Способ испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях и устройство для испытаний на абразивный износ деталей машин при высоких температурах и высоких удельных давлениях

Авторы патента:

G01N3/56 - исследование сопротивления износу или истиранию

Владельцы патента RU 2582895:

ИНСТИТУТ ОБРОБКИ ПЛАСТИЧНЕЙ (PL)

Изобретение относится к способу испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях и устройству для исследования абразивного износа деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях, позволяющее определить абразивный износ, возникающий при работе механического оборудования, работающего в экстремально неблагоприятных эксплуатационных условиях. Сущность: контробразец (4) в виде стержня размещается по оси в контейнере (1), нагретом до температуры в пределах (500-1000) K, заканчивающийся образцом (5) с отверстием (6) и боковым каналом (7), после чего образец выдавливается через зазор, закрытый передвижным элементом (8), образованный между поверхностью скользящего элемента (8) и боковым каналом (7) в образце (5), путем воздействия на контробразец (4), расположенный в отверстии (6) образца (5), стержнем (9) пуансона (10), вызывая удельное давление в пределах (300-1200) МПа, причем скорость перемещения передвижного элемента (8) по отношению к зазору составляет 100 м/мин. Устройство для испытания на абразивный износ содержит контейнер (1), выполненный с возможностью нагрева до температуры в пределах (500-1000) К, в отверстии (3) которого размещены стержень (9) пуансона (10) и контробразец (4), входящий в отверстие (6) образца (5) с боковым каналом (7), и скользящий элемент (8), закрывающий отверстие (6), причем стержень (9) пуансона (10) выполнен с возможностью создания удельного давления (300-1200) МПа, а скользящий элемент (8) закрывает отверстие (6) при скорости перемещения относительно зазора (0,1-100) м/мин. Технический результат: возможность испытания материалов на абразивный износ, в частности металлов, характеризующийся изменением формы радиуса между отверстием и боковым каналом, а также изменением веса образца после прохождения заданного пути пластифицированным контробразцом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предметом изобретения является способ испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях и устройство для исследования абразивного износа деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях, позволяющее определить абразивный износ, возникающий при работе механического оборудования, работающего в экстремально неблагоприятных эксплуатационных условиях, т.е. подверженных воздействию высокой температуры и высоких удельных давлений, при которых сталь становится пластичной, как, например, в инструментах для горячей ковки.

В настоящее время при испытаниях на абразивный износ к исследуемому образцу прижимается контробразец. В зависимости от цели и программы трибологических исследований моделируется контакт между образцом и контробразцом, зависящий от их формы и вида привода. Стандартными методами испытания, представленными, в частности, Z. Wawrowski в кн. Tribology. Friction. wear and lubrication, являются методы оценки абразивного износа типа: стержень/шарик на диск, диск на кольцо, стержень/шарик на пластину, колодка на кольцо/валик. Контробразец изготавливается чаще всего из значительно более твердого материала, чем исследуемый образец. На контробразец действует осевая сила, перпендикулярная поверхности исследуемого образца. При испытаниях наблюдается, в частности, изменение геометрии, убыль веса в функции пути или времени испытания. Испытания проводятся чаще всего при комнатной температуре до примерно 350-500°С, хотя из литературы (L.A. , М. Polok, М. Adamiak: Abrasive wear resistance improvement of X37CrMoV5-1 type steel by PVD coating. 12th International Scientific Conference. Achievements in mechanical & materials engineering, p. 277-280) известны случаи попыток испытания покрытий при температуре 800°С. Величина силы, действующей на контробразец, не превышает чаще всего величины 500 N, что с учетом поверхности соприкосновения контробразца с образцом не превышает напряжения пластифицикации верхнего слоя (в случае стальных образцов).

Представленное решение исключает вышеуказанные неудобства.

Сущность изобретения, которым является способ испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях путем воздействия на образец давлением, аналогичным давлениям в условиях работы кузнечных инструментов, и с аналогичными температурами, заключается в том, что контробразец в виде стержня размещают аксиально в контейнере, нагретом до температуры в пределах (500-1000) K, заканчивающемся образцом с отверстием и боковым каналом, после чего выдавливается через зазор, закрытый скользящим элементом, образованный между поверхностью скользящего элемента и боковым каналом в образце, путем воздействия стержня пуансона на контробразец, расположенный в отверстии образца, создавая удельное давление в пределах (300-1200) МПа. При этом скорость перемещения скользящего элемента относительно зазора составляет 100 м/мин.

Этот способ осуществляется в устройстве в соответствии с изобретением, имеющем поршень для вдавливания контробразца через образец с закрывающим элементом, сущность которого заключается в том, что он представляет собой контейнер, выполненный с возможностью нагрева до температуры в пределах (500-1000) К, в отверстии (3) которого размещены стержень (9) пуансона (10) и контробразец (4), входящий в отверстие (6) образца (5) с боковым каналом (7), и скользящий элемент (8), закрывающий отверстие (6), причем стержень (9) пуансона (10) выполнен с возможностью создания удельного давления (300-1200) МПа, а скользящий элемент (8) закрывает отверстие (6) при скорости перемещения относительно зазора (0,1-100) м/мин.

Предпочтительно, что скользящим элементом является диск, вращающийся в направлении перемещения части пластифицированного контробразца через боковой канал образца со скоростью вращения в пределах (1-30) об/мин.

Благодаря использованию такого решения в соответствии с изобретением были получены следующие технико-эксплуатационные результаты:

- возможность испытания материалов на абразивный износ, в частности металлов, характеризующийся изменением формы радиуса между отверстием и боковым каналом, а также изменением веса образца после прохождения заданного пути пластифицированным контробразцом;

- возможность применения датчиков сил и крутящего момента, что позволяет определить коэффициент трения и путь трения на исследуемом радиусе, а также позволяет количественно описать результат испытания;

- возможность создания условий износа металлов, аппроксимирующих условия работы кузнечных инструментов, в частности температуры, давления и скорости перемещения пластифицированного металла.

Предмет изобретения, в примере осуществления, который не является ограничивающим, представлен на чертеже, где показано устройство для испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях, оснащенное диском в качестве скользящего элемента.

Устройство для испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях имеет контейнер 1 с нагревательным элементом 2. Контейнер 1 имеет внутри центральное отверстие 3 для закрепления контробразца 4. Он закончен образцом 5 с отверстием 6 и боковым каналом 7. Отверстие 6 закрыто поверхностью скольжения, в частном случае диском 8, торцевая поверхность которого соприкасается с отверстием 6 в образце 5. В центральном отверстии 3 контейнера 1 установлен стержень 9 пуансона 10 с возможностью скольжения.

В центральное отверстие 3 контейнера 1, нагретого до темп. (500-1000) K, вкладывается контробразец 4. Пуансоном 10 посредством стержня 9 создается удельное давление в пределах (300-1200) МПа. Одновременно приводится в движение скользящая поверхность, в частном случае диск 8, со скоростью вращения (1-30) об/мин. Под действием давления и сил трения контробразец 4 в зоне отверстия 6 образца 5 подвергается пластификации.

Пластифицированный металл вытекает через боковой канал 7 образца 5. Регулируемая скорость вращения диска 8 влияет на путь и скорость перемещения пластифицированного контробразца 4.

В устройство установлены системы измерений, регистрирующие силу стержня 9 и силу на перемещение скользящей поверхности, в этом частном случае крутящий момент диска и силу боковой реакции контейнера 1, обеспечивающей создание силы трения в паре с образцом и контробразцом. Величина абразивного износа зарегистрирована как разница веса образца 5 до и после проведения испытания.

В результате проводимых экспериментов определяются:

- сила трения в паре образец 5-контробразец 4 в зависимости от вида использованных материалов и температуры;

- потеря массы в функции пути перемещения контробразца 4 (длины деформированного контробразца) в качестве показателя убыли материала образца во время эксперимента;

- геометрический износ - изменение формы поверхности образца 5 в функции пути перемещения контробразца 4.

1. Способ испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях путем воздействия на образец давлениями, аналогичными в условиях работы кузнечных инструментов и с аналогичными температурами, отличающийся тем, что
контробразец (4) в виде стержня размещают аксиально в контейнере (1), нагретом до температуры в пределах (500-1000) К, заканчивающемся образцом (5), с отверстием (6) и боковым каналом (7), после чего образец выдавливают через зазор, закрытый скользящим элементом (8), образованный между поверхностью скользящего элемента (8) и боковым каналом (7) в образце (5), путем воздействия на контробразец (4), расположенный в отверстии (6) образца (5), стержнем (9) пуансона (10), создавая удельное давление в пределах (300-1200) МПа, причем скорость перемещения скользящего элемента (8) относительно зазора составляет 100 м/мин.

2. Устройство для испытания на абразивный износ деталей машин при высокой температуре и высоких удельных давлениях, имеющее поршень для вдавливания контробразца через образец с закрывающим элементом, отличающееся тем, что содержит контейнер (1), выполненный с возможностью нагрева до температуры в пределах (500-1000) К, в отверстии (3) которого размещены стержень (9) пуансона (10) и контробразец (4), входящий в отверстие (6) образца (5) с боковым каналом (7), и скользящий элемент (8), закрывающий отверстие (6), причем стержень (9) пуансона (10) выполнен с возможностью создания удельного давления (300-1200) МПа, а скользящий элемент (8) закрывает отверстие (6) при скорости перемещения относительно зазора (0,1-100) м/мин.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что скользящим элементом (8) является диск, вращающийся в направлении перемещения части пластифицированного материала контробразца (4) через боковой канал (7) образца (5) со скоростью вращения в пределах (1-30) об/мин.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для точного измерения торцевого износа ротора в процессе работы. Устройство содержит ротор, механически соединенный со статором, источник излучения, выход которого оптически соединен с входом блока оптики, два объектива, выходы которых оптически соединены с входами соответствующих фотоприемников, выходы которых соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом импульсного вольтметра.

Устройство для определения прочности покрытий к истиранию // 2573670

Изобретение относится к области физики, а именно к исследованию материалов механическими способами. Устройство содержит основание, ленту шлифовальной шкурки, приводной механизм.

Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов // 2573451

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Способ контроля износа пластин коллектора тягового электродвигателя локомотива // 2571622

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения переменных величин и может использоваться в железнодорожных депо для контроля износа пластин коллектора.

Способ определения стойкости инструмента // 2570604

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при определении стойкости инструмента методом, основанным на корреляции между магнитными и физико-механическими свойствами.

Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов // 2570367

Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов // 2570340

Установка для испытаний на высокотемпературную эрозию // 2570117

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания сплавов, покрытий и других материалов, работающих в условиях высокотемпературной эрозии, характерных для труб топочных экранов бойлеров тепловых электростанций.

Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов // 2569920

Устройство для оценки триботехнических свойств гребней колес после плазменной обработки // 2569643

Изобретение относится к машиностроению, в частности к железнодорожному транспорту, и может быть использовано при испытаниях пар трения по определению предельных нагрузок и триботехнических характеристик.

Способ оценки противоизносных свойств топлив для реактивных двигателей // 2596630

Изобретение относится к способам оценки эксплуатационных свойств топлив, в частности к оценке противоизносных свойств топлив для реактивных двигателей, и может быть использовано в нефтехимической, авиационной и других отраслях промышленности. Сущность: к вращающемуся относительно горизонтальной оси контробразцу - усеченному конусу, погруженному в испытуемое топливо с заданной температурой, прижимают с постоянной нагрузкой сферический образец в форме шарика, жестко закрепленный в держателе. Держатель имеет возможность свободно вращаться относительно вертикальной оси с периодическим притормаживанием. По окончании испытания замеряют максимальный и минимальный диаметры дорожки износа на поверхности шарика и рассчитывают значение показателя износа. Показатель износа характеризует противоизносные свойства топлив. Технический результат: повышение достоверности оценки противоизносных свойств топлив для реактивных двигателей за счет приближения условий испытания к реальным условиям работы плунжерной пары топливного насоса газотурбинных двигателей. 1 табл., 2 ил.

Устройство определения стойкости гранулированных материалов к истирающим нагрузкам в интенсивном режиме // 2597678

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для определения стойкости гранулированных материалов к истирающим нагрузкам в интенсивном режиме, в частности катализаторов крекинга. Устройство содержит испытательную камеру, состоящую из корпуса и крышки, жестко закрепленную на штоке, совершающем вертикально возвратно-поступательное перемещение 1300 раз в минуту посредством кривошипно-шатунного механизма. Испытательная камера имеет овальную внутреннюю геометрию, позволяющую снизить вклад ударной нагрузки и увеличить роль истирающей нагрузки на гранулированные материалы в процессе испытаний. Технический результат: возможность моделировать процессы истирания частиц в реакторах с движущимся слоем катализаторов. 2 ил., 3 табл.

Способ определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания металлов // 2597936

Изобретение относится к области исследования металлов на износ, возникающий в результате гидроэрозионного воздействия, а именно к способам определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания металлов. Сущность: определяют tинк по графику R=ƒ(t), где по оси ординат откладывают R - значение высотного параметра шероховатости поверхности, подвергаемой кавитационному воздействию, по оси абсцисс - t - время кавитационного воздействия. Предварительно измеряют Rэ поверхности объекта-эталона после окончания инкубационного периода tинк и далее на графике через точку Rэ проводят линию, параллельную оси абсцисс. Измеряют R исследуемого объекта: Ro при t0=0; R1 при t1<tинк, после чего измеренные значения наносят на график и через точки (t0, Ro) и (t1, R1) проводят прямую до пересечения с вышеуказанной параллельной линией и далее по абсциссе точки пересечения определяют прогнозируемую продолжительность инкубационного периода исследуемого объекта. В качестве эталона выбирают изделие, используемое по аналогичному с исследуемым объектом назначению, из материала, идентичного исследуемому. Технический результат: возможность прогнозирования продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания. 3 ил.

Устройство для исследования триботехнических характеристик материалов // 2600080

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения триботехнических характеристик. Устройство содержит основание, на котором установлены направляющие линейного перемещения образца, нижнюю и верхнюю подвижные платформы, съемные держатели с пазами для взаимного размещения в них соответственно образца и контробразца, связанные с соответствующими платформами, привод возвратно-поступательного перемещения нижней платформы образца, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, соединенного с двигателем, датчики регистрации линейных перемещений образца и контробразца, механизм нагружения образцов, включающий привод нагружения, соединенный винтовой передачей с реверсивным двигателем, датчик силы нагружения, соединенный с приводом нагружения, и регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиком силы нагружения и датчиками регистрации линейных перемещений. Устройство дополнительно содержит направляющие линейного перемещения контробразца, установленные на верхней подвижной платформе, вертикальные стойки, смонтированные на основании, на которых закреплены направляющие для линейного перемещения образца и контробразца. Направляющие для контробразца закреплены на стойках с возможностью вертикального перемещения и фиксации. Помимо этого устройство дополнительно содержит блок управления механизмом нагружения и перемещением нижней платформы. Верхняя платформа с двух сторон снабжена пружинами, закрепленными с возможностью регулирования усилия сжатия, и датчиками регистрации усилий сжатия, съемные держатели закреплены на подвижных платформах посредством соединения «ласточкин хвост», а механизм нагружения образцов выполнен в виде двух плит, нижняя из которых установлена на направляющих линейного перемещения контробразца и закреплена на стойках с возможностью вертикального перемещения с помощью роликовых направляющих, а на верхней плите, концы которой тоже закреплены на стойках, установлен привод нагружения. Датчик силы нагружения, выполненный двунаправленным, расположен между плитами, кроме того, все направляющие выполнены прецизионными. Технический результат: разработка компактного высокоточного прибора контроля триботехнических характеристик трибосопряжений при одновременном повышении быстродействия и точности измерений. 1 ил.

Устройство для проверки стойкости антикоррозионных покрытий на истирание // 2600520

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для проверки стойкости антикоррозионных покрытий на истирание, например для аспирационных трубопроводов. Устройство содержит корпус, привод, нагрузочное устройство, испытуемые образцы и истирающий элемент, барабан, при этом в качестве нагрузочного устройства используют лабораторную мельницу для помола строительных материалов, в зоне помола которой на подвеске расположены испытуемые образцы в виде металлических пластинок с нанесенным на них антикоррозионным покрытием, а в качестве истирающего элемента используют кварцевый песок, расположенный в зоне помола. Внутренняя часть барабана имеет распылители кварцевого песка в виде ребер, которые проходят через зону помола. К подвеске присоединен вибратор кулачкового типа и она связана с корпусом упругим элементом в виде пружины. Технический результат: повышение надежности воздействия истирающего элемента на испытуемые образцы. 1 ил.

Многопозиционная машина трения // 2601258

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для трибологических испытаний наружных и внутренних цилиндрических поверхностей образцов, и может быть использовано при испытаниях на износ, например, гильз цилиндров, валов и т.п. Многопозиционная машина трения содержит корпус, держатели образцов и контробразцов, привод вращения и механизмы нагружения. Механизм нагружения выполнен в виде автономных узлов для каждой пары трения, установленных на Г-образных держателях, при этом держатели расположены по разные стороны параллельно оси держателя образцов и смещены относительно друг друга на величину, равную половине расстояния l между осями установки узлов механизмов нагружения, создавая тем самым только одну пару трения в плоскости контакта образец - контробразец, а каждый узел нагружения содержит гидроцилиндр одностороннего действия, шток которого через силоизмеритель соединен с узлом прижима шарнирно закрепленного в стакане подпружиненного контробразца к образцу; при этом выход и вход гидроцилиндра соединены трубопроводами соответственно с входом и выходом гидростанции, к которой подключены узел подачи электроэнергии и станция управления системой с выходом и входом на ЭВМ или персональный компьютер через блок усилителя сигналов аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователя. Технический результат: расширение функциональных возможностей при проведении многофакторного эксперимента, повышение производительности, точности и достоверности результатов испытаний. 3 ил.

Аппарат для проверки стойкости антикоррозионных покрытий на истирание // 2601357

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для проверки стойкости антикоррозионных покрытий на истирание, например для аспирационных трубопроводов. Аппарат содержит корпус, привод, нагрузочное устройство, испытуемые образцы и истирающий элемент, барабан. В качестве нагрузочного устройства используют лабораторную мельницу для помола строительных материалов, в зоне помола которой на подвеске расположены испытуемые образцы в виде металлических пластинок с нанесенным на них антикоррозионным покрытием. В качестве истирающего элемента используют кварцевый песок, расположенный в зоне помола. Внутренняя часть барабана имеет распылители кварцевого песка в виде ребер, которые проходят через зону помола. Ребра выполнены с изменяющейся площадью контакта с кварцевым песком за счет установленных на пружинах на ребрах подвижных в радиальном направлении дополнительных пластин с возможностью входа и выхода из зоны помола под действием центробежных сил. Технический результат: повышение надежности воздействия истирающего элемента на испытуемые образцы. 1 ил.

Способ испытания материала на абразивное изнашивание // 2601502

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости образца из любого материала при действии на них абразивных частиц. Сущность: осуществляют изнашивание торца образца при поступательном движении с вращением вокруг собственной оси относительно нормально расположенной абразивной поверхности. Обеспечивают условие, при котором путь, проходимый образцом при поступательном движении, не превышает длину его окружности, а частоту вращения образца задают равной 500 мин-1. Технический результат: возможность повысить максимальную нагрузку на образец без разрушения основы шкурки (бумага, полотно), что также способствует ускорению процесса испытаний.

Держатель колодки для роликовых машин трения // 2610344

Новая конструкция держателя колодки для роликовых машин трения относится к области трибологии и предназначено для установки колодок на машинах трения «Амслер» и других аналогичных типов при проведении износных испытаний. Отличие его заключается в том, что в нижней части пластины 1 выполнен паз Б, плоскость симметрии которого проходит через ось основного отверстия, а в центре перемычки паза Б установлен сферический конус 2 для базирования исследуемой колодки, причем в боковых стенках паза В и Г выполнены отверстия с расположенными в них пружинами 3 и винтами 4, предотвращающими выпадение колодки из держателя в процессе сборки. Для проведения измерений электросопротивления трибоконтакта основное отверстие А пластины снабжено электроизолирующим кольцом 5. Техническим результатом является расширение области применения, повышение точности определения коэффициента трения и снижение трудоемкости проведения испытаний. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Круговой почвенный стенд // 2613292

Изобретение относится к лабораторным стендам для испытаний почворежущих элементов сельскохозяйственных машин. Круговой почвенный стенд состоит из каркаса, приводного механизма, уплотнительных катков, грузов, рыхлителей почвенной массы, резервуара воды с капельницей, кругового почвенного канала, приспособления с гнездом для установки испытуемого образца. Стенд снабжен дополнительным приспособлением с гнездом для установки эталонного образца. Оба гнезда расположены под углом 35-45° по отношению к наружной стенке почвенного канала с расстоянием между гнездами 1,5-1,7 м. Таким конструктивным решением обеспечивается повышение точности определения износа почворежущих лезвий. 3 ил.