Устройство для реологических исследований материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

agiSUau

3(59 01 H 11 14

1„,, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф \

О

° ° с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I (21) 3417367/18-25

- (22) 02.04.82 (46) 23 ° 01 ° 84. Бюл. 9 3 (72) И.Я,Залкинд ЭвП,Дик

А..Н.Ñîáîëåâà, В.А.Комаровский, Г.A.Òèìîôååâ и Г.П.Короткова (71) Всесоюзный дважды. ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им, Ф.Э.Дэержинского (53) 532. 137 (088. 8) (56) 1. Залкинд И.Я. и др. Огнеупоры .и ишаки в металлургии.

М., Металлургия, 1967, с. 137.

2. Авторское свидетельство СССР

9 182382 кл. Й 01 Й 11/16> 1964 (прототип).

{ 5.4-) (:57 ) 1 . УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕОЛО1 ИЧКСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ MATEPMA J!OB q содержащее печь для размещения..в ней образца исследуемого материала, выполненного в виде цилиндра, держатели из огнеупорного материала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения и, измерителем крутящего момента, о т л и ч а.ю щ е ес я тем, что, с целью расширения круга исследуемых материалов эа счет грубозернистых материалов в пиропластическом состоянии.н повышения точности исследования; оно дополнительно содержит ограничитель крутящего мэмента, причем последний связан с Я1 демпфером через держатели.

1068775

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что ограничиИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для проведения реологических исследований материалов, в частности грубоэернистых материалов, преимуще ственно керамики и шлаков, в пиропластическом состоянии, Известно устройство СП для реологиче ских исследований грубоэернистых материалов в пиропластическом состоя- Д нии при высоких температурах, содержащее высокотемпературную печь, в к от о рой ра змеще н цили ндрич ес к ий о бразец в огнеупорных держателях, при этом один иэ держателей вне печи сое- g динен с приводом для создания постоянного крутящего момента 1 .

При подъеме температуры печи происходит скручивание испытуемого образца, а по световому указателю фиксируется скорость деформации кручения, меняющаяся в зависимости от изменения вязкости. Значение вязкости, как рео-. логической характеристики материалов, рассчитывается по формуле

1 ам h где М - скручивающий моменту 30 ускорение силы тяжестиу высота цилиндрической части образца;

Э(р)- полярный момент инерцииу

ЬЧ - скорость скручивания образ- 35 ца.

Недостатками устройства являются трудоемкость непосредственной регистрации значений вязкости, необходимость которой обусловлена резко меняю- 4() щимся значением вязкости при измене- нии температуры (при-указанной схеме приходится регистрировать производную); низкая точность измерений вследствие большого количества трущихся пар, создающих дополнительное трение; несоблюдение реологических условий измерения вязкости при меняющейся скорости деформации, что для пластических тел вносит ряд погреш". ностей при,сопоставлении данных,полученных при различных температурах.

Наиболее близким к изобретению па технической сущности является устройство для реологических исследова- g5 ний, содержащее печь для размещения тель крутящего момента выполнен в виде фрикционной муфты. в ней образца исследуемого материала, выполненного в виде цилиндра, держа- . тели иэ огнеупорного материала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения н измерителем крутящего момент а С2 2.

Однако известное устройство невозможно использовать для реологических исследований грубоэернистых и малопрочных материалов, которыми являются керамика и шлаки, вследствие их низкой прочности и разрушения при ,незначительном превышении крутящего ,момента над прочностью образца..

Кроме того, на точность исследования устройства влияют параэитные трения механизмом перемещения, которые зависят как от механических связей, так и от гидравлических, Причем в устройстве линейное перемещение дополнительно преобразуется во вращательное, в механизме движения эти перемещения происходят под углом 90 что также обуславливает дополнительные затраты на трение.

Целью изобретения является повышение точности исследования и расширение круга исследуемых материалов за счет грубозернистых материалов в пиропластическом состбянии.

Цель достигается тем, что устройство для реологических исследований ,материалов, содержащее печь для размещения в ней образца. исследуемого материала, выполненного в виде цилиндра, держатели из огнеупорного материала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения и измерителем срутящего момента, дополнительно содержит ограничитель крутящего ,момента, причем последний связан с

-демпфером через держатели.

При этом ограничитель крутящего момента выполнен в виде фрикционной муфты.

На чертеже представлено устройство для реологических исследований.

Устройство состоит и печи 1 с размещенным в ней образцом 2, верхнего 3 и нижнего 4 огнеупорных держателей, синхронного привода 5, состоящего иэ редуктора б и двигателя 7, измерителя 8 крутящего момента, регистрирующего прибора 9, пру1068775

Составитель В.филатова

Редактор О.Бугир Техред A.Ач Корректор О.Тигор

Заказ 11452/37 Тираж 827 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 жинного демпфера 10, фрикционной муфты 11.

Устройство работает следующим образом.

Образец 2, имеющий утолщения, которыми он крепится в огнеупорных дер- 5 жателях — верхнем 3 и нижнем 4, устанавливается в печи 1. Затем печь 1 включается и нагревается. При увели чении температуры в печи 1 образец 2 начинает размягчаться и возникающие в образце 2 напряжения падают ниже заданного предельного момента. Автоматическим включением муфты 11 начинается равномерная деформация образца 2. 15

Равномерное вращение образца 2, осуществляется от двигателя 7 через редуктор 6. Верхний держатель 3, подвешенный на измерителе 8 крутящего момента, передает на последний вращательное движение образца 2, и при этом измеряется возникающий при вращении крутящий момент.

Такая схема прибора позволяет совершенно устранить вредные трения s измерительной части.

С целью предохранения образца 2 от разрушения при возникновении локальных увеличений вязкости и крутящего момента синхронный привод 5 сблокирован через испытуемый образец 2, демпфер 10 и иэмеритель 8 крутящего момента с фрикционной муфтой ll отключающейся при превы- шении заданного перед испытанием предельного момента, соответствующе- З5 го прочности испытуемого материала.

Обратное включение происходит при дальнейшем повышении температуры.печи l и появлении вновь пластической деформации образца 2, вызванной сни- 40 жением значения момента вследствие

lего размягчения. Диапазон измерения ограничивается весьма малым углом деформации образца 2, дри очень низкой скоРости вращения (0,1-1,0 гРаЛ/ 45

/мин) значение момента, характеризующего вязкость, увеличивается медленно и большая часть записи на диаграмме недействительна.

Период отключения вращения согла- 50 совывается со скоростью деформации так, чтобы эа этот период не произош- ло повышения крутящего момента, который мог бы разрушить образец 2.

Для предотвращения разрушения образца 2 устанавлигается демфер 10, допускающий деформацию системы беэ резкого увеличения момента, возникающего на образце 2; позволяющий жест- кость всего устройства согласовывать с периодом включения и выключения скорости привода 5.

Технико-экономическая эффективность от применения изобретения заключается в повышении точности изме рений за счет исключения паразитного трения, а также в расширении круга исследуемых материалов за счет грубоэернистных материалов.

Одной из главных особенностей этих материалов (керамики и шлаков) является их грубая крупнозернистая структура с низкой механической прочностью и малой степенью неразрушаемой деформации, при этом указанные материалы являются многофазными системами.

При разогреве исследуемые материалы проходят самые различные стадии реологических состояний: упругое, пластическое (бингамовское) стекловидное, близкое к .ньютоновскому.

Поэтому все существующие методы и устройства исследования этих материалов построены на меняющейся скорости деформации при гостоянном моменте, выбираемом в соответствии с прочностью исследуемого материала.

Изменение скорости деформации в процессе исфытания представляет собой нарушение реологического правила испытания пластических материалов, что создает трудность в сопоставимости результат в испытаннй при разных скоростях деформации.

Предлагаемое устройство способно осуществить исследование таких материалов при односторонней равномерной деформации исследуемого образца. Такой метод исследования, помимо укаэанного соблюдения условий реологического исследования, дает возможно"ть повысить точность измерения и ðàñширить диапазон реологических:исследований.