Определение триботехнических характеристик

Процесс трибоиспытаний заключается в приведении контактирующих тел в контакт, их нагружение и приведение их в движение друг относительно друга. В ходе эксперимента с использованием измерительной системы приборов фиксировали нагрузку в паре трения, скорость вращения главного вала (линейная скорость подвижных инденторов зависит от схемы испытаний и их геометрического расположения в сменной головке), силу трения, возникающую в трибосопряжении, изменение вертикального положения платформы с нижним образцом (фактически - суммарный линейный износ пары трения без учета теплового расширения), а также температуру, измеряемую штатным датчиком.

Для испытания использовался микротрибометр FT2. Микротрибометр FT-2 предназначен для исследования характеристик трения и изнашивания материалов, а также характеристик смазочных материалов. Микротрибометр оснащен сервоприводом, допускающим регулировку скорости вращения исполнительного механизма в широких пределах (1-1500) об/мин. Конструкция микротрибометра предусматривает возможность смены типа исполнительной головки для проведения испытаний по одной из двух схем контакта - вращением трех инденторов по неподвижному диску или возвратно-поступательным движением индентора по плоскому образцу. Для исследования триботехнических характеристик образцов материалов была применена схема испытания с вращением трех инденторов по неподвижному диску (n= 60 об/мин; t = 2 мин; N_нач = 20Н – для образцов на основе ПТФЭ).

Для измерения усилия трения использовали единую силоизмерительную ячейку оригинальной конструкции. В качестве подвижных образцов использовали шарики диаметром 3 мм. Нагружение пары трения осуществляли перемещением нижнего образца с помощью автоматизированной системы. В приборе предусмотрена возможность контроля температуры неподвижного образца.

Метод динамического микроиндентирования

Метод динамическогомикроиндентирования заключается в нанесении индентором (жестким бойком небольшой массы) испытательного удара по испытуемому объекту. При этом производили непрерывную регистрацию процесса контактного взаимодействия индентора с материалом и дальнейший расчет комплекса его механических характеристик согласно разработанным алгоритмам. Расчет и обработку исходной информации о материале осуществляли с помощью соответствующих физических моделей взаимодействия индентора с вязкоупругим материалом и аппаратуры, созданной на основе современных достижений в области микроэлектроники и вычислительной техники.

Испытания проводили на установке ИМПУЛЬС-1Р, разработанной в ИПФ НАН Беларуси. Ее структурная схема для контроля полимерных и эластомерных материалов включает: индентор, закрепленный на поворотном рычаге, который, разгоняясь под действием силы тяжести, наносит удар по испытуемому материалу. К индентору прикреплен постоянный магнит, который при движении наводит ЭДС в катушке индуктивности, соединенной с корпусом. Далее этот сигнал усиливается и через блок синхронизации поступает в блок аналогового цифрового преобразования (АЦП) и затем через последовательный порт передается в персональный компьютер для последующей обработки и вычисления механических характеристик. Исходной информацией о свойствах материала в предложенном методе является аналоговый сигнал, наводимый в катушке индуктивности, величина которого пропорциональна текущей скорости перемещения индентора во время его контакта с материалом.

Выводы по главе 3

В качестве объектов исследования были выбраны композиционные материалы следующих составов: исходный ПТФЭ (фторопласт-4), ПТФЭ+ПА(3%), ПТФЭ+ПА(5%).

Освоены методики оценки морфологических особенностей строения образцов с использованием инверсного металлографического микроскопа ММР-1600Т и атомно-силового микроскопа NT-206.

Изготовлена оснастка для изготовления образцов в виде изделий из исследуемых композиций для оценки физико-механических характеристик с использованием приборов ИМПУЛЬС-1Р, Quasar 50, микротрибометр FT2.