Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к исследованию процессов теплопередачи и теплообмена уплотнителей из полимерных оптически чувствительных материалов. Известен способ исследования теплопроводности полимерных материалов, который заключается в том, что нагреватель помещается между образцами, выполненными между двумя пластинами, боковые утечки тепла предотвращаются путем установки охранных колец, а прогрев образца контролиру ется большим, количеством датчиков 1 Недостатки этого способа - сложность реализации способа, невысокая точность и Невозможность Исследования образцов сложной формы, а также необходимость равномерного, прогрева образца. Известен также способ исследования теплопроводности образцов из полимерных материалов, в которых измерение температуры на различных участках исследуемого тела при его торцовом или радиальном нагреве про-г водится с помощью миогоспайных термо пар, либо укрепляемых на поверхности тела, либо помещаемых внутрь пред варительно просверленных в изделии отверстий 2. Недостатками известного способа является необходимость сверления отверстий лод термопары, что вносит в процесс теплопередачи искажения и влечет за Ьобой разрушение. изде ЛИЯ, а также требование теплоизоля.ции боковых поверхностей образцов. Кроме того,указанный способ не позволяет исследовать процессы теплопередачи изделий сложной формы при :произвольном расположении источни. Цель изобретения - повышение точности измерений при сохранении целостности исследуемых уплотнений. Поставленная цель достигается тем, что после нагружения уплотнения его охлаждают до температуры стеклования, просвечивают испытуемый образец поляризованным светом, регистрируют оптическую картину распределения полос, затем снимают нагрузку и прогревают образец, одновременно продолжая просвечивание образца поляризованным светом и регистрацию оптической картины распределения полос, а о теплопроводности уплотнения судят по динамике изменения полос по мере прогревания образца. Способ осуществляется следующим образом. Испытуемый образец из оптически активного полимерного материеша, име ющий форму изделия, нагружают при ко натной температуре, с помощью любой дистанционно управляемой металлической струбцины, например, на приборе НМ-2. Затем образец охлаждают до температуры стеклования, помещая цегиком прибор в термостат. Далее образец просвечивают поляризованным светом, и регистрируют картину полос с помощью поляризационной установки ППУ-4, включающей в состав фотоаппарат для регистрации картины полос. Затем снимают нагрузку (операция осу ществляется с помощью дистанционно управляемой струбцины), прогревают образец, например, токами высокой частоты. Для этого можно использоват генератор высокой частоты, например типа ИО60.012. В процессе нагрева образец непрерывно просвечивается поляризованным светом и периодически.фиксируется картина распределения полос. Для ; этого используется поляризационная установка ППУ-4. В охлажденном до температуры стек лования предварительно сдеформирован ном образце замораживается высокоэластическая составляющая деформаци и, следовательно, замораживается определенная картина распределения полос в образце после снятия нагруз ки. При нагреве образца выше температуры стеклования-, у последнего вновь появляется способность к восстановлению размеров и формьт после деформации и, следовательно, у нагр тых выше температуры стеклования ре зины частей образца изменяется дефор мированное состояние, что приводит к изменен гю картины полос. Проводя непрерывную регистрацию картины пол в процессе нагрева образца, можно наблюдать за распространением темпе ратурного фронта. Расшифровывая пос проведения испытаний динамику изменения картины оптических полос, мож но судить о теплопроводности испытанного изделия. Пример. Способ определения теплопроводности осуществляют при ис пытании стандартных образцов уплотнительных прокладок (внутренний диаметр 28 мм, сечение 4x6), изготовленных из резины ИРП-2037 сжатых на 50% в Т-образной канавке. Испытания проводят на приборе для определения жесткости уплотнительных прокладок типа НМ-2 При сборке уплотнения нижняя плита, контактирующая с прокладкой, и поверхность прокладки обез жириваются спиртом для устранения прилипания. Поверхность верхней плиты, через которую нагрузка передается на прокладку, покрывается лаком ФБФ-74Д и запекается при . Сжатие прокладки производится при комнатной температуре со скоростью 10 мм/мин. После сжатия прибор НМ-2 помещают в термостат и охлаждают со скоростью 1,6 град/мин до ,-соответствующей температуре стеклования резины ИРП-2037. После выдержки в течение 2,5 ч при указанной температуре прибор НМ-2 вынимается из термостата и устанавливается на полимеризационн.ой установке ППУ-4, снабженной оптически прозрачной камерой, в которой находится индуктор высокочастотного генератора типа ИО60-012, используемый для быстрого одностороннего нагрева образца, Затем образец освобояодается от нагрузки путем отвода верхней плиты прибора НМ-2, просвечивается Поляризованным светом и регистрируется исходная картина полос, после чего включается высокочастотный генератор, и нижняя плита в течение 1-5 с нагревается до заданной температуры испытания (-50, -25, О, +20, +50°С). В процессе нагрева методом фотоупругости определяется и регистрируется картина распределения полос в образце. Для обеспечения одностороннего нагрева и возможности определения скорости распределения температурного фронта в реальной конструкции узла канавка имитатора узла, в которой деформируется прокладка, выполняется из двух колец из кварцевого стекла, установленных на металлической плите прибора НМ-2. Результаты испытаний стандартных образцов резин (цилиндрик 0 8 мм, высотой 10 мм) и уплотнительных прокладок, сжатых в Т-образной канавке, показывают, что в обоих случаях скорость распространения температурного фронта одинакова и составляет приблизительно 1,4 мм/мин. Причем при испытании готовых изделий необходимо избегать зон с объемным сжатием образца, так как в этом случае непосредственное наблюдение за движением теплового фронта затруднено ввиду малой величины деформации образца. Однако скорость движения теплового фронта можно определить по времени Прогрева областей, прилегающих к зоне объемного сжатия. Так задержка в значительном изменений картины полос в уплотнении q Т-образной канавкой, связанная с нагревом зоны объемного сжатия части прокладки, находящейся в проточке, зависит от высоты последней и состаблявт приблизительно 35 мин. Предлагаемый способ исключает необходимость разрушения образца (выполнение отверстий для крепления датчиков температуры), позволяет непрерывно или дискретно через фиксированные промежутки времени регистрировать распространение температурного фронта и на основании известных урав нений теплофизики рассчитывать константы, характеризующие процессы теп лопередачи и теплообмена материалов Кроме того, в связи с отсутствием необходимости предыспытательной обра ботки изделий значительно упрощаются операции по определению теплопроводности, сокращаются общие сроки испытаний Причем предлагаеглый способ позволяет исследовать изделия любой конфигурации при произвольном расположении источника тепла, при этом точность измерений повышается на 25%. Формула изобретения Способ исследования теплопроводности эластомерных уплотнений, включающий предварительное нагружение уплотнения, его нагрев в нагруженном состоянии и определение теплопроводности, отличающийся тем, что, с. целью повышения точности измерений при сохранении целостности исследуемых уплотнений, после нагружения уплотнения его охлаждают до температуры стеклования, просвечивают исслед/емый образец поляризованным светом, регистрируют оптическую картину распределения полос, затем снимают нагрузку и прогревают образец, одновременно продолжая просвечивание и регистрацию оптической картины, а о теплопроводности судят по динамике изменения полос по мерз прогрева образца. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Пластические массы , 1963, № 1, с.62, 2. Осипова В.А, Экспериментальное исследование процессов теплообмена,М., Наука, 1968,с.134-135.
Авторы
Даты
1981-08-23—Публикация
1980-01-11—Подача