Устройство для определения текучести полимерных материалов

 

Использование: испытательная техника . Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический пуансон, две полуматрицы с наружной конической поверхностью и внутренним конусным измерительным каналом с цилиндрической загрузочной камерой, обогреваемые обоймы пуансона и полуматриц. В загрузочной камере с зазором установлен шар, взаимодействующий с пуансоном. На поверхности обоймы полуматриц выполнен кольцевой полукруглый паз со съемной крышкой с кольцевой прорезью, в котором размещены шары, сообщающийся с загрузочной камерой посредством радиального паза. Торец пуансона и дно загрузочной камеры выполнены с вогнутой сферической поверхностью , причем радиус вогнутой сферической поверхности равен радиусу шара. Диаметр пуансона выбран меньшим диаметра загрузочной камеры на 1,5-3 мм, а радиус вогнутой сферической поверхности его торца в 2-3 раза превышает радиус шара. Пуансон снабжен датчиком перемещения, связанным с регистрирующим прибором. 2 з.п. флы, 3 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4903709/25 (22) 22,01.91 (46) 23.03,93. Бюл. М 11 (71) Орехово-Зуевское производственное объединение "Карболит" (72) Н.И.Бычков и А.Ф.Стукачев (73) Орехово-Зуевское государственное предприятие "Карболит" (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1117486, кл. G 01 N 11/00, 1983.

ГОСТ 5689-79: Массы прессовочные фенольные, с. 24 — 25. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЧЕСТИ ПОЛИМЕРН6!Х МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: испытательная техника. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический пуансон, две полуматрицы с наружной конической поверхностью и внутренним конусным измерительным каналом с цилиндрической

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения текучести полимерных материалов, в частности реактопластов.

Цель изобретения — повышение точности измерений и производительности, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения текучести полимерных материалов, содержащем цилиндрический пуансон, две полуматрицы с наружной конической поверхностью и внутренним конусным измерительным каналом с цилиндрической загрузочной камерой, обогреваемые обоймы пуансона и полумат,, Ы,, 1804606 АЗ загрузочной камерой, обогреваемые обоймы пуансона и полуматриц, В загрузочной камере с зазором установлен шар, взаимодействующий с пуансоном. На поверхности обоймы полуматриц выполнен кольцевой полукруглый паз со съемной крышкой с кольцевой прорезью, в котором размещены шары, сообщающийся с загрузочной камерой посредством радиального паза. Торец пуансона и дно загрузочной камеры выполнены с вогнутой сферической поверхностью, причем радиус вогнутой сферической поверхности равен радиусу шара. Диаметр пуансона выбран меньшим диаметра загрузочной камеры на 1,5 — 3 мм, а радиус вогнутой сферической поверхности его торца в

2-3 раза превышает радиус шара. Пуансон снабжен датчиком перемещения, связанным с регистрирующим прибором, 2 з.п, флы, 3 ил. риц, в загрузочной камере с зазором установлен шар, взаимодействующий с пуансоном, на поверхности обоймы полуматриц выполнен кольцевой полукруглый паз со съемной крышкой с кольцевой прорезью, в котором размещены шары, сообщающийся с загрузочной камерой посредством радиального паза, торец пуансона и дно загрузочной камеры выполнены с вогнутой сферической поверхностью, причем радиус вогнутой сферической поверхности дна равен радиусу шара. При этом диаметр пуансона выбран меньшим диметра загрузочной камеры на 1,5 — 3 мм, а радиус вогнутой сфе1804606 рической поверхности его торца превышает в 2-3 раза радиус шара. Пуансон снабжен датчиком перемещений, связанным с регистрирующим прибором.

Установка в загрузочной камере шара, взаимодействующего с пуансоном, существенно уменьшает трение, поэтому заданное усилие пуансона расходуется практически полностью на продавливание расплавленного полимерного материала в измерительный канал, что повышает точность измерений, Такое конструктивное решение обеспечивает самоцентрирование шара и равномерную передачу усилия, повышающую точность измерений. Устранение контакта пуансона с полимерным материалом исключает необходимость его очистки после испытаний, что повышает производительность. Этому способствует также уменьшение затрат времени на прогрев перед началом испытаний частей устройства.

Уменьшение диаметра пуансона относительно диаметра загрузочной камеры менее чем нэ 1,5 мм может привести к потере части давления на преодоление при испытаниях сил трения, возникающих в указанной паре при перекосах, неточности изготовления, износа и т,п., а уменьшение более чем на 3 мм нецелесообразно за счет снижения

его прочности. Выполнение радиуса сферической поверхности торца пуансона большим, чем в 3 раза, радиуса шага не обеспечивает достаточной поверхности их контакта, а меньшее, чем в 2 раза, вызывает повышенное трение шара о стенки загрузочной камеры при осевом смешении или перекосе пуансона.

Установка датчика перемещений на пуансоне, связанного с регистрирующим прибором, позволяет получить графическую зависимость текучести от времени при заданной температуре и по ней оценивать литьевые свойства как термореактивных, так и термопластичных полимерных материалов, т.е. получать более полные реологические характеристики.

На фиг,1 схематически изображено устройство для определения текучести, разрез; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3— диаграмма зависимости текучести от времени, Устройство для определения текучести полимерных материалов (фиг.1) содержит цилиндрический пуансон 1, две полуматрицы 2 с наружной конической поверхностью 3 и внутренним конусным измерительным каналом 4 с цилиндрической загрузочной камерой 5, обогреваемые обоймы 6 и 7 пуансона 1 и полуматриц 2, снабженные нагревателями 8. На торцовой поверхности обоймы 7 выполнен кольцевой полукруглый паз 9 со съемной крышкой 10, имеющей кольцевую прорезь 11, сообщающийся с загрузочной камерой 5 посредством радиального паза 12, выполненного с уклоном от цеНтра (фиг.2), Торец пуансона 1 и дно цилиндрической загрузочной камеры 5 выполнены со сферической вогнутой поверхностью, а в камере

"0 установлен металлический шар13 с возможностью взаимодействия с пуансоном 1, причем радиус шара 13 равен радиусу сферической поверхности дна, а радиус сферической поверхности торца пуансона в

"5 2-3 раза превышает радиус шара. Диаметр пуансона 1 выбран меньшим на 1,5 — 3 мм диаметра загрузочной камеры 5, В кольцевом пазу 9 размещен набор из свободно установленных одинаковых металли20 ческих шаров 13 с возможностью их перемещения вдоль паза 9.

С пуансоном 1 соединен через устройство 14 датчик перемещений 15, связанный с регистрирующим прибором 16, снабженным графопостроителем. В обойме матриц

7 выполнено сквозное отверстие 17 напротив радиального паза 12.

Фиксация пуансона 1 относительно по луматриц 2 осуществляется за счет направ30 ляющих коленок 18, расположенных под углом 120О, Предлагаемое устройство работает следующим образом. Предварительно нагревают с помощью нагревателей 8 до заданной

35 условиями испытаний температуры в сомкнутом состоянии пуансон 1 и полуматрицы 2, обоймы 6 и 7, а также все шары 13, расположенные в кольцевом пазу 9.

Затем устройство размыкают, при под40 нятом в верхнее положение пуансоне 1 в цилиндрическую загрузочную камеру 5 загружают дозированное количество полимерного материала, например фенопласта или аминопласта, на который сверху поме45 щают металлический шар 13, проталкивая последний вводим через сквозное отверстие 17 стержнем (на чертеже не показан) в радиальный паз 12, высота которого больше диаметра шара 13, и далее в загрузочную

50 камеру 5, К сквозному отверстию 17 шар 13 может быть подведен, например, с помощью проволочного захвата, вводимого в кольцевую прорезь 11 крышки 10. Шар 13, постоянно контактирующий с поверхно55 стью полуматриц, имеет температуру, равную температуре формы. Затем совместно с устройством 14 опускают пуансон 1, вогнутый торец которого упирается в шар 13, и через него передают на полимерный материал требуемое давление, Под действием

1804606

55 температуры и давления испытуемый материал размягчается, переходит в пластичное состояние, распределяется по сферической вогнутой поверхности дна цилиндрической загрузочной камеры 5 и поступает в конусный измерительный канал 4, при этом шар

13 своей нижней полусферой равномерно передает давление по всей вогнутой поверхности полимерного материала.

При заполнении конусного измерительного канала 4 уровень полимерного материала в загрузочной камере 5 снижается, вызывая опускание шара 13 и пуансона 1.

Величина перемещения фиксируется датчиком 15 перемещений, выходной сигнал с которого поступает на вход регистрирующего прибора 16 и управляет работой графопостроителя.

В зависимости от текучести полимерного материала измерительный канал 4 заполняется на различную глубину. Прессование образца осуществляют путем выдержки под давлением при повышенной температуре в течение определенного времени, заданных условиями испытания, По окончании прессования давление снимают, поднимают пуансон 1 над загрузочной камерой 5, затем извлекают из обоймы 7 полуматрицы 2 в сомкнутом положении, которые легко перемещаются за счет конической поверхности 3.

Из загрузочной камеры 4 вынимают шар 13 и очищают его от налипшего полимера. Полуматрицы 2 размыкают, извлекают отпрессованный образец и измеряют длину его конусной части. За текучесть принимается длина отпрессованного стержня до границы плотного слоя полимерного материала. Полуматрицы 2 очищают от частиц полимерного материала, смыкают и устанавливают в обойму 7. Затем цикл повторяется. При этом, пока. использованный шар 13 подвергают очистке, в работе находится другой шар, уже нагретый до температуры формы.

Колонки 18 фиксируют положение пуансона

1 относительно полуматриц в процессе испытаний.

В процессе испытаний на ленте графопостроителя регистрирующего прибора 16 получают кривую зависимости длины истечения или пропорциональной ей текучести от времени при заданной температуре (фиг.3). По этой кривой судят о реологический свойствах полимерных материалов, как термопластичных, так и термореактивных, что позволяет выбрать оптимальный режим переработки конкретного полимерного материала.

На фиг.3показана типичная кривая,,характеризующая текучесть и скорость отверждения реактопластов на предлагаемой

45 установке, где по оси абсцисс указано время т, а по оси ординат — величина перемещения пуансона 1.

Участок кривой "оа" характеризует время уплотнения материала. Участок кривой

"аб" определяет время разогрева материала до вязкотекучего состояния. Участок кривой

"бв" определяет скорость истечения материала в вязкотекучем состоянии через канал пресс-формы. Участок "вг" определяет скорость отверждения пресс-материала. Далее идет участок, характеризующий полное отверждение.

В целом пластометрическая кривая определяет технологические свойства полимерных материалов, в частности термореактивных, с помощью которых легко установить оптимальный режим переработки пресс-материалов в изделия, Установка в загрузочной камере 5 шара

13, взаимодействующего с пуансоном 1, позволяет осуществить самоцентрирование шара в процессе испытаний относительно вогнутых сферических поверхностей торца пуансона и дна загрузочной камеры 5, что повышает точность измерений за счет более полной передачи усилия прессования и более равномерного его распределения в полимерном материале. За счет этого упрощается наладка устройства перед ис- пытаниями, не требуется точной подгонки поверхностей пуансона 1 и загрузочной камеры 5, что упрощает изготовление устройства и повышает производительность, Исключение затрат времени на очистку пуансона 1 после испытаний также способствует повышению производительности измерений. Выполнение кольцевого паза 9 в обойме 7 полуматриц 2 с набором металлических шаров 13 позволяет держать запас постоянно прогретых до рабочей температуры шаров 13 и использовать их для испытаний в любой момент, что положительно влияет на производительность, Установка над кольцевым пазом 9 крышки 10 с кольцевой прорезью 11 снижает теплопотери при размыкании формы и одновременно облегчает и ускоряет загрузку очередного шара 13 в камеру 5, При этом выполнение сообщающегося с ней радиального паза 12 с уклоном от центра препятствует самопроизвольному скатыванию шара

13 в камеру 5, что обеспечивает надежность работы устройства.

Выполнение диаметра пуансона 1 меньшим диаметра загрузочной камеры 5 исключает его трение о стенки и тем самым потери давления, что повышает точность измерений, а выполнение радиуса вогнутой сферы его торца большим радиуса шара обеспечи1804606 вает точное центрирование даже при некоторой несоосности пуансона 1 и полуматриц

2, что положительно сказывается как на точности измерений, так и на производительности, так как перед каждым испытанием нет необходимости в точном центрировании положения пуансона 1 относительно полуматриц 2.

Формула изобретения

1, Устройство для определения текучести полимерных материалов, содержащее цилиндрический пуансон, две полуматрицы с наружной конической поверхностью и внутренним конусным измерительным каналом с цилиндрической загрузочной камерой, обогреваемые обоймы пуансона и полуматриц, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и производительности, в загрузочной камере с зазором устанавливают шар, взаимодействующий с пуансоном, на поверхности обоймы полуматриц выполнен кольцевой полукруглый паз со съемной крышкой с кольцевой прорезью, в котором размещены

5 шары, сообщающийся с загрузочной камерой посредством радиального паза, торец пуансона и дно загрузочной камеры выполнены с вогнутой сферической поверхностью, причем радиус вогнутой сферической

10 поверхности дна равен радиусу шара.

2. Устройство по п.1, отл и ч а ю ще ес я тем, что диаметр пуансона выбран меньшим диаметра загрузочной камеры на 1,5 — 3 мм, а радиус вогнутой сферической поверх15 ности его торца в 2 — 3 раза превышает радиус шара.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что пуансон снабжен датчиком перемещений, связанным с регистрирую20 щим прибором.

1804606

Составитель А.Стукачев

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1077 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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