Гидравлический адгезиометр Советский патент 1980 года по МПК G01N19/04 

1

Изобретение относится к области исследования физических свойств веществ и касается конструкции прибора для определения адгезионной способности различных материалов.

Известен гидравлический адгезиометр, содержащий заполненный жидкостью сосуд, устройство для изменения уровня Ж1.дкости в нем вплоть до разрьша образцов по адгезионному шву, емкость для слива жидкости и устройстео для измерения ее количества 1 .

Однако на зтом приборе возможно оценивать только нормальную адгезию, при этом рабочей средой является ртуть токсичная жидкость, не позволяющая определить адгезию многих матерталов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидравлический адгезиометр, содержащий ванну с регулируемым уровнем жидкости, держатели образцов и опущенный в жидкость нагружающий элемент, связанН1 с держателем первого образца 2.

Шгруж агощий элемент представляет собой груз, соедивенный гибкой связью с держателем одного из образцов. По мере слива жидкости

(воды) усилие отрыва одного образца от другого возрастает, но не больше веса опущенного в жядкость груза, так как уменьшается действующая на груз выталкивающая сила. Однако область использования известных адгезиометров ограничена оценкой лнщь нормальной адгезии без наложения тангенциальных напряжений. Для большинства же реальных адгезионных соединений, например, лаковых, клеевых, при наличии жидких или твердых смазок, хаШрактерно совместное действие нормальных и касательных напряжений при их различных соотношениях.

Цель изобретения - расширение условий испытаний.

15

Это достигается тем, что нагружающий злемент вьшолнен в виде нескольких равномерно расположенных вокруг держателя первого образца поплавков, укрепленных на кольцевой рамке и регулируемых по вертикали, а рамка

20 жестко соединена с держателем первого образца и связана с приводом ее поворота вокруг вертикальной оси, оснащенным измерителем моментаСопротивления повороту. Кроме того, с целью обеспечения одновременного контакта поплавков с поверхностью жидкости поплавки снабжены элжтрическкми датчиками. На черте се представлена принципиальная схема предложенного адгезиометра. Он содержит основание 1, заполненную жидкостью ванну 2, резервуары 3 с сообщающимися с ними MepFJMMH сосудами 4 для повышения уровня жидкости в ней, емкости 5 для слива яоидкости, нагружающий элемент 6, выполненный в виде нескольких соединений с кольцевой рамкой 7 поплавков 8, а также тен зометрическое устройство 9 для регистрации касательных сил и динамометр 10 для регистрации нормальной нагрузки. Исследуемые образцы И и 12, образующие адгезионные соединения, установленные в держателях 13 и 14, причем с держателем 13 первого образца жестко соединена рамка 7 нагружающего элемента 6, а держатель 14 второго образца установлен непосредстаенно на динамометре 10 и гибкой связью 15 (тросиком) соединен с приводом поворота относительно вертикальной оси (на чертеже не показан). Для регулирования температурных условий в исследуемомсопряжении прибор может быть набжен термокамерой 16 с нагревающими и охлаждающими элементами 17, а для наблюдения за кинематикой образования и разрушения связей в зоне контакта при разрьше и сдвиге образцов прибор может быть снабжен микроскопом 18, при этом верхний образец 11 выполняется из оптически прозрачного материала. С целью обеспечения одинаковой подъемной силы, что необходимо для одновременности раз рьюа образцов по всему адгезионному шву, каждый из поплавков вьзставляется по высоте с помощью регулировочных винтов 19, при это на каждом поплавке имеется элсктрическш датчик момента его касания с хоздсостью. Фул кцию такого датчика может вьшолнять электри ческая лампочка 20, один из проводников которой опущен в электропроводную жидкость, а другой электрически соединен с корпусом поплавка 8, вьшолненным из электропроводного материала. В случае необхедамости Измерения только касательных напряжений iia образцах типа эал-З втулка ванна может быть разделена пополам герметичной перегородкой (на чертеже не показана) . Адгезиометр работает следующим образом. Образцы Ни 12 из исследуемых материалов устанавливают в держателях, образуя адгезионное соединение, исходную нормальную нагрузку на которое создают либо собствен7,4ным весом нагружающего элемента 6, либо с помощью дополнительных грузов 21. Действующую нормальную нагрузку регистрируют динамометром 10, например тензометрическим кольцом. Ванну заполняют электропроводной ЖИДКОСТЬЮ: и выставляют все поплавки, вьшсшненные, например, в виде полых сфер в горизонтальном положении. В зависимости от целей эксперимента на предложенном адгезиометре можно определять нормальную адгезию, адгезию при одновременном приложении нормальных и касательных напряжений при их различных соотношениях и адгезию при действии только касательных напряжений. Для реализации первого случая злектропрово;-здую жидкость из резервуаров 3 подают в ванну 2 до тех пор, пока развиваемая поплавками подъемная сила не преодолеет силы адгезии на поверхности контакта образцов. При известном объеме поданной в ванну хсидкости, размеров поплавков и их количества подъемная сила каждого и суммарная определяются расчетным путем, что при известной площади контакта дает воз.можность оценить нормальные напряжения адгезии. Аналогичным г путем можно определить влияние временного фактора, для чего создают подъемную силу, недостаточную вначале для отрьюа, и выдерживают столько времени, пока не настз-тшт разрыв адгезионного шва. Увеличивая размеры и количество поплавков, моясно добиться больших нормальных усилий отрыва, что дает возможность расширить диапазон развиваемых нормальных адгезионных напряжений вТшоть до когезионн.ых. В случае исследования адгезии при наличии не только нормальных, но и сдвиговых напряжений (вращение относительно вертикальной оси) после подготовки прибора указанш м образом кольцевую рамку вращают с помощью тросика 15 и регистрируют момент, необходимьш для ее проворачивания, что при известной площада контагста позволяет рассчитать сдвиговые напряжения. На предложенном адгезиометре возможно исследование сопряжений типа вал-втулка, в которых дейсгвующая нормальная нагрузка перпендикулярна к оси вращения. В этом случае сдвиг одного образца, вьшолненного в виде , относительно другого можно обеспечить креном рамки 7 с поплавками 8. Для этого из одной половины дерегороженной ваины 2 жидкость сш1вают, а в другую в это время ее подают. Действующий на соединение . момент вращения и касательные напряжения определяют расчетным путем. Формула изобретения 1. Гидравлический адгезиометр, содержащий ванну с регулируемым уроанем жидкости, держатели образцов и опущенный в жидкость нагружающий элемент, связанный с держателем первого образца, отличающийс я тем что, с целью расширения условий испытаний, нагружающий элемент выполнен в виде нескольких равномерно расположенных вокруг держателя первого образца поплавков, укрепленных на кольцевой рамке и регулируемых по вертикали, а рамка жестко соединена с держателем первого образца и связана JtlCflCl .O.Л.Jt ilrl J V., .,. С приводом ее поворота относительно вертикал ной оси, оснащенным измерителем момента сопротивления повороту. 2. Адгезиометр по п. I, отличающий с я тем, что, с целью обеспечения одновременного контакта поплавков с поверхностью жидкости, поплавки снабжены злектрнческими датчиками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 345418, кл. G 01 N 19/04, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР N 99632, - кл. G 01 N 19/04, 1932 (прототип).