СТЕНД ДЛЯ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ГИДРОАБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС
STAND FOR COMPARATIVE ASSESSMENT OF POLYMERIC MATERIALS FOR HYDRO-ABRASIVE WEAR

Изобретение относится к устройствам для испытания материалов на гидроабразивный износ. Такое устройство может быть использовано для сравнительной оценки материалов на гидроабразивный износ при одних и тех же условиях.
Известно устройство для определения стойкости внутренней поверхности труб на гидроабразивный износ(ГОСТ Р 55877-2013.Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном. Методы испытаний. Определение износостойкости внутренней поверхности. Утвержден и введении в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. № 2003-ст - Москва.: Стандартинформ. - 2014. - 15 с.). Испытательная установка представляет собой двухходовую траверсу раму с закрепленным на ней испытуемым образцом установленную на неподвижное основание. При этом обеспечена возможность наклона траверсы относительно горизонтальной оси вращения, находящейся посередине длины образца, на угол ±22,5° с постоянной скоростью качания (10±2) испытательных циклов в минуту.
Недостатком такого устройства является ограниченная длина испытуемого образца, что не позволяет достигать значительных скоростей перемещения абразивного состава при крайних положениях траверсы. Данный недостаток конструкции приводит к значительному увеличению времени испытаний при испытании на износ полимерных образцов.
Известен стенд для испытания материала на гидроабразивное изнашивание (патент RU № 53777, опубликовано 27.05.2006) состоит из рамы, держателя образца с устройством для его перемещения и гидроабразивной головки эжекторного типа, которая снабжена устройством горизонтального перемещения, обеспечивающим регулирование расстояния от торца наконечника гидроабразивной головки до поверхности испытываемого образца. При этом один вход гидроабразивной головки соединен с бункером для абразива, а второй вход связан с системой подачи жидкости. С помощью устройства перемещения держателя образца и устройства горизонтального перемещения гидроабразивной головки обеспечивается регулирование подачи струи абразивосодержащей жидкости на испытуемый образец под заданным углом атаки и на заданном расстоянии от наконечника гидроабразивной головки.
Недостатком данного устройства является форма гидроабразивной головки для формирования струи абразивосодержащейся жидкости воздействующей на испытуемый образец, при этом образец закрепляется под углом к исходящей струе, что приводит к ударному воздействию струи на испытуемый образец. С помощью данного стенда сложно получить результаты износа идентичные гидроабразивному износу поверхности трубы.
Известно устройство для испытаний на гидроабразивный износ (авторское свидетельство № 892273 опубликовано 23.12.1981) содержащее конусный бак с ребрами на его внутренней поверхности для гидроабразивной среды, установленный в нем вертикально ротор с всасывающими патрубками, привод вращения ротора и держатели образцов, в котором с целью повышения равномерности изнашивания образцов, всасывающие патрубки выполнены изогнутыми и обращены выпуклостью к оси вращения ротора.
Недостатком данного устройства является то, что испытуемые образцы закреплены под прямым углом к исходящему потоку гидроабразивной среды. Такое расположение образцов приводит к тому, что износ материала происходит не идентично гидроабразивному износу внутренней поверхности трубы.
Известна машина для испытаний деталей на абразивный износ (патент РФ №2702994 опубликовано 15.10.2019), включающая раму, на которой установлены емкость с абразивной смесью и механизм вращения, связанный через муфту с коробкой передач, при этом на выходном валу коробки передач установлены счетчик оборотов и ротор, а на цилиндрической поверхности закреплены испытываемые образцы, погруженные в абразивную смесь. Емкость с абразивной смесью установлена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости по заданной программе, а дно емкости снабжено подложкой выполненной из абразивного материала, при этом на торце ротора закреплен вибровозбудитель, датчик вибрации и датчик силы.
Недостатком данного устройства является то, крепление роторана цилиндрической поверхности рядом с испытуемыми образцамиприводит к егоконтакту с абразивной жидкостью и последующему истиранию. Недостатком данной машины является низкая степень приближенности испытания к условиям эксплуатации, поскольку условия силового взаимодействия абразивной среды и испытуемого образца находятся на низком уровне.
Известно устройство для исследования износостойкости покрытий при гидроабразивном воздействии (патент РФ № 166009 опубликовано 10.11.2016), содержащее наполненный гидроабразивной средой сосуд, в полости которого размещен смеситель, закрепленный в патроне вертикально-сверлильного станка, при этом смеситель выполнен в виде многогранного стержня, а образцы нанесенных на подложки испытываемых покрытий прикреплены к его граням на внутренней поверхности сосуда.
Недостатком такого устройства является наличие ограниченного объема гидросмеси в замкнутой емкости, что приводит к резкому повышению температуры гидросмеси. Данный недостаток приводит к искажению результатов испытаний т.к. стойкость полимера при повышенной температуре резко снижается.
Известно устройство для ленточного шлифования (Карякина М.И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий - М.: Химия, 1977. - 240 с.), принятое за прототип, которое состоит из двух соосно вращающихся барабанов, обтянутых шлифовальной шкуркой, испытательный образец закреплен в столике с бортами, для предотвращения смещения образца. Абразивная лента прижимается с помощью подвижного утюжка, под действием груза воздействующего на него с помощью рычага.
Недостатком данного устройства является то, что абразивная лента сомкнута в замкнутый контур. В процессе испытания на шлифуемость нагреваются абразивная лента испытуемый образец, что искажает результаты испытаний.
Техническим результатом является повышение точности и информативности измерений при проведении испытаний полимерных материалов на гидроабразивный износ при постоянной температуре в зоне контакта движущейся абразивной ленты и испытуемого образца.
Технический результат достигается тем, что в станине выполнено отверстие, в которое установлено крепление, на котором с возможностью съема закреплен бак, в нижней его части выполнено отверстие для установки податчика жидкости, который выполнен в виде трубки с расплющенным плоским концом, а под приводным барабаном и нижней поверхностью абразивной ленты, установлена на станине емкость для сбора рабочей жидкости.
Устройство поясняется следующей фиг. 1:
фиг. 1 - общая схема устройства, где:
1 - натяжной барабан;
2 - приводной барабан;
3 - абразивная лента;
4 - державка;
5 - направляющие элементы;
6 - испытуемый образец;
7 - контрольный груз;
8 - опорная площадка;
9 - податчик жидкости;
10 - бак;
11 - крепление;
12 - емкость для сбора рабочей жидкости;
13 - станина.
Устройство для сравнительной оценки полимерных материалов на гидроабразивный износ состоит из ленточного конвейера, который включает натяжной барабан 1закрепленный с возможностью смещения вдоль станины 13 и приводного барабана 2 закрепленного неподвижно на станине 13. Абразивная лента 3 соединена в замкнутый контур и обхватывает натяжной барабан 1 и приводной барабан 2. Державка 4 выполнена в форме стержня, например из стали и закреплена в направляющих элементах 5 с возможностью вертикального перемещения. К торцам державки 4 присоединены две площадки. Нижняя площадка державки 4 выполнена с выемкой в форме квадрата, для закрепления испытуемого образца 6. На верхней площадке державки 4 выполнена выемка в форме квадрата, для установки контрольного груза 7. Под абразивной лентой 3 под площадкой соприкосновения ее с испытуемым образцом 6, закреплена на станине 13 неподвижная опорная площадка 8. Под приводным барабаном 2 и нижней поверхностью абразивной ленты 3, установлена на станине 13 емкость для сбора рабочей жидкости 12. В станине 13 выполнено отверстие для установки крепления 11. Бак 10 закреплен на креплении 11 с возможностью съема. Податчик жидкости 9, выполнен в виде трубки с расплющенным плоским концом, расположен под углом 30° к абразивной ленте на расстоянии 0,1 м от линии соприкосновения абразивной ленты 3 и испытуемого образца 6. Податчик жидкости 9 установлен в отверстие, которое выполнено в нижней части бака 10.
Устройство работает следующим образом. На нижнюю площадка державки 4 закрепляют испытуемый образец 6, а на верхнюю площадку закрепляют контрольный груз 7. Приводной барабан приводится во вращение электродвигателем (не показано). Приводной барабан 2 приводит в движение абразивную ленту 3. Натяжной барабан 1 обеспечивает отсутствие провисания ленты. Державка 4 под действием силы тяжести контрольного груза 7 прижимает испытуемый образец 6 к абразивной ленте 3. Направляющие элементы 5 препятствуют смещению державки 4 с испытуемым образцом 6. Податчик жидкости 9 подает жидкость из бака 10 для охлаждения испытуемого образца 6 и покрытия абразивной ленты слоем жидкости, которая стекает в емкость для сбора рабочей жидкости 12. Опорная площадка 8 не дает изгибаться абразивной ленте 3 в плоскости соприкосновения с испытуемым образцом 6 и создает условие равномерного воздействия абразивной ленты 3 на испытуемый образец 6.
Устройство позволяет проводить испытания на истирание при постоянной температуре испытуемого образца и соотносить эти результаты с гидроабразивным износом материала за счет подачи охлаждающей и смазывающей жидкости в зону контакта абразивной ленты и испытуемого образца.