известными способами.

Импульс движения исключается на первом этапе за счет устранения ускорения перемещения конуса путем реулирования силы трения с помощью редлагаемого устройства.

Эффект тиксотропного привыкания сключается за счет того, что на тором этапе конус погружается под ействием приложенного груза без орможения, а также тем, что движеие конуса в режиме свободного по

4674446

гружения начинается сразу же после полной остановки перемещения конуса в массе в режиме торможения, g В известных способах изменения эффект тиксотропного привыкания не исключается.

В известном способе определения пластической прочности материалов, 10 являющемся аналогом предлагаемого технического решения, .где внедрение индентора осуществляется путем медленного перемещения загрузочной рамки, возникает .эффект тиксотропного при- 15 выкания, т.е. упрочнение исследуемой массы в процессе медленной деформации. В результате этого измеряемая величина оказывается выше достоверной.

20 Таким образом, предлагаемый способ определения пластической прочности позволяет повысить в 1,7-3,6 раза достоверность определения действительной величины пластической

25 прочности в широком диапазоне плас- тичностей исследуемых текучих сред и повысить в 7-2,3 раза точность

определения Р в пределах одной серии опытов по сравнению с известным 30 способом.

Формула

изобрете

и и я

35

0

5

0

Способ определения пластической прочности текучих сред, включающий подвод индентора к поверхности испытуемого образца, фиксирование индентора и определение его начального положения, приложение нагрузки к индентору, освобождение индентора и определение его конечного положения при погружении в образец, по которому судят о пластической прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности определен.чя, освобождение индентора осуществляют в две на первой индентор освобождают частично до возникновения его погружения в образце, а на второй индентор освобождают полностью после его остановки.

Изобретение относится к способам определения пластической прочности текучих сред путем измерения проникновения клиновидных калибров в материал и может быть использовано в научно-исследовательских и заводских лабораториях. Целью изобретения является повьшение достоверности и точности определения пластической прочности. В предложенном способе определения пластической прочности текучих сред освобождение индентора осуществляют в две стадии: на первой индентор освобождают частично до начала его перемещения в испытуемой массе, а на второй индентор освобождают полностью после его остановки в массе в условиях частичного освобождения. Способ реализуется на пенетрометре, снабженном сухариком и конической прз жиной, установленными в корпусе соосно с винтом, причем пружина одним концом жестко соединена с сухариком, а другим соединена подвижной связью с ВИНТОМ;, выполняющим роль фиксатора. 1 нл. .Ф ,5стжа л