Устройство для исследования трения Советский патент 1977 года по МПК G01N19/02 

1

Изобретение относится к области исследования физических и .химических свойств материалов, в частности фрикционных характеристик твердых теп при воздействии газообразных и жидких сред.

Известны устройства для исследования жидкостного трения, содержащие трехэлектродную электрохимическую ячейку, рабочи электродом которой служит один из образцов, входящих в исследуемую пару трения J|l . . .

Такое устройство не производит визу- альный контроль структурных изменений, происходящих в зоне трения, в частности нельзя наблюдать структуру адсорбционных и фазовых пленок, образующихся на поверхностях трения.

Такие исследования могут быть выполнены при помощи устройства содержащего оптически прозрачный индентор, взаимодействующий с образцом, привод для перемещения индентора, механизм его нагру- же ния и блок регистрации параметров трения 2 , В этом устройстве индикатором

служит выходная линза конденссора микроскопа.

Однако такое устройство не позволяет регулировать контактную жесткость при трении со смазкой. Когда один из исследуемьрс материалов - стекло, а его конструкция не позволяет учесть особенности жидкостного трения, хакое устройство не применяют. Кроме того, такое устройство не позволяет регулировать электродные потенциалы, взаимодействующие при трении элементов.

Целью настоящего изобретения является возможность регулирования контактной жесткости при трении со смазкой и электродных потенциалов, что позволяет исследовать структурные превращения твердых тел при трении в условиях жидкостной или газовой смазки, изменяя деформационно-прочностные свойства трущихся образцов.

Поставленная цель достигается тем, что индентор выполнен в виде эластичной оболочки, заполняемой жидкостью или га;.i.iM И и.меющеГ отверстия для подачи жидк-)счи или газа в зону трения. Кром9 того, для регулирования электродных потенциалов функцию рабочего эл трода выполняет образец, а устройст во снабжено электродом сравнения и вспомогательным электродом, которые при заполнении оболочки злектропроводяшей жидкостью образуют трехз/ ектродную электро химическую ячейку. На фиг. 1 и 2 схематично изображено преалагаемое устройство две проекции. Исследуемая пара трения образована индентором в качестве которого используется оптически прозрачная полимерная оболочка 1, взаимодействующая с сопряженным образцом 2, например полупрозрачным металлическим покрытием, нанесенным на стеклянную призму 3. Индентор герметично закреплей в полом корпусе 4, являющимся также вспомогательным электродом. Корпус снабжен линз 5 и патрубком 6 для нагнетания жидких или газообразных сред 7, В стенке яндентора выполнено отверстие 8, сообшаюшее полость корпуса с зоной трения. Корпус 4 посредством штока 9 соединен с приводом (на чертеже не показан) фрикционной пары и устройством для ее нагружения, например пружиннымнагружателем Ю.Оптическая система для наблюдения и регист рации структурных изменений, происходящи в зоне трения, образована осветителем 11, призмой 3 с полупрозрачным покрытие оболочкой 1, линзой 5, средой 7 и окуляром 12, Вторая оптическая система, с помощью которой оценивается фактическая ппощадь касания фрикционного контакта и кинетика износа, состоит из призмы 3 с металлическим покрытием, осветителя 13 и окуляра 14, Призма снабжена датчиком 15 блока регистрации параметров трения (на чертеже не показан). Полость корпуса 4 через капиллярное отверстие 16 (фиг. 2)и электролитический ключ 17 может быть электрически соединена с электродом срабнения 18. Образец 2, корпус 4 н электрод сравнения 18 проводниками19 замкнуты на клеммы поляризатс а 2О, например по- тенциостата. Устройство работает следующим образо Через патрубок 6 в 4 нагаетают жидкость, или газ, под действием которых индентор приобретает сферическую . Жесткость индентора опредеяяется его гео метрическими размерами, ико-механичес кими свойствами материала оболочки 1 и давлением жидкости или газа Т в полости корпуса 4. Через отверстия 8 жидкость imii газ поступает в зону трения сопряженного образца 2, образуя слой смазки. Параметры смазочного слоя иожно регулировать, изменяя давление в полости индентора, размеры канала, а также нагружение фрикционной пары, которое задается при помощи привода 9 и нагружателя 10. После того как установится исследуемый режим работы фрикционной пары, при помощи датчиков 15 регистрируют параметры трения и приводят в действие оптические системы. Пучок света иа. осветителя 11 роходит через призму 3, полупрозрачное покрытие, оптически прозарчные оболочку 1, слой среды 7, линзу 5 и попадает в окуляр 12. Путем фокусировки последнего наблюдают и регистрируют методом фото- и киносъемки структурные изменения в покрытии или инденторе, вызванные фрикционным взаимодействием. Благодаря использованию поляризованного света можно получить контрастную картину надмолекулярной структуры полимерной оболочки 1 в зоне трения. Световой пучок из осветителя 13 претерпевает полное внутренне отражение на грани призмы 3, взаимодействующей с индентором, и регистрируется при помощи окуляра 14. Нарушение. пЪлнпЬо внутреннего отражения наблюда-; ,| ется на участках фактического касания индентора с покрытием. Применяя флуоресцирующие и иммерсионные жидкости, оптимальные толщины покрытий, оптически активные материалы, можно изменять степень контрастности. С помощью второй оптический системы получают информадию об износе покрытия 2, параметрах смазочного слоя и фактической площАди контакта. При изучении трения с регулированием электродных, потенциалов электропроводящая жидкость по каналу 8 поступает в зону трения и через отверстие 16 замьпсает электролитический ключ 17. Образуется трехэлектродная электрохимическая ячейка, содержащая электрод сравнения 18, рабочий и всп 4огательный электроды. При помощи поляризатора 2О задается исследуемый режим поляризации образца 2, входящего в пару трения. Пучок света осветителя отражается от поверхности образца 2, проходит через оптически прозрачные стенку индентора, слой жидкости, линзу 5 и попадает в окуляр 12. Изменяя фокусировку окуляра, наблюдают структуру материала образцов пары трения в зове трения, в частности кинетику образования и разрущения адсорбционных и фазовых пленок на поверхности образцов. Тер- мостатируя среды, нагнетаемые в полость индентора, регулируют температурный режим фрикционного взаимодействия. Формула изобретения 1. Устройство для исследования трения, содер:.сащее прозрачный индентор, взаимодействующий с образцом, привод для перемещения индентора, механизм его нагружения и блок регистрации параметров трения, отличающееся тем, что, с целью регулирования контактной жест кости при трении со смазкой индентор ьыполнен в виде эластичной оболочки, заполн емой жидкостью или газом и имеющей отверстия для подачи жидкости или газа в зону трения. 2. Устройство по П.1, а т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью регулирования электродных потенциалов в условиях жидкостного трения, функцию рабочего электрода выполняет образец, а устройство снабжено электродом сравнения и вспомогательным электродом, которые при заполнении оболочки электропроводящей жидкостью образуют трехэлектродную электрохимическую ячейку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: P.t ehbiHclet,E.WeMsir om.Sui Pes effecis ePecirocotp-iPPaxreb de recfuctioK die Ea et de Ha durete des metauxActa Ph sicochim a XIX,№1, 1944, С.36-50. 2, Авторское свидетельство № 3150S9. кл. Q 0.1 N 19/02, 1970 г.

12

Pti3f

11

fPi/г