ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОЭЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС

Полезная модель относится к технике исследования триботехнических свойств конструкционных материалов и может быть использовано для испытания высокоэластичных материалов на трение и износ.
Известен резиновый образец в форме квадратного параллелепипеда с плоской рабочей поверхностью и крепежным пояскам, при этом на упомянутой поверхности выполнен выступ в форме полусферы, полуцилиндра или конуса (патент РФ №2269109, кл. G01N 1/28, опубл. 27.01.2006 г.).
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является резиновый образец в форме квадратного параллелепипеда с крепежным пояскам, выполненным из резины с содержанием вулканизующего агента - серы 25-50 мас.ч., а также выступом с рабочей поверхностью в форме полусферы, полуцилиндра или конуса, выполненного из одноименной резины с содержанием вулканизующего агента 0,2-5,0 мас.ч. (патент РФ №2365898, кл. G01N 3/56, G01N 1/28, опубл. 27.08.2009 г.).
Недостатком известной конструкции является по ниженная достоверность результатов испытания, обусловленная деформацией выступа при его тангенциальном перемещении по поверхности твердого или упругого контртела. Деформация выступа приводит к изменению его первоначальной формы и нарушению нормальных условий контактирования с упомянутым контртелом. Основной причиной изменения первоначальной формы выступа является его низкая изгибная жесткость, т.к. он изготовлен из низкомодульного материала - резины с пониженным содержанием вулканизирующего агента. В максимальной степени отрицательное влияние этого фактора проявляется при проведении триботехнических испытаний резин в условиях повышенных нагрузок, скоростей и температур, а также при действии значительных сил трения, характерных, например, для эластомер-эластомерных пар [Сербии В.М. Особенности фрикционного взаимодействия эластомер-эластомерных пар в условиях трения скольжения. Ч.1. Трение и износ. 2005. Т26. №1. С.48-52].
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной полезной модели является повышение достоверности результатов испытаний высокоэластичных материалов на трение и износ в условиях повышенных нагрузок, скоростей и температур, а также при действии значительных сил трения.
Для достижения указанного технического результата известная конструкция резинового образца в форме квадратного параллелепипеда с крепежным пояском, а также выступом с рабочей поверхностью в форме полусферы, полуцилиндра или конуса, выполнена целиком из резины с содержанием вулканизирующего агента (серы) 25-50 масс.ч., при этом на рабочей поверхности упомянутого выступа выполнено покрытие из одноименной резины с содержанием серы 0,2-5,0 масс.ч. и толщиной Δ≥1,5 мм.
Анализ существенных признаков, отличающих заявляемое решение от признаков известных технических решений, сходства не обнаружил, что позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями.
Выполнение образца в форме квадратного параллелепипеда с крепежным пояском и выступом с рабочей поверхностью в форме полусферы, полуцилиндра или конуса из эластомера с содержанием серы 25-50 масс.ч., позволит сообщить образцу в целом свойства эбонита [Махлис Ф.А., Федюкин Д.Л. Терминологический справочник по резине: Справочник. - М.: Химия, 1989, с.258, с.369-370]. Этот материал характеризуется повышенной жесткостью и прочностью, значительно превосходящей "обычные" резины. За счет этого будет обеспечено надежное крепление образца к образцедержателю и существенно повышена изгибная жесткость образца в целом, включая выступ.
Выполнение на рабочей поверхности выступа тонкого покрытия из эластомера с содержанием серы 0,2-5,0 масс.ч позволит сообщить указанной поверхности свойства "обычной" резины на основе широко распространенных каучуков [Махлис Ф.А., Федюкин Д.Л. Терминологический справочник по резине: Справочник. - М.: Химия, 1989, с.258], для изучения триботехнических характеристик которых, и предназначен образец. Таким образом, отличительные признаки заявляемого объекта являются существенными и полезными.
На фиг.1 показано поперечное сечение резинового образца; на фиг.2 - вид образца в плане; на фиг.3 - схема изготовления образца; на фиг.4 - пресс-форма для изготовления резинового образца.
Образец выполнен в форме квадратного параллелепипеда 1 с крепежным пояском 2. На его плоской поверхности 3 выполнен выступ 4 с рабочей поверхностью 5 в форме полусферы, полуцилиндра или конуса. Образец изготавливается из эластомера с повышенным содержанием серы (25-50 масс.ч.). На рабочей поверхности выступа выполнено покрытие 6 из эластомера с общепринятым содержанием вулканизующего агента (0,2-5,0 масс.ч) и толщиной Δ≥1,5 мм.
Изготовить образец можно следующим образом. В многоместной трех-плитной пресс-форме первоначально изготавливают формовым способом заготовку образца 7 из резины с повышенным содержанием серы (25-50 масс.ч.), включая выступ 4 радиусом R. На рабочую поверхность 5 выступа по существующей технологии наносят слой клеевой композиции типа Лейконат или Хемосил. После этого в полусферическое углубление 8 радиусом (R+Δ, где Δ - толщина резинового покрытия), выполненное в нижней плите пресс-формы 9, помещают соответствующую навеску 10 сырой смеси экспериментальной резины с содержанием серы 0,2-5,0 масс. При помощи верхней плиты 11 и заготовки 7, размещенной в средней плите 12 прессформы, производят запрессовку указанной смеси. Т.к. эбонит относится к несжимаемым материалам, то сырая смесь растекается по поверхности выступа, образуя покрытие 5. Это покрытие вулканизуют при температуре 138-143°С, которое при помощи клеевого слоя прочно соединяется с заготовкой 7.
Экспериментальная проверка показала, что толщина резинового покрытия должна составлять не менее 1,5 мм, т.к. только при таком зазоре обеспечивается надежное и равномерное распределение сырой резиновой смеси по рабочей поверхности выступа. Эту толщину можно варьировать путем соответствующего выбора радиусов углублений для изготовления образца и нанесения покрытия (фиг.3). Для этого в нижней плите прессформы выполнен набор подобных углублений полусферической и полуцилиндрической формы (фиг.4). По подобной технологии можно также изготавливать выступы и конической формы.
Экспериментальная проверка показала, что при использовании образцов предлагаемой конструкции существенно повышается точность результатов триботехнических испытаний и уменьшается их общее количество.