SU1714466A1 - Способ определени коэффициента трени материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике испытаний материалов на трение и износ дл  определени  коэффициента трени  преимущественно поверхности с покрытием без разрушени  последнего. Цель изобретени  - повышение достоверности определени  коэффициента трени  матерр^ала с защитным покрытием. Это достигаетс  тем, что дл  обеспечени  контакта образца 7 иконтробразца 5 первый наклеивают на ленту 3, под которой располагают термопару 8.' Производ т предварительную градуировку теплового потока в зоне их контакта. Вращают контробразец 5 и устанавливают при этом посто нное значение теплового потока путем регулировани  силы нат жени  ленты 3, ас помощью термопары 8 измер ют тер- моЭДС, по изменению которой суд т о коэффициенте трени . При этом контробразец 5 выполн ют в виде диска с расположенным по его периметру кольцом 6, теплопроводность которого выше теплопроводности диска. Кроме того, градуировку и измерение термоЭДС осуществл ют в услови х посто нной температуры. В устройстве дл  осуществлени  способа определени  коэффициента трени  создаетс  пара трени  с пониженной тепловой инерцией и посто нным тепловым потоком от поверхности контакта. Точность измерений повышаетс  в 2 раза. 3 ил., 1 табл.слV фиг.1V44^»^ ^ а О

Description

Изобретение относитс  к технике испытаний материалов на трение и износ дл  определени  коэффициента трени  преимущественно поверхности с покрытием без разрушени  последнего.

Исследование процессов трени  и изнашивание в современной трибологии основано на непосредственном измерении моментоЕ) сил трени , при котором повышение достоверности и оперативности измерений зависит от времени воздействи  нагрузки на поверхность образца.

Известен способ определени  козффициента трени , при котором осуществл ют измерение температуры в какой-либо точке пары трени . Предварительно производ т расчет температурных полей при различных значени х мощности источников тепла и по мощности, выдел емой в паре трени , суд т о коэффициенте трени .

Этот способ ограничен функционал ьными возможност ми расчетов температурных полей и мощности, поэтому примен етс  толькб при испытани х массивных деталей в услови х повышенного износа .

Известен способ иссл(здовани  трени  и изнашивани  в зависимости от коэффици ента распределени  тепловых потоков в образцах , подвергаемых нагреву и охлаждению, при котором производ т одновременно регулируемый нагрев одного образца и регулируемое охлаждение другого, сохран   на поверхности контакта посто нство температуры.

Использование дополнительных теплообменников (охладител  и нагревател )увеличивает процесс измерени  и, следовательно, создаёт излишнюю нагрузку на поверхность образца. Известный способ не позвол ет определить коэффициент трени  поверхности изделий с защитным покрытием.

Цель изобретени  - повышение достоверности определени  коэффициента трени  материала с защитным покрытием.

При определении коэффициента трени  материалов привод т в контакт образец и контробразец, производ т предварительную градуировку теплового потока в зоне их койтакта. вращают образец и с помощью термопары измер ют термоЭДС, по изменению которой суд т о коэффициенте трени . При этом предварительно образец наклеивают на ленту, а термопару располагают с противоположной стороны ленты под образцом. В процессе вращени  контробразца устанавливают посто нное значение теплового потока путем регулировани  силы нат жени  лентЫ. Градуировку и измерение термоЭДС осуществл ют в услови х посто нной температуры. Кроме того, дл  измерений используют контробразец, выполненный в виде диска с кольцевым ободом , теплопроводность материала которого выше теплопроводности материала диска.

На фиг.1 представлено устройство и узел I; на фиг.2 - градуировочна  крива  термопары при посто нной температуре окружающей среды 21 + 1°С; на фиг.З - диаграммы изменений термоЭДС по времени при различных усили х нат жени  ленты.

Устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа содержит основание 1, на

5 котором закреплен блок 4 дл  нат жени  ленты 3, расположенной на упорах 2 и поджимающей образец 7 к контробразцу 5. Контробразец 5, по периметру охваченный кольцевым ободом 6, приводитс  во вращение электродвигателем (не показан). Образец 7 наклеен на ленту 3, под которой расположена термопара 8. Предварительг ную градуировку термопары 8 производ т при помощи микрозлектронагревател  9,

5 который устанавливают между образцом и контробразцом, моделиру  тепловой поток в месте контакта. Причем площадь теплопровода микроэлектронагревател  соответствует площади контакта образца и

0 контробразца.

Исследовани  процесса трени  на поверхности материала с покрытием начинают с подготовки пары трени . Дл  чего к ленте 3 приклеивают образец 7. Устанавливают микроэлектронагреватель 9 между контробразцом 5 и образцом 7. При помощи блока 4 нат жени  лентой 3 прижимают образец 7 с микроэлектронагревателем 9 к контробразцу 5. Устанавливают на микро0 электронагревателе фиксирбванные значени  мощности Q и, соответственно, на милливольтметре регистрируют фактическое значение термоЭДС Е, получают градуировочную кривую узла трени  (фиг.2).

Затем убирают микроэлектронагрватель и привод т во вращение контробразец

.5. Условие быстрого достижени  теплового

равновеси  теплообменных элементов;

0 диск 5 - кольцевой обод 6 - образец 7, характеризуетс  их тепловой инерцией и временем термостабилизации, причем последний параметр определ етс  температурой окружающей среды. Следовательно,

5 градуировку термопары и измерение термоЭДС производ т при посто нной температуре . Через 1 - 2 мин после включени  двигател  (за это врем  происходит термостабилизаци  узла трени ) производ т запись показаний термопары 8 при

фиксированном значении усили  нат жени  ленты 3,.

Дл  обеспечени  минимальной тепловой инерции, котора  св зана с массой элементов , участвующих в контакте, контробразец 5 выполн ют в виде диска с расположенным по его периметру кольцевым ободом 6, теплопроводность которого выше теплопроводности диска. Исследование провод т на эбонитовом диске с металлическим ободом по периметру. Материал образца - ниобий. Расчет коэффициента трени  производитс  по формуле

30-Q(E) Л 2 1тр -Т п

где Q(E) - мощность тепловыделени , определ ема  по градуировочной характеристике (фиг.2);

1тр - длина дорожки трени ;

Т - сила нат жени  ленты, Н;.

п - число оборотов двигател , об/мин.

Способ осуществл ют следующим образом .

Из фольги толщиной 70 мкм вырезают образцы площадью 7x15 мм .Первоначально на ленту блока нат жени  наклеивают образец из необработанного ниоби . Устанавливают минимальное нат жение ленты ( - 1 Н) и такую величину прогиба ленты под диском, что длина дорожки трени  образца и контробразца составл ет мм. Включают электродвигатель, устанавливают стационарный режим об/мин и по показани м милливольтметра измер ют величину термоЭДС термопары. По установочной характеристике определ ют мощность тепловыделени , а по указанной формуле - коэффициент трени  /г. Определение кoэффициeнfa трени  п{зоизвод т при различных значени х силы нат жени  Т ленты 1,0; 1,5:2,0 Н.

Замен ют необработанный образец образцом ниоби , обработанным в тлеющем разр де, и в установленном пор дке производ т измерение параметров и определение коэффициента трени , ;

В таблице приведены результаты исследовани  коэфффициента трени  на образцах из ниоби  (Nb) необработанных (пример 1) и обработанных в аргоновой плазме тлеющего разр да (примеры 2 - 5),

В первые минуты после обработки имеет место снижение коэффициента трени  более чем в два раза, однако уже через 13 мин после обработки трение возрастает фактически до значений необработанного образца (таблица). Предлагаемый способ

позвол ет быстро проводить измерени  коэффициента трени , т.е. установить новые физические эффекты, вли ющие на его измерение .

Способ позвол ет максимально упростить и ускорить процесс измерени  yw , поскольку изменение триботехнических характеристик материалов служит важным показателем процессов, происход щих в их поверхностных сло х. Снижение времени

проведени  измерений обеспечивает минимальное воздействие диска на исследуемую поверхность, когда покрыти , например, составл ют сотые доли микрон.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  коэффициента трени  материалов, заключающийс  в том, что привод т в контакт образец и контробразец , производ т предварительную градуировку теплового потока в зоне их контакта,

   вращают образец и с помощью термопары измер ют термоЭДС, по изменению которой суд т о коэффициенте трени , о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности определени  коэффициента

   трени  материала с защитным покрытием, используют контробразец, выполненный в виде диска с кольцевым ободом, теплопроводность материала Которого выше теплопроводности материала диска, предварительно образец наклеивают на ленту, термопару располагают с противоположной стороны ленты под образцом, в процессе вращени  контробразца устанавливают посто нное значение теплового потока путем

   регулировани  силы нат жени  ленты, а градуировку и измерение термоЭДС осуществл ют в услови х посто нной температуры .

   .fni