Способ испытания на изнашивание покрытий, имеющих переменные физико-механические свойства по глубине Советский патент 1991 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к технике исследования триботехнических свойств материалов покрытий, имеющих переменные физико-механические свойства по глубине.

Известен способ испытания на изнашивание покрытий, имеющих переменные физико-механические свойства по глубине, заключающийся в том, что на, цилиндрическую подложку наносят покрытие плавно изменяющейся толщины таким образом, что участки наибольшей и наименьшей толщины диаметрально противоположны, приводят подложку с покрытием в контакт с цилиндрическим контробразцом, осуществляют вращение подложки и определяют износ покрытия.

Существенным недостатком известного способа является низкая точность результатов испытания, так как не учитывается различная скорость изнашивания покрытия по глубине.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ис- пытания на изнашивание покрытий, имеющих переменные физико-механические свойства по глубине, заключающийся в том, что на цилиндрическую подложку наносят покрытие плавно изменяющейся толщины таким образом, что участки наибольшей и наименьшей толщины диаметрально противоположны, приводят подложку с покрытием в контакт с цилиндрическим контробразцом, осуществляют вращение подложки, смещают ось вращения подложки от ее геометрической оси в сторону покрытия большей толщины и определяют

О

чэ

00

Оч

чэ ю

износ покрытия на участках наибольшей и наименьшей толщины.

Недостатком данного способа является низкая точность результатов испытания, так как не учитывается в процессе испытания различная скорость изнашивания покрытия по глубине,

Целью изобретения является повышение точности результатов испытания путем учета различной скорости изнашивания покрытия по глубине.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания на изнашивание покрытий, имеющих переменные физико-механические свойства по глубине, заключающемуся в том, что на цилиндрическую подложку наносят покрытие плавно изменяющейся толщины таким образом, что участки наибольшей и наименьшей толщины диаметрально противоположны, приводят подложку с покрытием в контакт с цилиндрическим контробразцом, осуществляют вращение подложки, смещают ось вращения подложки от ее геометрической оси и определяют износ покрытия на участках наибольшей и наименьшей толщины, при этом в начале испытания совмещают ось вращения подложки с ее геометриче- скрй осью, в процессе вращения подложки периодически фиксируют эксцентриситет изнашиваемой поверхности покрытия относительно оси вращения подложки, а смещение оа вращения подложки осуществляют каждый раз в сторону эксцентриситета на половину его величины.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее данный способ общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 4 - вид В на фиг. 3; на фиг, 5 - вид Г на фиг. 3; на фиг. 6 - установленное на образце приспособление для измерения износа участка наименьшей толщины покрытия, общий вид,

Устройство для реализации способа содержит основание 1, на котором расположен шпиндельный узел 2 с держателем 3 кснтробразца 4 и кронштейн 5. На кронштейне 5 шарнирно установлена с возможностью перемещения относительно держателя 3 контробразца 4 каретка 6 с механизмом 7 нагружения. Держатель 3 контробразца 4 кинематически связан с приводом 8. На основании 1 установлена также стойка 9 с средством 10 измерения перемещения каретки б, например, головкой измерительной пружиной ИГПВ, Основными частями каретки 6 являются; держатель 11 образца 12, центросмести- тель 13, вал 14с подшипниками и корпус 15. Вал 14 кинематически связан с приводом 8.

Центросместитель 13 состоит из закрепленной на валу 14 планшайбы 16с микрометрическим винтом 17, имеющей центрально расположенные направляющие 18 в форме

ласточкина хвоста, в которых установлены салазки 19. На салазках 19 жестко закреплены держатель 11 образца 12 и гайка 20 микрометрического винта 17. Салазки 19 имеют отверстие 21, в котором находится

фиксатор 22 углового положения образца 12. К образцу 12 фиксатор 22 прижимается пружиной 23. На цилиндрической поверхности планшайбы 16 нанесены диаметрально противоположно друг другу две маркк 4

(штрихи), а на корпусе 15 одна марка 25 Марки нанесены так, что при совмещении любой из марок 24 на планшайбе 1 б и марки 25 на корпусе 15 каретки б оси держателя 3 контробразца 4, держателя 11 образца 12,

вала 14, винта 17 и фиксатора 22 устанавливаются в одну плоскость.

Образец 12 для реализации способа имеет форму ролика, образованного подложкой 26 с посадочным отверстием 27 и испытуемым покрытием 28, имеющим переменные по глубине расположения .от изнашиваемой рабочей поверхности физико-механические свойства. Толщина покрытия 28 материала плавно изменяется по периметру таким образом, что участки наибольшей и наименьшей толщины диаметрально противоположны и лежат в одной плоскости с центром посадочного отверстия

27, а наружная цилиндрическая поверхность покрытия 28 концентрична оси вращения образца 12. На одной из боковых поверхностей подложки 26 образца 12 выполнены два углубления в виде клиновид-.

ных канавок 29 одинаковой длины, не выходящих на покрытие 28. Оси этих канавок 29 лежат в плоскости, проходящей через участок наименьшей толщины испытуемого покрытия 28, центр посадочного отверстия

27 и участок наибольшей толщины. Тчкое расположение канавок 29 позволяет точно базировать образец 12 на держателе в то же время устраняет влияние канавок 29 на динамические свойства образца 12. На

другой боковой поверхности подложки 26 образца 12 выполнены три углубления, не выходящие на покрытие 28, в виде таких же клиновидных канавок 29. Оси этих канавок 29 проходят через центр посадочного отверстия 27 и расположены под углом 120° друг к другу, при этом ось одной из канавок лежит в плоскости, проходящей через участок наименьшей толщины испытуемого покрытия 28 и центр посадочного отверстия 27, Такое расположение канавок 29 на боковой

поверхности образца 12 позволяет точно базировать его на средстве измерения из- носов цилиндрической поверхности, точно базировать на нем средство измерения износа участка наименьшей толщины покрытия 28 и в время устраняет влияние канавок 29 на динамические свойства образца 12. Наименьшая толщина покрытия 28 при этом должна быть не менее величины, достаточно достоверно измеряемой используемым при данных исследованиях средством измерения износов.

В качестве средства измерения износа участка наименьшей толщины испытуемого покрытия 28 используется приспособление, состоящее из Г-образного корпуса 30, измерительной головки 31, например, типа микатор и трех упоров 32, снабженных сферическими наконечниками 33. Упоры 32 образуют в плане равносторонний треугольник, при этом ось измерительного стержня головки 31. ось ближайшего к головке упора 32 и проведенная мысленно из него медиана треугольника лежат в одной плоскости.

Способ реализуется следующим образом.

Берут заготовку подложки 26 в виде валика с центровыми отверстиями и, вращая его, наносят на цилиндрическую поверхность покрытие 28, например, путем наплавки. Далее из заготовки вырезают ролик, шлифуют его боковые поверхности (торцы) и растачивают посадочное отверстие 27 эксцентрично наружной цилиндрической поверхности покрытия 28 с величиной эксцентриситета, равной половине разности наибольшей и наименьшей толщины покрытия 28. Затем фрезеруют на одной из боковых поверхностей подложки 26 по линии, проходящей через центр наружной цилиндрической поверхности ролика и центр посадочного отверстия 27, т.е по линии наибольшего эксцентриситета, две клиновидные канавки 29 одинаковой длины не выходящие на покрытие 28. На второй боковой поверхности подложк1 26 фрезеруют три такие же канавки 29 одинаковой длины, не выходящие на покрытие 28. Оси этих канавок 29 проходят через центр посадочного отверстия 27 и расположены под углом 120° друг к другу, при этом ось одной из них лежит на линии наибольшего эксцентриситета в направлении большего расстояния от центра посадочного отверстия 27 до наружной поверхности ролика. После чего ролик базируют по посадочному отверстию 27 и осуществляют шлифование наружной цилиндрической поверхности до устранения эксцентриситета.

Изготовленный таким образом.образец

12 устанавливают на кругломер, например модель 290, так, чтобы три клиновидные канавки 29 образца 12, расположенные на одной из его сторон, опирались на сферические наконечники, размещенные на кругломере и образующие в плане равносторонний треугольник упоров. Осуществляют в полярных координатах при выбранном масштабе профилографирование рабочей поверхности покрытия 28 путем непрерывного или дискретного ее ощупывания при вращающемся шпинделе кругломера. Далее образец 12 снимают с кругломера и устанавливают на держатель

11 устройства так, чтобы конус фиксатора 22 полностью вошел в углубление одной из двух диаметрально противоположных клиновидных канавок 29. После установки на держатель 3 контробраэца 4 нагружают образец 12 и контробразец 4 с помощью механизма нагружения 7 сжимающей силой, Затем, поворачивая планшайбу 16, совмещают одну из марок 24 на ее цилиндрической поверхности с маркой 25 на корпусе

каретки 15 и считывают показания с индикатора средства 10 измерения. Эту операцию повторяют для другой марки 24 планшайбы 16. Далее сравнивают оба показания средства 10 измерения и при выявлении разности, т.е. наличия эксцентриситета, устраняют последний, вращая микрометрический винт 17 и перемещая тем самым салазки 19 и держатель 11 с образцом 12 в плоскости, проходящей через участок наименьшей толщины испытуемого покрытия 28, центр посадочного отверстия 27 и участок наибольшей толщины. Величина перемещения должна быть равна половине выявленной разности. Затем с помощью

приспособления для измерения износа участка наименьшей толщины покрытия 28 определяют величину отсчета износа участка наименьшей толщины, Для этого помещают сферические наконечники 33 упоров 32 в

три клиновидные канавки 29 образца 12 и, прижав приспособление к образцу 12, считывают показания с индикатора головки 31. После этого измерения включают привод 8 устройства. Через некоторый период времени привод 8 выключают и повторяют, как и после установки образца 12 на держатель 11, операции по определению и устранению эксцентриситета, вызванного различными скоростями изнашивания поверхности участка наименьшей толщины и поверхности

участка наибольшей толщины покрытия 28. С помощью приспособления для измерения износа участка наименьшей толщины покрытия 28 определяют также накопившийся за этот период работы устройства износ уча- стка наименьшей толщины. После этих изменений привод 8 включают. Весь комплекс выше описанных операций повторяют до тех пор. пока полностью не износится элементарный участок наименьшей толщины покрытия 28. Далее образец 12 устанавливают на кругломер и снимают с изношенной рабочей поверхности покрытия 28 профилограмму, как и при первом профилографировании. Разность этих двух профилограмм является круглограммой износа покрытия 28 образца в полярных координатах. Дискретную величину износа испытуемого покрытия на некоторой глубине определяют как среднее между иэмере- ниями иэносов покрытия 28 в направлении двух радиус-векторов, выходящих из центра посадочного отверстия 27 и образующих с полярной осью, проходящей через участок наименьшей или наибольшей толщины и центр посадочного отверстия 27, положительный и отрицательный полярные углы, равные по абсолютной величине.

Формула изобретения

Способ испытания на изнашивание покрытий, имеющих переменные физико-механические свойства по глубине, заключающийся в том, что на цилиндрическую подложку наносят покрытие плавно изменяющейся толщины таким образом что участки наибольшей и наименьшей толщины диаметрально противоположны, приводят подложку с покрытием в контакт с цилиндрическим контробразцом, осуществляют вращение подложки, смещают ось вращения подложки от ее геометрической оси и определяют износ покрытия на участках наибольшей и наименьшей толщины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов испытания путем учета различной скорости изнашивания покрытия по глубине, в начале испытания совмещают ось вращения подложки с ее геометрической осью, в процессе вращения подложки периодически измеряют эксцентриситет изнашиваемой поверхности покрытия относительно оси вращения подложки, а смещение оси вращения подложки осуществляют каждый раз в сторону эксцентриситета на половину его величины.

Изобретение относится к трибологии. Цель изобретения - повышение точности результатов испытаний. Изготавливают образец, сопрягают его покрытие с контробразцом и нагружают сжимающей силой. С помощью центросместителя со вмещают ось вращения подложки образца с ее геометрической осью и приводят во вращение. Периодически останавливают вращение образца, совмещают в одной плоскости ось вращения подложки, участки наибольшей и наименьшей толщины покрытия, ось вращения контрообразца и снимают показания с средства измерения. Далее поворачивают образец на 180° и так же снимают показания. Сравнивают оба показания и при выявлении разности, являющейся эксцентриситетом, устраняют ее, смещая ось вращения подложки в сторону эксцентриситета на половину его величины. 6 ил. С/)

6

10 9 4 Ј

.

&

&

А-А

Ы 13 Р г Ј5

уг

Ф&г. Ј

6-6

Фиг. 3

Ј6

&

&

В Г

Фиг. S

за

33 JW

&АУ: #

Составитель Н.Вартанова Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал

2

29

Корректор Т.Малец