Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов



Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов
Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов

 


Владельцы патента RU 2526223:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области испытания полимерных композиционных материалов и может быть использовано для оценки их износостойкости. Сущность: проводят испытания плоских образцов на трение и износ при постоянной скорости цилиндрического контртела за один и тот же период времени по одному и тому же следу трения при кратно увеличивающихся нагрузках. Оценку износостойкости производят по величине и скорости роста давления при выбранной нагрузке при испытании без смазки. Технический результат: сокращение количества испытаний на оценку износостойкости полимерных композиционных материалов при различных нагрузках при одной и той же скорости вращения контртела. 2 ил.

 

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области испытания полимерных композиционных материалов и может быть использовано для оценки их износостойкости.

Уровень техники

Известно техническое решение (1. ГОСТ 26614-85 Материалы антифрикционные порошковые. Метод определения триботехнических свойств) в котором, с целью определения износостойкости полимерных композиционных материалов испытуемый материал взвешивают до и после испытания на износ. По величине потери массы испытуемого образца определяют износостойкость того или иного полимерного композиционного материала.

Недостатком указанного технического решения является проведение большого количества длительных испытаний при различных нагрузках при одной и той же скорости вращения контртела.

Наиболее близким является техническое решение (2. Б.М.Гинзбург, Д.Г. Точильников Влияние фуллеренсодержащих добавок к фторопластам на их несущую способность при трении // Журнал технической физики. - 2001, т.71, вып.2. - С.120-124), где приводится способ определения несущей способности модифицированных фторопластов при трении и определение зависимости износостойкости материала от давления.

Недостатком этих способов является проведение испытаний по двум схемам, что увеличивает количество проводимых испытаний и в присутствии охлаждающей смазки, что исключает получение достоверных данных по износостойкости, так как в реальных узлах трения испытуемые полимерные композиционные материалы используются как подшипники скольжения без смазки.

Раскрытие изобретения

Задачей заявляемого изобретения является разработка ускоренного способа определения износостойкости полимерных композиционных материалов.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в сокращении количества испытаний на оценку износостойкости полимерных композиционных материалов при различных нагрузках при одной и той же скорости вращения контртела.

Существенные признаки, характеризирующие изобретение.

Ограничительные: Испытания проводят при одной и той же скорости вращения контртела. Фиксированная начальная нагрузка, время испытаний 300 сек., после которого измеряется ширина канавки износа. Равные ступени следующих нагрузок. По ширине канавки износа рассчитываются номинальные давления на каждой ступени и по полученным данным строится зависимость давления от нагрузки.

Отличительные: оценка износостойкости производится по величине и скорости роста давления при выбранной нагрузке при испытании без смазки.

Известно, что при одинаковых скоростях вращения и прилагаемых нагрузках за один и тот же период времени различные материалы изнашиваются по-разному. Материал, у которого меньшая износостойкость, больше изнашивается, т.е. после испытания образуется большая площадь износа. Так как давление есть не что иное, как отношение нагрузки к площади, то при одной и той же нагрузке конечное давление у более износостойкого материала будет выше, чем у менее износостойкого материала.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена схема узла трения для проведения испытаний. На фиг.2 приведен график зависимости давления от прилагаемой нагрузки.

Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. Испытуемый плоский образец полимерного композиционного материала 1, к которому приложена минимальная нагрузка N через держатель образца 3, подводится к цилиндрическому контртелу 2 (фиг.1), который вращается с постоянной скоростью. Через 300 сек. испытание прерывается для замера площади износа испытуемого материала. При малых величинах изменения площади износа при увеличении нагрузки, нагрузку увеличивают кратно в несколько раз и проводят испытание материала по тому же следу трения при той же скорости вращения контртела. Следующие ступени нагрузки увеличивают на 100 Н.

Испытания прекращают при размягчении испытуемого полимерного композиционного материала, из-за повышения температуры, вызванной вследствие трения. Таким же испытаниям подвергают все испытуемые материалы. По результатам испытаний строят график зависимости конечных давлений от приложенных нагрузок для всех испытанных материалов (фиг.2), по которому и определяют наиболее износостойкий полимерный композиционный материал при тех или иных нагрузках по величине и скорости роста давления. Для других величин скоростей вращения контртела испытания проводят по такой же схеме.

Пример. Из испытанных образцов материалов до 100 Н наиболее износостойким является материал 2, однако при увеличении нагрузки он или размягчается или начинает катастрофически изнашиваться, о чем свидетельствует стабилизация давления при увеличении нагрузки свыше 100 Н. При нагрузке 600 Н лучшим материалом является материал 4, хотя показатели по удельному давлению у материала 3 выше, чем у материала 4, их соответствующие графики зависимости изменения удельного давления от прилагаемой нагрузки свидетельствуют, что при изменении нагрузки при данной нагрузке материал 3 больше изнашивается, чем материал 4.

Таким образом, не проводя большое количество экспериментов при одной и той же скорости вращения, можно оценить износостойкость полимерных композиционных материалов при различных нагрузках.

Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов, заключающийся в испытании плоских образцов на трение и износ при постоянной скорости цилиндрического контртела за один и тот же период времени по одному и тому же следу трения при кратно увеличивающихся нагрузках, отличающийся тем, что оценку износостойкости производят по величине и скорости роста давления при выбранной нагрузке при испытании без смазки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области триботехнических исследований материалов и может быть использовано для испытания материалов для подвижных уплотнений. Сущность: проводят испытание уплотнительных материалов в режимах жидкостного и полусухого трения при постоянной скорости вращения смазываемого диска о поверхность исследуемого материала.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к устройствам для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях на контактную выносливость плоских поверхностей импульсной нагрузкой деталей вибрационных машин.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции стендов для испытаний на износ дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания на износ плоских поверхностей, и, преимущественно, может быть использовано при испытании панелей пола.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Изобретение относится к способам испытаний узлов трения механических систем. Сущность: оценка состояния трибосистемы осуществляется по анализу интегральных оценок (функция диссипации, степени диссипации, приведенных к выходу энергетических потерь фрикционной системы, квадрата модуля когерентности), запаса устойчивости по амплитуде и фазе амплитудо-фазочастотных характеристик.

Изобретение относится к способам триботехнических испытаний, в частности к исследованиям приработки. Сущность: трибосистему смазывают, осуществляют трение и нагружают ступенчатой внешней нагрузкой до достижения максимальной нагрузочной способности.
Настоящее изобретение относится к способу повышения износостойкости пар трения путем обработки смазочного материала, работающего в узлах трущихся деталей, при этом обработку смазочного материала осуществляют непосредственно в трибоузле, при этом на одну трущуюся поверхность детали трибоузла подают постоянный ток положительной полярности, регулируемый по величине от 100 до 300 мкА, который через слой смазочного материала и поверхность контрдетали трибоузла образует замкнутую цепь, при этом подачу тока через трибоузел осуществляют от источника питания, соединенного с потенциометрами и регулятором величины и полярности тока.

Изобретение относится к испытательной технике и используется для исследования воздействия гидроабразивных сред на материалы и покрытия. Установка содержит бак, гидроабразивную головку, держатель испытываемого образца, регулирующий расстояние от плоскости образца до гидроабразивной головки и поворот его на определенный угол по отношению к ее оси, бункер для абразива, автономную систему подачи жидкости.

Изобретение относится к области артиллерийского оружия и может быть использовано для определения износа канала ствола артиллерийского оружия. Устройство для определения износа канала ствола артиллерийского оружия содержит два датчика, непосредственно закрепленных на стволе на определенном расстояние друг от друга, и блок измерения скорости снаряда, последовательно соединенные блок анализа скорости движения снаряда, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство, индикатор, при этом выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, блок анализа скорости движения снаряда состоит из первого, второго и третьего пороговых устройств, задатчика сигналов, элемента ИЛИ, причем выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, вход которого является первыми входами пороговых устройств, вторые входы которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика сигналов, выходы первого, второго и третьего пороговых устройств соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока анализа скорости движения снаряда.

Изобретение относится к технологии контроля качества смазочных масел при их применении и совместимости с материалами деталей машин. Способ заключается в том, что пробу масла постоянной массы нагревают при постоянной температуре с перемешиванием, через равные промежутки времени отбирают часть пробы окисленного масла, в каждой из которых определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленного масла и испытывают его на противоизносные свойства, при этом определяют диаметр пятна износа и коэффициент противоизносных свойств П, равный Kп/U, где Кп - коэффициент поглощения светового потока, a U - диаметр пятна износа, мм, строят линейную графическую зависимость коэффициента противоизносных свойств П от коэффициента поглощения светового потока Кп, которую используют для определения противоизносных свойств смазочных масел. Согласно изобретению, в способе дополнительно определяют влияние стали на качество смазочных масел. При этом дополнительно нагревают пробу масла постоянной массы со стальным элементом при постоянной температуре с перемешиванием, через равные промежутки времени отбирают часть пробы окисленного масла и проводят упомянутый цикл испытаний. Затем строят линейные графические зависимости коэффициентов противоизносных свойств от коэффициентов поглощения светового потока для масел, испытанных без стали и со сталью, по которым определяют скорость изменения коэффициента противоизносных свойств путем определения соотношения П/Кп. Влияние стали на качество смазочных масел оценивают по значению коэффициента влияния стали Квс, определяемому по формуле: Квс=(Vп-Vпс)/Vп×100%, где Vп и Vпс - соответственно скорости изменения коэффициента противоизносных свойств масел, испытанных без стали и со сталью. Достигается повышение информативности определения и обоснованности выбора смазочных материалов. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к технике исследования триботехнических свойств материалов и покрытий и может быть использовано при испытаниях на трение и износ. Устройство содержит основание, узел нагружения, связанный с датчиком износа, регистрирующий прибор, привод вращения, взаимодействующий с держателем контробразца, силоизмеритель с упругими элементами и датчики деформации. Силоизмеритель дополнительно содержит кольцо, на торцевых сторонах которого радиально закреплены упругие элементы, выполненные в виде пластин, три из которых, воспринимающие момент сопротивления от держателя образца, симметрично установлены на ребро с верхней стороны кольца, при этом свободные концы пластин ограничены с двух сторон упорами, а три упругих элемента, воспринимающих нормальную нагрузку, смонтированы симметрично по отношению друг к другу с нижней стороны кольца, при этом плоскости кольца и пластин совмещены. Технический результат: упрощение конструкции и повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения характера и степени износа в парах трения. Сущность: на рабочую поверхность наносят материал испытуемого покрытия и изнашивают его путем истирания. Перед изнашиванием путем истирания производят ионную полировку поверхности металлического образца, затем ионно-плазменным методом напыляют слои износостойких покрытий различного цвета. Общую толщину наносимого покрытия выбирают в интервале от 100 нм до 20 мкм, а после изнашивания покрытия истиранием визуально и с помощью измерительной аппаратуры определяют характер и степень износа. Технический результат: повышение точности определения характера и степени износа деталей сложной геометрии, в т.ч. до окончания срока службы покрытия, повышение производительности анализа, возможность исследования тонкопленочных покрытий. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях с целью оценки эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для шлифования. Образец фиксируют и шлифуют с подачей СОЖ на расположенных на магнитной плите плоскошлифовального станка подвижных салазках с прикрепленной силоизмерительной системой для записи тангенциальных составляющих силы шлифования и сведения их в таблицу. Определяют величину эффективности шлифования как отношение сумм тангенциальных составляющих силы шлифования на одном или нескольких проходах с эталонной и испытуемой СОЖ. Об эффективности СОЖ судят по полученной величине эффективности шлифования. Чем больше упомянутая величина, тем выше эффективность СОЖ. В результате повышается точность и уменьшается трудоемкость оценки эффективности СОЖ при шлифовании. 1 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением, а именно к оценке силы и коэффициента трения при холодной обработке металлов давлением. Представлен способ оценки параметров трения при холодной обработке металлов давлением, по которому протягивают через валки с заданным обжатием образцов с коническим участком с одного конца, длина которого позволяет обеспечивать прирост степени обжатия при протягивании образцов, визуально определяют место образования задиров на образцах, составляют для всех образцов график зависимости сила деформирования - перемещение, с помощью которого для места образования задиров определяют степень обжатия и напряжение сдвига второго образца и образцов с нанесенными смазочными материалами или покрытиями при их протягивании через жестко закрепленные валки, при этом определяют момент сопротивления вращению валков при их торможении и нормальную силу, действующую на валки со стороны образцов при их деформировании, посредством датчиков силы и устройства торможения валков, а из этих, фиксируемых датчиками силы, величин определяют силу трения по формуле: Tтр.=Pдат.×L/R, где Ттр. - сила трения, R - радиус валка, Рдат. - сила торможения, фиксируемая датчиком, L - длина рычага тормозящего приспособления, и коэффициент трения по формуле: f=Tтр./2N=Pдат.×L/R×2N, где f - коэффициент трения, N - нормальная нагрузка, т.е. сила, действующая на валки со стороны образцов при их деформировании, определяемая датчиками силы. Также описано устройство для реализации указанного способа. Достигается расширение функциональных возможностей и повышение надежности оценки. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 5 ил.

Группа изобретений относится к легкой промышленности, в частности к определению механических характеристик швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек). Способ для механических испытаний швейных материалов и соединений заключается в том, что, нагружая закрепленный на установке образец материала через объемный рабочий орган в виде пуансона полусферической формы, получают на регистрирующем средстве в виде осциллографа электрические сигналы от тензодатчиков, связанных через упругие элементы с испытуемым образцом, отражающие действующие силы на участках испытуемого образца по осям 0X, 0Y, 0Z, по которым судят о многоосной деформации образца материала, далее, зная размерные параметры образца материала, находят искомые напряжения, действующие на этих участках образца, причем искомые напряжения на образце материала определяют в динамике при действии непрерывного процесса изнашивания его при циклической нагрузке, путем сравнения напряжения в образце материала в начале цикла испытаний и в конце определяют влияние износа на механические характеристики испытуемого материала, а при использовании режима влажно-тепловой обработки перед нагружением в зону деформирования образца швейного материала пропускают пар через сквозные отверстия на всей рабочей поверхности пуансона. Также описана установка для реализации указанного способа. Достигается повышение надежности определения и качества швейных материалов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения показателей фрикционных и адгезионных свойств фильтрационной корки и может найти свое применение в нефтегазовой отрасли. Устройство для измерения показателей фрикционных и адгезионных свойств фильтрационной корки содержит стол-основание, электродвигатель, узел замера тягового усилия, установленные на столе-основании уровень и основание для размещения груза. На основании для размещения груза шарнирно закреплена направляющая плита, с возможностью поворота вокруг своей оси, на боковой поверхности которой выполнен паз, обеспечивающий перемещение размещенного в пазу узла замера тягового усилия. Узел замера тягового усилия соединен с одной стороны при помощи нити со шкивом электродвигателя, расположенным на противоположном конце направляющей плиты, с другой - с металлическим грузом, расположенным на фильтрационной корке, закрепленной фиксаторами на основании для размещения груза. Технический результат − обеспечение измерения показателей как фрикционных, так и адгезионных свойств фильтрационной корки, возможность оценки вклада фрикционных и адгезионных сил в суммарную силу сопротивления движению колонн в скважине. 2 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к способам и устройствам для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях на контактную выносливость плоских поверхностей с импульсной нагрузкой деталей вибрационных машин. Сущность: определяют пластические деформации и износ упрочненных материалов в условиях относительной продольной подачи испытываемых образцов и вращающихся деформирующих тел, одновременно взаимодействующих с верхними и нижними испытываемыми образцами, закрепленными, соответственно, в верхнем многоместном зажимном приспособлении, вращающемся относительно центральной продольной оси, и нижнем многоместном зажимном приспособлении, находящемся в неподвижном состоянии. Деформирующие тела подвижно с возможностью вращения относительно продольной оси установлены в сепараторе, позволяющем по круговым концентричным траекториям на различном расстоянии от центра вращаться деформирующим телам. Верхнее зажимное приспособление жестко закреплено на обкатнике. Обкатник приводят во вращение от индивидуального привода, расположенного в корпусе и состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи и вала, на котором на одном конце на шлицах установлен обкатник с сепаратором, на другом конце - шкив клиноременной передачи, а на средней части - подшипники опорного узла. На обкатник воздействуют периодической импульсной нагрузкой, создаваемой гидроцилиндром, в котором расположен боек, волноводом, выполненным с возможностью приложения к нему статической нагрузки и посредством бойка периодической импульсной нагрузки, гидравлическим генератором импульсов для питания гидроцилиндра. Волновод соединен подвижно с помощью упорного подшипника с обкатником. Технический результат: расширение технологических возможностей испытаний и создание условий их проведения, приближенных к реальным условиям эксплуатации образцов деталей вибрационных машин, повышение производительности и возможность установления влияния на контактно-усталостное изнашивание соотношения качения и проскальзывания. 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к технике механических испытаний материалов на стойкость к истиранию до разрушения и может быть использовано, в частности, для испытаний на ледовое истирание. Установка содержит основание, на котором размещена горизонтальная платформа, снабженная приводом вращения вокруг вертикальной оси с возможностью формирования усилий, прижимающих образцы льда к истираемому образцу радиально относительно оси вращения платформы. Образец истираемого материала выполнен в виде цилиндра. Платформа снабжена средством жесткого закрепления образца. Станина установки снабжена вертикальными стойками, продольные оси которых лежат в одной плоскости с осью вращения платформы. Средства для удержания образцов льда выполнены в виде горизонтальных направляющих, пропущенных через вертикальные стойки, выполненных с возможностью продольного перемещения в них образцов льда. Параллельно с направляющими, над ними на высоте, обеспечивающей возможность размещения образца истираемого материала на платформе, в вертикальных стойках выполнены сквозные отверстия, через которые пропущена штанга, концы которой снабжены вертикальными стержнями. На одном из вертикальных стержней закреплен силовой цилиндр с возможностью возвратно-поступательного движения его штока вдоль продольной оси первого образца льда и упора в него. Второй вертикальный стержень снабжен штоком с пятой на конце, упертой в торец второго образца льда. Технический результат: обеспечение стабильной площади контакта трущихся материалов, компактности и универсальности устройства, позволяющей использовать его при вращательном и поступательном движении льда. 1 ил.

Изобретение относится к технике механических испытаний материалов на стойкость к истиранию до разрушения и может быть использовано, в частности, для испытаний на ледовое истирание. Конструкция установки для исследования образца материала на истирание льдом содержит основание, на котором размещена горизонтальная платформа, выполненная с возможностью перемещения образца льда относительно образца истираемого материала, фиксируемого в средстве для его удержания, и средство их прижатия друг к другу. Устройство дополнительно содержит нож, выполненный с возможностью профилирования поверхности образца льда, контактирующей с истираемым образцом. Нож содержит вертикальную направляющую, через которую, с возможностью возвратно-поступательного движения, пропущен шток, на конце которого закреплена режущая пластина, режущая кромка которой, обращенная к образцу льда, выполнена П-образной. Шток снабжен выступом, на котором параллельно продольной оси штока закреплен стержень, нижний конец которого шарнирно скреплен с опорной лыжей. Стержень отстоит от штока относительно направления движения образца, при этом режущая пластина выполнена с возможностью регулирования положения ее кромки относительно опорной поверхности опорной лыжи. Верхний конец штока выполнен с возможностью размещения на нем дополнительного груза. Технический результат − обеспечение стабильной площади контакта трущихся материалов и повышение несущей способности льда за счет его подрезки ножом с двух сторон. 7 ил.
Наверх