Способ испытания на растяжение керамической массы и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N33/38 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения прочностных и деформативных характеристик керамической массы.

Известен способ испытания на растяжение материалов, включающий формобра- зование в разъемной обойме образца в виде восьмерки и его разрушение путем разведения частей обоймы.

Известно устройство для испытания на растяжение, содержащее корпус, разме- щенмые в корпусе подвижные захваты, в каждом из которых выполнена полость в форме половины восьмерки, причем в одном из захватов выполнен канал, соединяющий полость и наружную поверхность захвата, соединенные с захватами силовой

привод и силоизмерительное приспособление.

Недостатки известного способа и устройства заключаются в низкой производительности испытаний и в искажении результатов измерений. Первый недостаток обусловлен тем, что при формировании образца необходимо разделить массу на дискретные порции и при помощи сжатого воздуха транспортировать их через канал в полость сведенных захватов. Второй недостаток объясняется тем, что при формировании образца трудно проконтролировать плотность укладки массы по селению образца и устранить изменение влажности транспортируемых сжатым воздухом порций.

vi о |ю ю

CJ О

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ испытания на растяжение керамической массы, включающий формование образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, в разъемной обойме, и растяжение образца путем разведения захватов обоймы и устройство для испытания на растяжение керамической массы, содержащее разъемную обойму, включающую два захвата, образующих кинематическую пару, полость одного из которых выполнена в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, полость другого - в виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с большим основанием конуса первого захвата, силовой привод, силоизмеритель- ное приспособление и приспособление для измерения перемещений подвижного захвата.

Недостатком известного способа и устройства является низкая достоверность результатов измерений деформации растяжения, а недостатком, дополнительно присущим устройству, является низкое удобство эксплуатации.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения деформации растяжения и удобства эксплуатации.

Достигается цель тем, что в способе испытания керамической массы на растяжение, включающем формование образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, в разъемной обойме и растяжение образца путем разведения захватов обоймы, заполняют массой полусферическую полость, сопряженную с конической полостью захвата обоймы, выполняют в ней со стороны конической поло- сти захвата углубление в виде шарового сегмента или конуса, диаметр основания которого равен диаметру меньшего основания усеченного конуса, и сквозсого канала соос- но продольной оси усеченного конуса, затем заполняют массой полости обоих захватов обоймы до начала истечения массы из каналов разъемного захвата. В устройстве для испытания на растяжение керамической массы, содержащем разьем- ную обойму, включающую два захвата, образующих кинематическую пару, полость одного из которых выполнена в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, полость другого - в виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с большим основанием конуса первого захвата, силовой привод, силоизме- рителы-юе приспособление и приспособление для измерения перемещений подвижного захвата, захват с полостью в виде усе- ченного конуса и шара выполнен разъемным по плоскости, перпендикулярной оси захвата и проходящей через центр шара, а в верхней части разъемного захвата симметрично его продольной оси выполнены каналы, соединяющие полости захвата с его наружной поверхностью.

0На фиг. 1 показан характер деформации

керамической массы при заполнении ею шаровой полости первого захвата; на фиг. 2

-заполненная керамической массой шаровая полость захвата с дефектами - воздуш5 ными полостями; на фиг. 3, 4 - вариант заполнения шаровой полости первого захвата в случае, когда первоначальное заполнение полости захвата выполнено выше центра шаровой полости; на фиг. 5 - устрой0 ство, общий вид; на фиг. 6 - первый захват, состоящий из двух частей; на фиг. 7 - его поперечный разрез по центру шаровой полости; на фиг. 8 - первоначальная запрессовка керамической массы в, сопряженную

5 с конической, полусферическую полость одной из составных частей первого захвата с выполнением углубления и канала; на фиг. 9

-начало подачи керамической массы в коническую полость первого захвата; на фиг.

0 10 - деформация первичного массива керамической массы под действием массы, нагнетаемой в шаровую полость через коническую полость второго захвата.

5Устройство для испытания на растяжение керамической массы содержит разъемную обойму 1, включающую два захвата 2,3, образующих кинематическую пару, в захвате 2 выполнена полость в виде усеченного

0 конуса 4, а в захвате 3 полость выполнена в виде усеченного конуса 5 и расположенного над его меньшим основанием шара 6. Захваты 2 и 3 соединены таким образом, что усеченный конус 4 сопряжен своим мень5 шим основанием с большим основанием конуса 5. Захват 3, состоящий из двух частей 7 и 8 выполнен разъемным по плоскости, перпендикулярной продольной оси захвата 3 и проходящей через центр шара 6, в верх0 ней полусфере шаровой полости захвата 3 симметрично его продольной оси выполнены сквозные каналы 9, соединяющие шаровую полость с наружной поверхностью захвата 9. Устройство также содержит, сое5 диненный с захватом 3 силовой привод 10, сшюизмерительное приспособление 11 и измерительное приспособление для измерения перемещений подвижного захвата в виде шкалы 12 и визира 13. В захвате 2 выполнены каналы 14 для устранения влияния вакуума на результаты испытаний керамической массы 15.

Способ осуществляют следующим образом.

В сопряженную с конической, полусферической полость одной из составных частей 7 захвата 3 запрессовывают керамическую массу 16, в массиве которой со стороны конической полости 5 выполняют углубление 17 уменьшающегося с его глубиной сечения, например, в виде шарового сегмента или конуса, диаметр которого равен диаметру меньшего основания конуса 5 захвата 3. Далее в керамической массе соосно продольной оси первого захвата 3, выполняют сквозной канал 18, соединяют части 7 и 8 захвата 3 таким образом, что обе их полусферические полости образуют единую сферу, фиксируя их от разъединения. Соединяют оба захвата 2 и 3 в кинематическую пару и через полость 4 захвата 2 выполняют керамической массой 15 полость обоих захватов обоймы 1 до начала истечения керамической массы 16 из каналов 9. При движении керамической массы 15 по конической полости 5 происходит удаление воздуха через канал 18 в массе 16. При заполнении углубления 17 в массе 16 потоком массы 15 вследствие равенства диаметров углубления 17 и меньшего основания конуса 5. и плавного уменьшения сечения углубления 17 ни в конической полости 5, ни в углублении 17 не сохраняется воздушных полостей, т.е. имеет место полный контакт между первоначально запрессованной массой 16 и вновь поступаемой через полость А керамической массой 15, при этом часть ее заполняет канал 18. Дальнейшее нагнетание массы 15 в шаровую полость 6 деформирует массу 16, перемещая его вверх. Вследствие плотного контакта обеих масс 15 и 16, между ними отсутствует воздух, обеспечивается бездефектное заполнение шаровой полости 6 керамической массой 15. Масса 16 подобрана таким образом, что она достаточно пластична, чтобы деформироваться без растрескивания и достаточно жестка, чтобы не произошло раскрытие канала 18, которое могло бы привести к истечению массы 15 через канал 18. Наиболее приемлемы керамические массы, отнесенные к средне-пластичному классу. Вследствие связанности керамической массы 16 в массиве, она полностью перемещается вверх без потери сплошности, сохраняя свой объем. Нагнетание массы 15 продолжают до тех пор пока не начнется истечение керамической массы 16 из каналов 9. Вследствие того, что первоначальный массив занимающий нижнюю полусферу полости 6

имеет объем меньший, чем полусфера (из-зя канала 18 и углубления 17), а также потому, что каналы 9 имеют определенную длину и диаметр (и как следствие объем), то справед- 5 ливо предположение, что начало истечения керамической массы 16 через каналы 9 свидетельствуют о том, что нижняя полусфера шаровой полости 6 заполнена полностью массой 15, Симметричное, относительно 10 продольной оси захвата 3, выполнение в верхней полусфере каналов 9 обеспечивает равномерное истечение через них массы 16 без горизонтальных и вертикальных перемещений отдельных участков массы 16, ко- 15 торые могли бы привести к попаданию отдельных участков (или фрагментов) массы 16 в занимающую нижнюю полусферу полости б керамическую массу 15 и нарушить ее сплошность.

0 После заполнения полости обоймы 1 включают силовой привод 10 и поднимают захват 3, в результате чего сформованный в полости захвата 3 образец из керамической массы 15 растягивается. При подъемезахва5 та 3 в захвате 2 через каналы 14 в пространство между заплечиками захвата 2 и захватом 3 попадает воздух, чем устраняется влияние вакуума на достоверность результата. Верхняя часть образца

0 закрепляется в шаре 6, а нижняя удерживается в конической полости захвата 2. Разрыв происходит по меньшему основанию усеченного конуса 5 и регистрируется сило- измерительным приспособлением 11. а пре5 дельную деформацию растяжения фиксируют с помощью измерителя перемещения одного из захватов относительно другого по перемещению визира 13 вдоль шкалы 12 по резкому спаду нагрузки в мо0 мент разрыва образца. После испытания производят разъединение захватов 2 и 3, далее производят разъединение захвата 3 на составные части 7 и 8. Керамическую массу 15 извлекают из конической полости

5 4 захвата 2 и полусферических полостей составных частей 7 и 8 захвата 3. Открытые полости (полусферы) позволяют беспрепятственно и быстро проводить операции извлечения остатков образца, при этом

0 гарантируется полное извлечение всех частей образца из шаровой полости б захвата 3. Каналы 9 очищают от массы с помощью штока или промывают водой. После очистки полостей составных частей 7 и 8 устройство

5 готово к повторному испытанию.

Формула изобретения 1. Способ испытания на растяжение керамической массы, включающий формование образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром в разъемной обойме, и растяжение образца путем разведения захватов обоймы, отличающийся тем. что, с целью повышения достоверности результатов измерения деформации растяжения, заполня- ют массой полусферическую полость, сопряженную с конической полостью захвата обоймы, выполняют в ней со стороны конической полости захвата углубление в виде шарового сегмента или конуса, диа- метр основания которого равен диаметру меньшего основания усеченного конуса, и сквозного канала соосно с продольной осью усеченного конуса, затем заполняют массой полости обоих захватов обоймы до начала истечения массы из каналов разъемного захвата.

2. Устройство для испытания на растяжение керамической массы, содержащее разъемную обойму, включающую два захва-

та, образующих кинематическую пару, полость одного из которых выполнена в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, полость другого - б виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с большим основанием конуса первого захвата, силовой привод, силоизмерительное приспособление и приспособление для измерения перемещений подвижного захвата, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерения деформации растяжения и удобства эксплуатации, захват с полостью в виде усеченного конуса и шара выполнен разъемным по плоскости, перпендикулярной оси захвата и проходящей через .центр шара, а в верхней части разъемного захвата симметрично его продольной оси выполнены каналы, соединяющие полости захвата с его наружной поверхностью.

Использование: строительные материалы, испытательная техника. Сущность изобретения: способ предусматривает предварительную запрессовку керамической массы в сопряженную с конической полусферическую часть полости захвата с последующим нагнетанием через коническую полость захвата керамической массы в шаровую полость. Такая последовательность операций обеспечивает бездефектное заполнение керамической массой шаровой полости захвата. Устройство содержит два захвата, образующих кинематическую пару. Полость одного захвата выполнена в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром. Полость другого захвата выполнена в виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с большим основанием конуса первого захвата. Захват с полостью в виде усеченного конуса и шара выполнен разъемным по плоскости, перпендикулярной оси захвата и проходящей через центр шара. В верхней части разъемного захвата симметрично его продольной оси выполнены каналы 2 с п. ф-лы, 10 ил. ё

Pva 1

Фиг. 2

.

U

-J

О5 N0 Ю

W

о

КЗ

7

fit/ 6

Pu в

/I - A

Фие7

Фиг У

Фиг ГО