Способ сравнительной оценки износостойкости пар образцов материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к испытательной технике и методам испытания и может быть использовано для сравнительной оценки иносостойкости пар образцов материала.

Целью изобретения является повышение точности и производительности оценки.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для реализации способа содержит корпус 1, предназначенный для связи с образцом 2, держатель 3 контробразцэ 4, привод (не показан) его движения, узел 5 нагружения образца 2, герметичную камеру 6, связанный с ней воздуховод 7 для отбора проб, связанный с ним счетчик 8 частиц износа, нагнетатель 9 воздуха с фильтром, в корпусе 1 выполнено сквозное отверстие, форма которого представляет собой сопряженные цилиндрический, конический и цилиндрический большего диаметра участки соответственно 10-12 по периметру корпуса выполнены каналы, оси которых параллельны оси отверстия, предназначенные для подачи воздуха из нагнетателя 9, сквозное отверстие 10 цилиндрической формы меньшего диаметра предназначено для размещения в нем держателя 3 контробразца 4, цилиндрическое отверстие большего диаметра - для жесткого крепления образца 2, ось воздуховода 7 расположена на оси сквозного отверстия, нагреватель 13, связанный с ним блок (не показан) контроля и регулировки температуры, магистрали 14 для охлаждения образца 2. На рабочей поверхности образца 2 могут быть выполнены канавки 15 для прохождения через них воздуха. Соответствующие каналы связаны с соответствующими канавками 15. Конический участок 11 выполнен для предотвращения контакта контробразца 4 и корпуса 1. Нагнетатель 9 воздуха, например, выполнен в виде герметичного кожуха, установленного внутри него вентилятора и фильтров грубой и тонкой очистки воздуха, в качестве фильтрующих материалов используют, например, ФПП-15-1,7, ФПП-15-1.7А, нетканный материал на основе смеси волокон шерсти и вискозы,лавсановое (штапельное) волокно и пенополиуретан самозатухающий после

соответствующей обработки. Счетчик 8 частиц износа соединен с воздуховодом 7 гибкой трубкой, например, типа ПВХ, и установлен как можно ближе к нему и с

минимальным числом изгибов трубки, что повышает точность измерения концентрации частиц износа. Нагреватель 13 выполнен, например, в виде проволочной спирали, но может быть водяным или паровым. Цилиндрический участок 12 большего диаметра может быть выполнен совместно с нагревателем 13 в виде отдельного блока, при этом термическое расширение материала блока компенсируется зазором, с которым блок размещен в корпусе.

Магистраль 14 выполнена, например, в виде системы патрубков, по которым пропускают охлаждающую жидкость или криогаз, при этом аналогично нагревателю 13 магистраль 14 выполнена совместно с цилиндрическим участком 12.

Способ сравнительной оценки износостойкости, реализуемый с помощью устройства, заключается в следующем.

Контробразец 4 при снятой герметич:

ной камере 6 устанавливают в держатель 3 и для предотвращения осевого смещения фиксируют. Устанавливают образец 2 в корпус 1, затем к нему через прокладки крепят

герметичную камеру 6. К воздуховоду 7 подсоединяют счетчик 8 частиц износа, а к каналам 13 - нагнетатель 9 воздуха. В каналы 13 подают очищенный воздух и после некоторой выдержки (5-10 мин), необходимой для удаления частиц пыли, слетевших со стенок каналов 13, и для стабилизации воздушных потоков в герметичной камере б, замеряют фоновую запыленность, обусловленную возможным проникновением в

устройство частиц пыли из окружающей среды через неплотности. При нулевом фоне или величине его пренебрежительно малой включают привод перемещения, устанавливают требуемые скорость перемещения контробразца 4 и усилие его нагру- жения. Изнашивают несколько пар образцов 2 и 4 материала в герметично закрытом объеме в одинаковых условиях, фиксируют концентрацию частиц износа

счетчиком 8 в несущем воздушном потоке для конечного дискретного ряда, причем од- JHO дискретное значение отличается от друтого в три раза. Из следующего соотношения вычисляют параметр А:

A ln 2 ,

i 1 где DI - размер частицы износа;

NI - концентрация частицы износа размером DI;

i 1-k1 - номер частицы износа из дискретного ряда ее размеров;

k - количество размеров частиц износа в дискретном ряду.

Для каждого сочетания материала при фиксированном режиме трения в качестве параметра трения выбирают минимальное значение параметра А

При необходимости сбора всех частиц независимо от их размеров, например, для определения интегрального весового износа или для микроструктурного анализа после счетчика 8 частиц износа устанавливают фильтр. Для проведения испытаний при высоких или низких температурах после установки образца 2 и контробразца 4 соответственно включают нагреватель 13, регулируют и контролируют температуру соответствующим блоком или в магистраль 14 подается охлаждающая жидкость для получения температуры ниже комнатной, при подаче в магистраль 14 криогаза получают отрицательные температуры.

Для проведения испытаний в конкретных газовых средах вместо очищенного воздуха в каналы 13 корпуса 1 подается требуемый газ, прошедший очистку.

Нагнетатель 9 воздуха применяют в случае, если счетчик 8 частиц износа не имеет собственного насоса. Скорость воздуха в герметичной камере 6 при использовании нагнетателя 9 подбирается таким образом, чтобы был обеспечен характер ламинарного его течения. Контролируется режим ламинарного течения запуском в устройство окрашенного воздуха.

При реализации способа использовались следующие режимы трения; нагрузка на образец 2-15 кгс, скорость вращения контробразца 4-1000 об/мин, начальная температура на рабочих поверхностях образца 2 и контробразца 4-22°С.

Дополнительные условия: режим сухого трения, вибрация специальным образом не создавалась, среда - очищенный воздух (частиц размером более 0,7 мкм не обнаружено).

. Образцы: контробразец для всех пар трения изготовлен из стали 40Х, ГОСТ 4543- 71, твердость на поверхности трения HRC 59-63, шероховатость поверхности трения Ra 0,2; образец изготовлен из трех различных материалов1 стань 45, ГОСТ 1050-74, HRC 50-55. Ra 0,4, бронза Бр 05С25, ГОСТ 613-79. НВ 60, Ra 0,6, чугун АЧС-1. НВ170, На 0,6.

Размеры образцов, контробразец

36x20x14 (MIV), образец 52x36x14 (мм).

Оборудование в качестве счетчика 8 частиц износа использовался фотоэлектрический счетчик аэрозольных частиц типа АЗ-5

с насосом производительностью отбора проб 1,2 л/мин Диапазон регистрируемых размеров частиц 0,5-10 мкм В качестве блока очистки воздуха использовался фильтр ЛАИК на основе cbunbTpvKmiero материала ФПП-15-1 7

Формула изобретения

1.Способ сравнительном оценки изно- еостойкости пар образцов материалов заключающийся в том что изнашивают несколько пар образцов материапов в герметично закрытом объеме в одинаковых условиях, фиксируют концентрацию частиц

износа различного размера и определяют параметр трения, по которому сравнивают износостойкости пар образцов материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности

оценки, фиксирование концентрации частиц износа осуществляют для конечного дискретного ряда значений размеров частиц износа, причем одно дискретное значение отличается от другого в три раза, для каждой

пары образцов определяют параметр А трения, минимальное значение которого характеризует наиболее износостойкую пару образцов, из соотношения

A n Ј ,.

i 1 где DI - размер частицы износа,

NI - концентрация частицы износа размером Di,1

i 1-К - номер частицы износа из дискретного ряда ее размеров,

К - количество размеров частиц износа в дискретном ряду,

2.Устройство дня сравнительной оцен- ки износостойкости пар образцов мгтеоиалов, содержащее корпус, предназначенный для связи с образцом, держатель контробразца, привод его движения, узел нагружения образца, герметичную камеру, связанный с ней воздуховод для отбора проб, связанный с ним счетчик частиц износа и нагнетатель воздуха с фильтром, отличающееся тем, что в корпусе выполнено сквозное отверстие, состоящее из сопряженных цилиндрического, конического и

цилиндрического большего диаметра участков, по периметру сквозного отверстия корпуса выполнены предназначенные для подачи воздуха из нагнетателя каналы, оси которых параллельны оси отверстия, предназначенные для подачи воздуха из нагнетателя, участок сквозного отверстия

цилиндрической формы меньшего диаметра предназначен для размещения в нем держателя контробразца, цилиндрического отверстия бо льшего диаметра - для жесткого крепления образца, а ось воздуховода для отбора проб расположена на оси сквоз ного отверстия корпуса.

Изобретение относится к испытательной технике и методам испытания и может быть использовано для сравнительной оценки износостойкости пар образцов материала. Цель - повышение точности и производительности оценки. Контробразец 4 устанавливают в держатель 3. Затем устанавливают образец 2 в корпус 1, герметичную камеру 6 крепят к корпусу 1, а к воздуховоду 7 подсоединяют счетчик 8 частиц износа. В каналы 13 подают очищенный воздух и замеряют фоновую запыленность. Включают привод перемещения, нагружают образец радиальным усилием и изнашивают несколько пар образцов материала, после чего фиксируют концентрацию частиц износа для конечного дискретного ряда. Одно дискретное значение отличается от другого в три раза. Определяют параметр А для каждого сочетания материала при фиксировании режима трения. В качестве параметра трения выбирают минимальное значение параметра А. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

А -А

фиг.2.