СПОСОБ ОЦЕНКИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD TO ASSESS WEAR RESISTANCE OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS

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.