RO128552B1 - Stand pentru testarea la oboseală a epruvetelor din materiale polimerice - Google Patents

Description

Invenția se referă la un stand pentru testarea la oboseală (solicitări sinusoidale), la temperatura mediului ambiant, a epruvetelor cu secțiune necirculară, din materiale polimerice, cu particularitate la cele injectate bicomponent cap la cap.

Standul permite solicitări ciclice la încovoiere, în vederea stabilirii duratei de viață (numărul de cicluri) pentru fiecare condiție a încercării, și anume: temperatura mediului ambiant; frecvența și forma solicitării alternante; geometria epruvetei. Geometria epruvetelor care pot fi testate poate fi tip halteră sau dreptunghiulară.

Rezultatele sunt raportate în număr de cicluri la ruperea în condițiile date, sub forma curbei tensiune - număr de cicluri. Acest tip de încercare permite compararea diferitelor materiale sau cupluri de materiale injectate bicomponent cap la cap, și clasarea acestora unul în raport cu altele, rezultatele în sine nereprezentând proprietăți intrinseci ale materialelor testate, conform documentului Plastiques modernes, Tome II, Plasturgie, mise en eoeuvre, proprietes, essais, applications, des plastiques - Dubois, P.,1999, MASSON & CIE, Paris, sau documentului Injectarea materialelor plastice - Fetecău, C., 2007, Ediția a doua. Editura Didactică și Pedagogică R. A. București, sau documentului Plasturgie-Iclănzan. T., 1995, Universitatea Tehnică Timișoara, documentului A fatigue assessment methodbasedon weldstress - llkka Poutiainen, I. Gary Marquis. G., 2006, International Journal of Fatigue 28, pp. 1037-1046, sau documentului Polimeri, Structură și proprietăți, Oprea C, Vasiliu., Bulacovschi, V. Constantinescu, Al, 1986 Editura Tehnică București, sau documentului Fatigue of composite laminates under off-axis loading - Philippidis T.P., Vassilopoulos A.P.,1999. International Journal of Fatigue. 21, pp. 253-262, și documentului Modelling the influence of machinedsurface roughness on the fatigue life-Suraratchai. M., Limido. J., C. Mabru, C., R. Chieragatti, R., 2008. International Journal of Fatigue 30, pp. 2119-2126.

Standul permite, de asemenea, compararea comportării epruvetelor injectate bicomponent cap la cap, solicitate cu diferite regimuri de proces, în vederea stabilirii regimului optim, având în vedere maximizarea anduranței, adică nivelul tensiunii sau deformației maxime sub care durata de viață a piesei tinde practic către infinit.

Sunt cunoscute forme constructive ale unor standuri și echipamente pentru încercarea la oboseală preponderent a epruvetelor cu secțiune circulară, prin: tracțiune, încovoiere, torsiune, conform documentelor: An improved design of apparatus for multi-specimen bending fatigue and fatigue behaviourfor laminated composites - Ay

1., Sakin R., Okoldan G., 2008, Materials and Design, 29, pp. 397-402, documentului A unified treatment of the mode I fatigue Urnit of components containing notches or defects - Atzori, B., Lazzarin, P., Meneghettl, G., 2005. International Journal of Fracture 133, pp. 61 -87, sau documentului Modeling of fatigue crackgrowth in notched fiber metal laminates - Chang. P., Y., Yang, J., M., 2008. International Journal of Fatigue 30, pp. 2165-2174, sau din documentul An experimental technique for determiningbiaxial fatigue lifetimes in biomedicalelastomers Long M. C., Kisielewski R. W., Riehardson D.C., Schroeder. L.W. 2001, International Journal of Fatigue. 23, pp. 911-916, sau documentul Characterization ofadhesion at solid surfaces: Development of an adhesion-testing device - Olah A., Vaneso G. J., 2005, , European Polymer Journal. 41, pp. 2803-2823, sau din documentele Correlation and prediction of fatigue crack growth for different R-ratios using Kmax and DKp parameters - Sudip Dinda,

5., Kujawski. D., 2004,. Engineering Fracture Mechanics 71, pp. 1779-1790, sau An implicit gradient application to fatigue of Sharp notches and weldments - Tovo, R., Tovo, P. Livieri P., 2008. Livieri Engineering Fracture Mcchanics 74. pp. 515-526.

RO 128552 Β1

Din documentul RO 83074 este cunoscută o mașină de încercare la oboseală la 1 solicitări dinamice, de încovoiere sau torsiune a epruvetelor metalice sau nemetalice, care are în compunere un motor electric de antrenare, ce acționează un excentric reglabil și o 3 bielă în legătură cu un braț de antrenare, ce fixează epruveta, și un braț de măsurare, sprijinit de un resort, mișcarea de rotație a motorului fiind transformată în mișcare oscilatorie, 5 preluată de epruvetă, deformația resortului permițând determinarea momentului încovoietor.

Se mai cunoaște, din brevetul RO 89337, un stand pentru verificarea rezistenței la 7 oboseală a barelor de torsiune, alcătuit dintr-o placă de bază, pe care este montat un motor care, prin intermediul unui cuplaj și al unui reductor, transmite mișcarea unui subansamblu 9 de reglare a unghiului de torsiune, care o transmite unui mecanism de torsionare cu balansier, de care sunt prinse barele care, la celălalt capăt, sunt prinse într-un dispozitiv de 11 prindere.

Dezavantajele instalațiilor cunoscute, care permit realizarea solicitărilor ciclice la 13 încovoiere, constau în aceea că:

- epruvetele sunt antrenate în mișcarea oscilatorie sinusoidală cu un sistem de 15 prindere-ghidare poziționat în zona centrală a acestora; pentru epruvetele injectate bicomponent cap la cap, și nu numai, aceasta este de fapt zona care se dorește să fie 17 caracterizată din punct de vedere al anduranței, zonă care trebuie să fie liberă, nesolicitată suplimentar (șocuri la schimbarea sensului de mișcare, frecare); 19

- în cazul în care un capăt al epruvetei este fix, iar celălalt este mobil, se produce deformarea epruvetei sub forma literei S, apărând astfel tensiuni suplimentare, necontrolabile 21 și neconforme cu cele specifice solicitării la oboseală prin încovoiere.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în propunerea unor soluții 23 constructive care permit testarea la oboseală prin încovoiere a epruvetelor cu secțiune necirculară, din materiale polimerice, cu particularitate la cele injectate bicomponent cap la 25 cap, prin antrenarea în mișcarea oscilatorie de la unul dintre capete, fără deformarea suplimentară a acestora, atunci când sunt antrenate într-o mișcare oscilatorie la unul dintre 27 capete.

Standul conform invenției prezintă avantajele următoare: 29

- antrenează epruveta în mișcare oscilatorie de la unul dintre capete; astfel, zona centrală, în care se urmărește a se determina anduranța adeziunii dintre cele două materiale 31 din care este confecționată epruveta, nu va fi solicitată suplimentar de un sistem de antrenare; 33

- pot fi testate epruvete cu lungimi diferite;

- nu deformează epruvetele sub forma literei S, evitând astfel apariția unor tensiuni 35 suplimentare, necontrolabile și neconforme cu cele specifice solicitării la oboseală prin încovoiere; 37

- asigură posibilitatea modificării amplitudinii solicitării;

- deplasarea sistemului de prindere a epruvetei permite solicitări în condițiile în care 39 tensiunea este: alternantă de tracțiune, repetată de tracțiune, repetată asimetrică, pur alternantă, alternantă asimetrică, repetată de compresiune și alternantă de compresiune. 41

Se dă în continuare un exemplu de realizare a standului, în legătură cu fig. 1...8, ce reprezintă: 43

- fig. 1, epruvetă de tip halteră, obținută prin injectare bicomponent cap la cap;

- fig. 2, moduri de solicitare a epruvetelor; 45

- fig. 3, vedere tridimensională a standului;

- fig. 4, vedere tridimensională a subansamblului masă circulară rotativă-bielă; 47

- fig. 5, vedere laterală și secțiune parțială a standului;

RO 128552 Β1

- fig. 6, vedere de sus și secțiune parțială a standului;

- fig. 7, vedere din față și secțiune parțială a standului;

- fig. 8, vedere din față și secțiune parțială a zonei de fixare și antrenare a epruvetei în pozițiile extreme.

Standul pentru testarea la oboseală a epruvetelordin materiale polimerice injectate, conform invenției, are în componență un motor electric de acționare 1, care transmite mișcarea de rotație, prin intermediul cuplajului elastic cu bolțuri 2, la arborele 3 lăgăruitîn subansamblul 4. De la arborele 3, mișcarea de rotație se transmite la masa circulară rotativă 5, pe care sunt montate săniile 7 și 8. Deplasarea săniilor se realizează cu ajutorul șurubului cu filet stânga-dreapta 6. Pe sania 7 este lăgăruită cu rulment oscilant bielă 9, care imprimă mișcare de translație rectilinie-alternativă plăcii culisante 14. Aceasta este fixată pe patru rulmenți lineari cu bile în carcasă 13, câte doi pe ax, astfel încât să poată culisa pe cele două coloane de ghidare 15, fixate la capete cu lagărele 16 pe placa suport 10. Amplitudinea mișcării de translație rectilinie-alternativă a plăcii culisante 14 este indicată de acul indicator 12, fixat pe aceasta, care se deplasează în fața vernierului 11 solidar cu placa suport 10. Suportul rolelor de antrenare 17 este fixat pe placa culisantă 14 și lăgăruiește, cu rulmenți radiali, axul 18 solidarizat de eclisa 19. Pe acesta sunt fixate axurile 20 pe care se pot roti rolele de antrenare 21. Lăgăruirea se realizează cu câte doi rulmenți radiali pentru fiecare rolă de antrenare a epruvetei 23. Epruveta este antrenată în mișcare oscilatorie la capătul superior, iar la capătul inferior este fixată în menghina 24, care se poate deplasa axial cu ajutorul mesei mobile 25, în ambele sensuri, față de axa de simetrie a sistemului de antrenare, în vederea modificării condițiilor de solicitare a epruvetei, în cazul în care se dorește acest lucru (fig. 2). Deplasarea axială a menghinei 24 se poate măsura cu ajutorul vernierului 22. Masa mobilă este fixată pe batiul 26.

Modul de funcționare a standului este descris în continuare.

Motorul electric de acționare 1 transmite mișcarea de rotație prin intermediul cuplajului elastic cu bolțuri 2, la arborele 3 lăgăruitîn subansamblul 4. Turația motorului electric de acționare este variabilă și reglabilă prin intermediul unui convertor de frecvență nereprezentat. De la arborele 3, mișcarea de rotație se transmite la masa circulară rotativă 5, în care pot culisa simultan, în sensuri diametral opuse, pe un canal tip coadă de rândunică, săniile 7 și 8. Modificarea amplitudinii mișcării oscilatorii IV a epruvetei 23 se realizează prin rotirea șurubului cu filet stânga-dreapta 6, mișcarea a (fig. 4), care determină deplasarea săniilor 7 și 8, mișcarea b. Biela 9 este fixată pe sania 7. Sania 8, cu aceeași masă ca sania 7, are rolul de contragreutate pentru echilibrarea mesei circulare 5 în timpul mișcării de rotație I. Biela 9 imprimă mișcarea de translație rectilinie-alternativă II plăcii culisante 14. Acul indicator 12 se deplasează în fața vernierului 11 fixat pe placa suport 10, pentru a indica amplitudinea mișcării II. Rolele de antrenare 21 execută atât mișcarea de rotație III în jurul axei eclisei 19, cât și mișcările IVÎn jurul axelor proprii, în ambele sensuri. Mișcarea III împiedică deformarea epruvetei sub forma literei S, iar mișcările IV asigură antrenarea epruvetei de către rolele 21 prin rostogolire fără alunecare. Fixarea epruvetei 23 în menghina 24 se realizează prin deplasarea bacului mobil al acesteia, mișcarea V. Ansamblul epruvetă-menghină se poate deplasa axial, mișcarea VI cu ajutorul mesei mobile 25, în ambele sensuri, față de axa de simetrie a sistemului de antrenare, în vederea modificării condițiilor de solicitare a epruvetei, în cazul în care se dorește acest lucru (fig. 2). Pentru solicitare simetrică, sania pe care este montată menghina se poziționează central, astfel încât axa

RO 128552 Β1 epruvetei să fie coplanară cu axa sistemului de antrenare a epruvetei. Pentru solicitare 1 asimetrică, sania poate deplasa menghina și, implicit, epruveta, controlat în fața vernierului 22 executându-se mișcarea VI. 3

Masa mobilă este fixată pe batiul 26.

Pot fi testate epruvete de diferite lungimi, prin montarea suportului 17 pe unul dintre 5 rândurile de găuri de fixare 2 decalate pe înălțime.

Partea electrică a standului dispune de un numărător de cicluri și de senzori pentru 7 întreruperea funcționării în momentul ruperii epruvetei.

Claims (1)

1. Stand pentru testarea la oboseală, la temperatura mediului ambiant, a epruvetelor (23) cu secțiune necirculară, din materiale polimerice, cu particularitate la cele injectate bicomponent cap la cap , ce are în componență un motor electric de acționare (1) și o bielă (9) de transmitere a mișcării de translație alternativă epruvetei (23), caracterizat prin aceea că mișcarea de rotație de la motorul electric (1) este transmisă, prin intermediul unui cuplaj elastic cu bolțuri (2), la un arbore (3) lăgăruit într-un subansamblu (4), și la o masă circulară rotativă (5), pe care sunt montate două sănii (7, 8) care culisează simultan, în sensuri diametral opuse, cu ajutorul unui șurub cu filet stânga-dreapta (6), pe sanie (7) este lăgăruită biela (9) care imprimă mișcarea de translație rectilinie-alternativă unei plăcii culisante (14) ce culisează pe două coloane de ghidare (15), fixate la capete pe o placă suport (10), amplitudinea mișcării de translație rectilinie-alternativă a plăcii culisante (14) fiind indicată de un ac indicator (12), care se deplasează în fața unui prim vernier (11) solidar cu placa suport (10), pe placa culisantă (14) fiind fixat un suport (17) ce lăgăruiește un ax (18) solidarizat de o elisă (19) în care sunt fixate axurile (20) pe care se rotesc niște role de antrenare (21), ce antrenează în mișcare oscilatorie capătul superior al epruvetei (23), și al cărui cap inferior este fixat într-o menghină (24) care se deplasează axial cu ajutorul unei mese mobile (25), în ambele sensuri, față de axa de simetrie a sistemului de antrenare, în vederea modificării condițiilor de solicitare a epruvetei (23), deplasarea axială a menghinei (24) măsurându-se cu un al doilea vernier (22).