УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ ПРИ ГИДРОАБРАЗИВНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Полезная модель относится к области испытания материалов и может быть использована для определения износостойкости материалов и покрытий при гидроабразивном воздействии, наблюдаемом, например, в пульпопроводах.
Уровень техники.
Известна методика исследования износостойкости материалов и покрытий при гидроабразивном воздействии, согласно которой на поверхность испытуемого образца под давлением направляется струя водопесчаной смеси (1. Веселовский Д.Р., Савицкий Н.В., Веселовский Р.А. Исследования гидроабразивного износа ремонтных полимерных композиций (электронный ресурс). Режим доступа: http://aaa.gorodok.net). Величина износа определяется по объему повреждения образца.
Недостатком методики является локальность воздействия и несоответствие процессам изнашивания при течении гидроабразивных сред в трубах.
Известна установка для исследования изнашивания труб, представляющая собой замкнутый контур, через который насосом прокачивается водопесчаная смесь (2. Goddard J.B. Abrasion Resistance of Piping Systems /// Technical Note 2.116. November 1. 1994).
Недостатком указанной установки являются сложности, связанные с необходимостью изготовления для испытаний для каждого типа испытываемого материала или покрытия отдельного контура или изготовления контура из отрезков различных материалов. Регулировка скорости течения пульпы по контуру также является достаточно сложной проблемой.
Известен также дармштадский метод исследования износа труб, при котором отрезок трубы заполняется смесью воды с абразивными частицами, а движение взвеси обеспечивается изменением наклона трубы (3. Андрей Бранзбург, Владислав Коврига, Вилнис Пуце. Пульпопроводы: от Дармштадского метода к Дармштадскому ресурсу // Полимерные трубы. - №1 (47), 2015. - С. 52-53.).
Недостатком установки, реализующей метод, является невозможность имитации высоких скоростей течения, изменяемость скорости течения в зависимости от угла наклона, большие габариты, продолжительность экспериментов.
Задачей полезной модели является обеспечение уменьшения габаритов установки, возможности одновременного исследования износостойкости различных материалов и покрытий при моделировании течения гидроабразивной среды в широком диапазоне скоростей.
Технический результат, получаемый при реализации полезной модели, заключается в уменьшении размеров установки, ускорении и повышении информативности испытаний. Технический результат достигается за счет моделирования течения гидроабразивной смеси в трубе раскруткой в замкнутом объеме при помощи смесителя, при этом образцы исследуемых материалов и покрытий, в том числе различных составов, прикрепляются к внутренней поверхности сосуда и к смесителю.
Существенные признаки, характеризующие полезную модель.
Ограничительные: Гидроабразивная смесь помещается в цилиндрическом сосуде и раскручивается смесителем, закрепленным в патроне вертикально-сверлильного станка.
Отличительные: Образцы материалов и покрытий прикрепляются к внутренним стенкам сосуда и к боковым граням смесителя, выполненного в виде многогранного стержня.
Осуществление полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено устройство в продольном разрезе, на фиг. 2 показано поперечное сечение смесителя.
Устройство содержит сосуд 1, заполняемый гидроабразивной средой 2. На внутреннюю поверхность сосуда наносится или прикрепляется исследуемое покрытие или материал 3. В сосуд концентрично помещается смеситель 4 в виде многогранного стержня 5, к граням которого прикрепляются пластины 6 с нанесенными на их поверхность исследуемыми покрытиями или материалами 7. Смеситель закрепляется в патроне 8 вертикально-сверлильного станка 9. Исследуемые образцы покрытий материалов 3 и 7 могут иметь различный состав и в ходе одного эксперимента можно получить расширенную информацию об их износостойкости при одинаковых условиях. Сверлильные станки обеспечивают возможность проведения испытаний в широком диапазоне фиксируемых скоростей вращения смесителя и имитации перекачивания гидроабразивных сред с различной скоростью.
В ходе проведения испытаний на предлагаемом устройстве возможно измерение линейного и массового износа различных покрытий и материалов при гидроабразивном воздействии в зависимости от характеристик абразивных частиц и их концентрации в водной среде, скорости вращения, продолжительности истирания.
При вращении смесителя абразивосодержащая жидкость в сосуде раскручивается и взаимодействует с его внутренней поверхностью аналогично процессу трения при течении в трубе.
Испытания на гидроабразивостойкость проводятся следующим образом. Предварительно обмеренные образцы (масса, толщина) прикрепляются к стенке сосуда и граням смесителя. Стержень смесителя закрепляется в патроне сверлильного станка.
Сосуд заполняется гидроабразивной смесью. Смеситель устанавливается концентрично в сосуд. При этом величина зазора между элементами смесителя и стенкой сосуда должна быть больше максимального размера абразивных частиц. Включается электродвигатель при заданной скорости вращения. После отработки установленной продолжительности испытания электродвигатель выключается. Испытываемые образцы демонтируются, взвешиваются и обмеряются. По результатам измерений определяются показатели изнашиваемости.