УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ

Полезная модель относится к области определения свойств материалов в условиях сухого трения, преимущественно для испытания структурных зон металла, образующихся в результате сварочных технологических процессов или локальной поверхностной термической обработки концентрированными источниками нагрева.
Известен способ Жаннена испытания материалов на износостойкость, реализованный в машинах Шкода-Савина и Шпинделя. В этом способе вращающийся контробразец скользит по образцу, оставляя на его поверхности лунку износа в форме цилиндрического сегмента. В машине Шкода-Савина контробразец имеет диаметр 30 мм и выполнен из твердого сплава. В машине Шпинделя контробразец сделан из мягкой стали, но его диаметр увеличен до 300 мм, чтобы снизить влияние его износа. За меру износа в этом способе Шпинделем предложено принимать площадь лунки износа, образованной после заданного числа оборотов при постоянной нагрузке [Патент Германии №416880 от 28.10.1922].
Недостатком известного способа является тот факт, что за время испытания этим способом удельное давление в зоне контакта обычно изменяется настолько, что происходит смена механизмов изнашивания, сопровождающаяся резким изменением коэффициента трения и скорости изнашивания.
Известно устройство, реализующее способ испытания на износостойкость материалов, включающий вращение контробразца с постоянной скоростью и с постоянным давлением [Патент RU №2073846 от 20.02.1997].
Известен способ испытания на износ, при котором контробразцом в образце прорезывается паз заданной глубины в зоне трибологического контакта, а интенсивность изнашивания определяется отношением глубины паза к пути трения [Д.Г. Точильников, Б.М. Гинзбург. Влияние С60 содержащих присадок к смазочному маслу на оптимизацию процессов изнашивания при граничном трении металлов. Институт проблем машиноведения РАН, Журнал технической физики, 1999, т. 69, вып. 6, с. 103)].
Однако использование приведенных способов не обеспечивает постоянство условий испытания.
Наиболее близким по технической сущности является способ испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения [Патент RU №2566375 от 27.10.2015], включающем вращение контробразца с постоянной скоростью и прорезывание контробразцом образца при постоянной нагрузке до заданной глубины в зоне трибологического контакта.
Недостатком известного способа является необходимость использования контробразцов больших диаметров относительно определенной ширины образца для уменьшения отклонения от плоскостности поверхности их взаимного контакта.
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу, позволяющую ускорить процесс испытания, упростить измерение величины износа и получения достоверных результатов при проведении испытаний на износостойкость. При этом в отличие от прототипа результат исследований не зависит от диаметра контробразца.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения, включающего привод и контробразец, установленный на валу привода с возможностью вращения с постоянной скоростью, жестко соединен с роликом, ось которого смещена относительно оси контробразца, и они оба шарнирно соединены с приводом, при этом ролик расположен между двумя упорами, установленными симметрично оси привода на расстоянии между ними L=d, где d - диаметр ролика.
Полезная модель показана на фиг. 1.
Устройство состоит из привода 1, контробразца 2, установленного на валу 3 привода с возможностью вращения с постоянной скоростью. Контробразец 2 жестко соединен с роликом 4, ось которого смещена относительно оси контробразца 2, и они оба соединены с приводом 1 шарниром 5. Ролик 4 расположен между двумя упорами 6, установленными симметрично оси вала привода на расстоянии между ними L=d, где d - диаметр ролика.
Для обеспечения перемещения контробразца по всей ширине исследуемого образца смещение оси ролика 4 относительно оси контробразца 2 осуществляется на величину эксцентриситета, равного половине ширины образца.
При заявленном расположении упоров 6 движение ролика-эксцентрика 4 позволяет создавать дополнительно к вращательному возвратно-поступательное движение контробразца 2 по всему пути трения.
Для предотвращения заклинивания ролика 4 между упорами 6, кромки ролика целесообразно выполнять закругленными.
Наложение возвратно-поступательного движения контробразца на вращательное изменяет скорость трения контробразца по образцу - при встречном движении скорость поступательного движения суммируется с окружной скоростью контробразца, и происходит увеличение скорости трения. При обратном направлении скорость поступательного движения вычитается из окружной скорости, и происходит уменьшение скорости трения. Для каждой точки пути трения увеличение скорости трения при движении в одну сторону равно уменьшению скорости трения при движении в обратном направлении. При равенстве частот вращения и возвратно-поступательного движения каждая точка поверхности реза образца контактирует с контробразцом на протяжении одинакового пути трения в пределах одного оборота контробразца.
Учитывая постоянство нагрузки и равенство пути трения в каждой точке поверхности реза, можно утверждать, что износ образца будет одинаковым на всем пути трения, то есть при изначальной плоской поверхности образца поверхность реза также будет плоской.
Таким образом, использование данной полезной модели позволит определять интенсивность изнашивания образцов с переменным строением и структурой без приработки уже на уровне шероховатости поверхности, то есть в тонких поверхностных слоях. Это важно для уточнения режимов термического воздействия при сварочных технологических процессах или локальной поверхностной термической обработки концентрированными источниками нагрева.