Устройство для определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N25/16 

,I .

Изобретение относится к области исследования или аигшиза материалов путем определения коэффициента теплового расширения и может быть использовано в производстве синтетических 5 смол и пластических масс, а также в приборостроении, машиностроении, электротехнической промыЕцленности и др. при выборе материала с требуемыми физическими свойствами.10

Известно устройство для определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов ij , содержёщее основание для установки образца, датчик линейных перемещений, эле-|5 менты передачи удлинения образца датчику линейных перемещений и нагревателя « Этот прибор хорошо работает на образцах из твердС 1х пластмасс, но при размягчении полимера при темпера-20 туре вьвие температуры стеклования или при определении коэффициента линейного расширения эластичного материала он дает заниженные показания из-за малой продольной жесткости образца, 25 т.к. в этом случае измерительное усилие датчика линейных перемещений и . вес деталей, передающих удлинение образца датчику существенно деформируют образец. В этомприборе применяет-jo

ся образец имеющий малую длину, что снижает точность измерения, а применение более длинного образца приводит к потере им устойчивости под воздействием измерительного усилия.

Наиболее близким к изобрете.нию по технической сущности, большинству совпадающих п| изнаков и достигаемому результату является устройство, содержгицее подвижнЁ1й термостат, в который введена кварцевая трубка со штоком, верхние кбнШк&тбры выведены из термостата и соединены с индукционным измерительный прибором, и компенсатор нагрузки, расположенный над :термостатом и состоящий из фигурной гаАкн, навернутой на цилиндрический упор, жестко скрепленный со штоком, и пружины, торцы которой упираются в гайку и упор. К1варцевая трубка снабжена вертикальней щелью для введения цилиндрического образца. Шток упирается в образец |2Д.

Описанное устройство принято авторами за прототип предлагаембго изобретения. При проведении испытания образец помещают в кварцевую трубку, нижний конец штока опускают на верхнюю плоскость образца н подводят к этой части конструкции термо785199icfaT. Образец нагревают или охлажда|ют и его удлинение передается посредством штока на иймеритёльный прибор. Наличие компенсатора нагрузки .позволяет свести к минимуму иэмериТёлЪноё усилие приложенное к образixy, что приводит к увеличению точности определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов по сравнению с из.вестными аналогами . К недостаткам прототипа необходимо отнести невысокую точность определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов, а также сложность устройства. Это объясняется тем, что помещение образца внутрь кварцевой трубки не способствует равномерности его прогрева по всему - объему, так как кварц является материалом с низкой тШтййпрЙШдНбстью. Кроме того, при нагревании образца выше температуры стеклования испытываемый материал находится в высокоэластическом состоянии и возм6 йа деформация (сминание) кромки нижнего торца образца в месте его соприкосновения с неплоским дном кварцевой трубки под действием собственного ве са, что также оказывает влияние.на точность оп эеделёнйя коэффициента ли нейного расширения материала образца Целью изобретения является повыше ние точности определения коэффициента линейного расширения полимёрных материалов при упрощении устройства. Мазанная цель достигается тем, что в устройство для определения коэ фициента линейного расширения полимерных материалов, содержащее кварце вую трубку с входящим в нее штоком, верхние .концы которых соединены с ин дикатором линейных перемещений, а нижние введены в термокриокамёру, именадую возможность перемещения вдол кварцевой трубки, введены цилиндрическ я опора с фланцем для установки трубчатого образца с глухим центрирующим отверстием, выполненным до уровня верхней поверхности фланца, в котором установлен нижний конец iiiTo.f ка, и :съемная втулка фиксации верхне го уровня поверхности образца с флан цем/ устанавливаемая на образце, сквозное отверстие которой выполнено со ступенью, расположенной на одном уровне с рабочей-поверхностью фланца в которо установлен нижний конец кв рцевой трубки, причем цилиндрическая опора с фланцем для установки трубчатого образца и съемная втулка фиксации верхнего уровня поверхности .образца выполнены из материала с высокой теплопроводностью. .; Выполнение цилиндрической опоры и втулки фиксации верхнего уровня поверхности образца, между Фланцами ко торых установлен трубчатый образец, из м5атё рйала с высШой теплопроводностью (например, латуни), а также непосредственное помещение оОраэца в термокриокамёру приводит к равномерности воздействия температуры на образец по его объему. Взаимное расположение элементов устройства, когда индикатор линейных перемещений через кварцевую трубку опирается на втулку фиксации верхнего уровня поверхности образца, установленную на верхнюю плоскость образца, а измерительный стержень индикатора линейных перемещений через шток упирается в цилиндрическую опору, на фланце которой установлен образец, обусловливает малое контактное давление на образец, так как вес индикатора и его измерительное усилие действуют навстречу друг другу. При применении индикаторной головки типа 1ИГМ в качестве индикатора линейных перемещений контактное давление на образец не превышает величину, обеспечивающую выполнение требований ГОСТ 15 173-70 по точности определения коэффициента линейного расширения для материалов, находящихся как в стеклообразном, так и в высокоэластическом состоянии. Таким образом, в описываемом устрой.стве малое контактное давление на образец обеспечивается без применения компенсатора. Кроме того, расположение трубчатого образца между цилиндрической опорой и втулкой фиксации верхнего уровня поверхности образца позволяет устранить деформацию образца, что .способствует повышению точности измерения коэффициента линейного расширения, а также упрощает правильную установку образца при испытаниях. На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства с частичным вырезом стенки термокрйокамеры для наглядности. Устройство для определения коэффициента линейного расалирения полимерных материалов содержит цилиндрическую опору 1, на фланце которой установлен трубчатый образец 2. Шток 3 упирается в глухое центрирующее отверстие в цилиндрической опоре, выполненное на уровне нижней поверхности образца и находится, таким образом, на одном уровне с нижней поверхностью образца. Верхний Конец штока 3 соединен с измерительным стержнем индикатора линейных перемещений 4. Сверху на образец устанавливается съемная в:тулка фиксации верхнего уровня поверхности образца 5 с фланцем, имеющая сквозное ступенчатое отверстие, выполненное на уровне рабочей (срприкаса ейся с образцом) поверхности фланца,.в которое упирается нижний конец кварцевой трубки 6/ находяишйся на одном уровне с верхней поверхностью образца. Удлинение образца через кварцевую трубку б передается жестко связанному с ней инF

рикатору линейных перемещений. Связь

IM может быть осуществлена, например, при помощи цангового зажима 7. Термокриокамера 8 с корпусом 9 подводится к образцу по направляющим 10.

Устройство работает ёледующим образом. Испытываемый трубчатый образец устанавливают между фланцами цилиндрической опоры и втулки фиксации верхнего уровня поверхности образца, подводят термокриокамеру и устанавливают требуемый температурный режим испытания.Под действием температуры происходит изменение длины образца, которое через кварцевую трубку,установленную в ступенчатом отверстии втулки фиксации верхнего уровня поверхности образца,передается на корпус индикатора линейных перемещений. Происходит взаимное перемещение корпуса индикатора и его измерительного стержня, соединенного со штоком и остающегося неподвижным относительно образца. Это взаимное перемещение от.мечается на шкале индикатора.

, Цилиндрическая опора и съемная втулка были выполнены из латуни. Испытания показали работоспособность установки, высокую точность определения коэффициента линейного расишрения, обеспечивающую выполнение требований ГОСТ 15 173-70 для материалов, находящихся как в стеклообразном, так и в высокоэластическом состоянии.,

Необходимо подчеркнуть, что определение 1 эффиЦиента линейного расшитрения полимерных материалов, находящихся в высокоэластическом состоянии (т.е. в состоянии, при котором они легко деформируются) представляет достаточно сложную задачу, ввиду необходимости соблюдения следующих требований: малое контактное давление на образец. Обеспечивающее выполнение требования ГОСТ 15 173-70 по точности определения коэффициента линейного расширения; одинаковая тёмпература по всему объему образца бо время измерения его удлинения..

Эти требования выполняются при испытании полимерных материалов указанным устройством.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов, содержащее кварцевую трубку с входящим в нее штоком, верх10ние концы которых соединены с индикатором линейных перемещений, а нижние {Введены в термокриокамеру, имеющую {ВОЗМОЖНОСТЬ перемещения вдоль кварцевой трубки, отличающее15с я тем, что, с целью повышения точ.ности определения коэффициента линейного расширения при упрощении устройства, оно снабжено цилиндрической опорой с фланцем для установки труб0чатого образца с глухим центрирующим отверстием, выполненным до уровня верхней поверхности фланца, в котором установлен нижний кОнец штока, и съемной втулкой фиксации верхнего

5 уровня поверхности образца с фланцем, установленной на образце, сквозное отверстие которой выполнено сО ступенью, расположенной на одном уровне с рабочей поверхностью фланца, в ко0торой установле|4 нижний конец кварцевой трубки, причем цилиндрическая опора с фланцем для установки трубчатого образца и съемная втулка фикс.ацни верхнего уровня поверхности об5разца выполнены из материала с высокой теплопроводностью. / Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе ; 1. Прибор для определения коэффициента линейного расширения пластмасс

0 ППР-1, разработка СКВ ИМИТ, завод-изготовитель ЗИП, г.. Иваново.

2. Авторское свидетельство СССР . 168038/ кл. G 01 N 25/16, 1965 (прототип) .