Установка для исследования ударного абразивного изнащивания Советский патент 1980 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к области исследований прочностных свойств твердых материалов, в частности сопротивления их износу, и касается конструкции установки для исследования ударного абразивного изнашивания твердых материалов в потоке абразивных частиц при низких темпера турах . Известна установка для исследования изнашивания в потоке абразивных частиц при низких температурах, содержащая держатель образцов, расположенных заподлицо с его наружной поверхностью, криостат дзгя охлаждения образцов до требуелюй темпера гуры и центральный scкopитeль, создающий скоростной поток . абразивных частиц, воздействующих в процессе испытаний на открытые поверхности образцов рЗ. Недостаток этой установки состоит в том, что вылетающие из кангшов ро тора абразивные частицы даже однород ных фракций имеют различные скорости выхода вследствие разного сопротивле ния скольжения по каналу ротора, а частицы разной формы и величины на п ти от ротора до образца встречают, двигаясь в воздухе, разное сопротивление. Кроме того, на ней не исключено влияние на износостойкость образцов инея, образующегося по мере понижения температуры на их поверхностях. Одинаковые скорости частиц в эбразивном потоке обеспечены на другой известной установке для исследования ударного абразивного изнашивания, содержащей цилиндрический корпус с вмонтированным в него электронагревателем, установленный внутри корпуса с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси держатель образцов, расположенных заподлицо с. его наружной поверхностью, и вертикально расположенную трубку для пода- и абразива с воронкой на одном и косым срезом на другом конце, обращенном в сторону вргицения держателя 2 . Скорость абразивного потока в ней определяется скоростью свободного падения абразивных зерен при прохождении их по трубке и практически одинакова для зерен различных размеров и формы,хотя искажения их скорости за счет влияния аэродинамического приповерхностного потока воздуха полностью не исключены.В конструктивном отноше эта установка является ближайшей к предлагаемой. Недостатком ее является то обстоятельство, что, во первых, на ней не исключено повторное воздействие рикошетирующих абразивных частиц на изнашиваемые образцы, что снижает точность оценки их износостойкости, а во-вторых, поскольку она не предназначена для проведения испытаний при низких температурах, в ней не предусмотрены средства удаления инея с поверхности образцов, который также может влиять на их износостойкост Цель изобретения - повьвиение точности оценки износостойкости исследуемых материалов при низких температурах. Цель дос тигается тем, что в предлагаемой установке .внутренний диаметр корпуса не менее чем в два раза превышает внешний диаметр держателя в качестве средства изменения температуры использован криостат, а у трубки со стороны, противоположной срезу, расположен скребок для удаления образукнцегося на поверхности образцов нeя, выполненный, например, в виде мягкой щетки. На фиг. 1 представлена схема пред ложенной установки; на фиг, 2 - то жеJвид сбоку. Внутри корпуса 1 со слоем пено.пластовой изоляции 2 смонтирован криостат 3 с выпарным отверстием и с пенопластовой крышкой 4, закрывающей отверстие рабочей камеры 5, сквозь которое внутрь криостата . устанавливается держатель б исследуемых образцов установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и приводимый во вращение от электродвигателя постоянногю тока. Абразивные частицы свободно падают на поверхность образцов через направлякщую трубку 7 с воронкой 8. На конце трубки, расположенном в непосредственной близости от поверх ности образцов, выполнен косой срез 9,обращенный в сторону вращения дер жателя. Со стороны, противоположной срезу, на трубке закреплен скребок 10,выполненный в виде мягкой, в частности волосяной щетки. Отработа шие абразивные зерна скапливаются в процессе испытаний в зерносборнике 11,Уровень хладагента в криостате определяется указателем 12 поплавко вого типа, температура среды внутри корпуса регистрируется термопарой 1 закрепленной ,на направляющей трубке 7 в непосредственной близости от по верхности образцов. Установка работает следующим об разом. Исследуемые образцы крепится на держателе б, который устанавливаетд рнутри криостата 3, заполненного хладагентом, например жидким азотом, это позволяет достичь температуры образцов порядка . Более низкие температуры достигаются применением других хладагентов. Абразив попадает на поверхность вращающихся образцов из воронки 8, скорость их соударения определяется высотой свободного падения. Вследствие кратковременности процесса пгщения абразивные свойства зерен практически не зависят от температуры внутри корпуса . Поскольку внутренний диаметр корпуса в 2 раза превышает наружный диаметр держателя, то отскочившие абразивные зерна повторно не участвуют в процессе изнашивания, а попадают в зерносборник 11. Дальнейшее увеличение внутреннего диаметра корпуса возможно, однако это сопряжено с увеличением расхода хладагента, поэтому нецелесообразно. Угол атаки абразива регулируется изменением скорости вращения образцов. Износ их регистрируется известными методами, например взвешиванием. Зазор между концом трубки и вращающимся образцом устанавливается меньше среднего диаметра используемых абразивных зерен. Влияние аэродинамического потока воздуха, увлекаемого при вращении держателя в зазор между ним и трубкой, практически исключается экранирующим действием скребка., который одновременно используется и для удаления инея с поверхности образцов , появляющегося на них вследствие вымораживания влаги по мере понижения температуры внутри корпуса, Скребок устанавливается на направляющей трубке со стороны, противополож ной срезу, и непосредственно контактирует с поверхностью образцов. Для того, чтобы он их не изнашивал, скребок выполнен в виде мягкой волосяной щетки. Установка позволяет проводить сравнительные исследования абразивной износостойкости материалов в широком интервале низких температур, а также абразивной способности самих частиц. Незначительные конструктивные изменения позволяют использовать данную установку для низкотемпературного изнашивания материалов при значительном силовом воздействии абразивных .зерен вплоть до их разрушения (метод двух колец), а также исследовать трение чистых металлов. Формула изобретения Установка для исследования ударного абразивного изнашивания, содержащая цилиндрический корпус с вмонтированным в него средством изменения

температуры внутренней среды, установленный внутри корпуса с возможностью вращенич вокруг горизонтальной оси держатель образцов, в котором образ цы расположены заподлицо с его наружной поверхностью, вертикально распо- 5 ложенную трубку для подачи абразива с воронкой на одном и косым срезом на другом конце, обращенном в сторону вращения держателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения 1 о точности оценки износостойкости исследуемых материалов при низких температурах, внутренний диаметр корпуса не менее, чем в 2 раза превышает внешний диалгетр держателя, а у трубки, со :. j

стороны противоположной срезу, расположен скребок для удаления образующегося на поверхности образцов инея, выполненный, например, в виде мягкой щетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Труды Таллинского политехнического института. Серия А, 271, 1969. с. 31. ,.

2.Стандартизация и унификация средств к методов испытания на трение и износостойкость. Материалы Всесоюзной научно-технической конференции. М., 1975, т.2, 0.36.