Устройство для реологических исследований материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН ОБРЕТЕНИЯЕЛЬСТВУ ИС Н АВТО ОМУ СВ И.Я. и дургии,я196свидетел01 Й 11/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный дважды. ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институтим, Ф.Э.Дэержинского.и ишаки в металлМ., фМеталлурги 7, с, 137.2, Авторское ьство СССРУ 182382, кл. Й 16, 1964(прототип),(54-)"(57) 1. УСТРОЯСТВО ДЛЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ МАТЕРИАЛОВсодержащее печь для размещенияв нейобразца исследуемого материала, выполненного в виде цилиндра, держатели из огнеупорного материала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения и, измерителем крутящего момента, о т л и ч а.ю щ е ес я тем, что, с целью расширениякруга исследуемых материалов эа счетгрубоэернистых материалов в пироплас"тическом состоянии.и поваиаения точ"ности исследования; оно дополнительно содержит ограничитель крутящегомэмента, причем последний связан сдемпфером через держатели.1068775 вм К 2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем. что ограничиИзобретение относится к приборостроению и может быть использованодля проведения реологических исследований материалов, в частности грубоэернистых материалов, преимущественно керамики и шлаков, в пиропластическом состоянии,Известно устройство СП для реологических исследований грубоэернистыхматериалов в пиропластическом состоянии при высоких температурах, содержащее высокотемпературную печь, вкоторой размещен цилиндрический образец в огнеупорных держателях, приэтом один иэ держателей вне печи сое"в 5динен с приводом для создания постоянного крутящего момента 13 .При подъеме температуры печи происходит скручивание испытуемого образца, а по световому указателю фиксируется скорость деформации кручения,меняющаяся в зависимости от изменениявязкости. Значение вязкости, как рео-.логической характеристики материалов,рассчитывается по формуле25 где М - скручивающий моменту 30ускорение силы тяжестиувысота цилиндрической частиобразца;Э(р)" полярный момент инерции;ЬЧ - скорость скручивания образца.Недостатками устройства являются трудоемкость непосредственной регистрации значений вязкости, необходимость которой обусловлена резко меняю О щимся значением вязкости при измене- нии температуры (при. Указанной схеме приходится регистрировать производную); низкая точность измерений вследствие большого количества трущихся пар, создающих дополнительное трение; несоблюдение реологических условий измерения вязкости при меняющейся скорости деформации, что для пластических тел вносит ряд погреш", ностей при,сопоставлении данных,по лученных при различных температурах.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст. ройство для реологических исследова ний, содержащее печь для размещения тель крутящего момента выполненв виде фрикционной муфты,в ней образца исследуемого материала,выполненного в виде цилиндра, держа- .тели иэ огнеупорного материала длязахвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения н измерителем крутящегомомента С 22.Однако известное устройство невозможно использовать для реологическихисследований грубоэернистых и малопрочных материалов, которыми являются керамика и шлаки, вследствие ихнизкой прочности и разрушения при,момента над прочностью образца.Кроме того, на точность исследования устройства влияют параэитныетрения механизмом перемещения, которые зависят как от механических связей, так и от гидравлических, Причемв устройстве линейное перемещениедополнительно преобразуется во вращательное, в механизме движения этиперемещенияпроисходят под углом 90что также обуславливает дополнительные затраты на трение,Целью изобретения является повышение точности исследования и расширение круга исследуемых материалов засчет грубозернистых материалов в пиропластическом состбянии,гЦель достигается тем, что устройство для реологических исследований ,материалов, содержащее печь для размещения в ней образца. исследуемого материала, выполненного в виде цилиндра, держатели из огнеупорного материала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения и измерителем срутящего момента, дополнительно содержит ограничитель крутящего ,момента, причем последний связан с -демпфером через держатели.При этом ограничитель крутящего момента выполнен в виде фрикционной муфты,На чертеже представлено устройство для реологических исследований.Устройство состоит и печи 1 с размещенным в ней образцом 2, верхнего 3 и нижнего 4 огнеупорных держателей, синхронного привода 5, состоящего иэ редуктора б и двигателя 7, измерителя 8 крутящего момента, регистрирующего прибора 9, пру.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 жинного демпфера 10, фрикционной муфты 11.Устройство работает следующим образом.Образец 2, имеющий утолщения, которыми он крепится в огнеупорных дер жателях - верхнем 3 и нижнем 4, устанавливается в печи 1. Затем печь 1 включается и нагревается. При увеличении температуры в печи 1 образец 2 начинает размягчаться и возникающие 10 в образце 2 напряжения падают ниже заданного предельного момента. Автоматическим включением муфты 11 начинается равномерная деформация образца 2. 15Равномерное вращение образца 2, осуществляется от двигателя 7 через редуктор б. Верхний держатель 3, подвешенный на измерителе 8 крутящего момента, передает на последний вращательное движение образца 2, и при этом измеряется возникающий при вращении крутящий момент.Такая схема прибора позволяет совершенно устранить вредные трения в измерительной части.С целью предохранения образца 2 от разрушения при возникновении локальных увеличений вязкости и крутящего момента синхронный привод 5 сблокирован через испытуемый образец 2, демпфер 10 и иэмеритель 8 крутящего момента с Фрикционной муфтой 11, отключающейся при превы-шении заданного перед испытанием предельного момента, соответствующе- З 5 го прочности испытуемого материала.Обратное включение происходит при дальнейшем повышении температуры.печи 1 и появлении вновь пластической деформации образца 2, вызванной сни жением значения момента вследствие его размягчения. Диапазон измерения ограничивается весьма малым углом деформации образца 2, дри очень низкой скорости вращения 0,1-1,0 ГРад/ 45 /мин) значение момента, характеризующего вязкость, увеличивается медленно и большая часть записи на диаграмме недействительна.Период отключения вращения согла совывается со скоростью деформации так, чтобы эа этот период не произош-ло повышения крутящего момента, который мог бы разрушить образец 2,Для предотвращения разрушения образца 2 устанавлигается демфер 10,допускающий деФормацию системы беэрезкого увеличения момента, возникающего на образце 2; позволяющий жест-кость всего устройства согласовыватьс периодом включения и выключенияскорости привода 5.Технико-экономическая эффективность от применения изобретения заключается в повышении точности измерений за счет исключения паразитноготрения, а.также в расширении кругаисследуемых материалов за счет грубоэернистных материалов.Одной из главных особенностей этихматериалов (керамики и шлаков) является их грубая крупнозернистая структура с низкой механической прочностьюи малой степенью неразрушаемой деформации, при этом указанные материалыявляются многофазными системами.При разогреве исследуемые материалыпроходят самые различные стадии реологических состояний: упругое, пластическое (бингамовское) стекловидное,близкое к ньютоновскому.Поэтому все существующие методыи устройства исследования этих материалов построены на меняющейся скорости деформации при гостоянном моменте, выбираемом в соответствии спрочностью исследуемого материала.Изменение скорости деформации впроцессе исфытания представляет собойнарушение реологического правила испытания пластических материалов, чтосоздает трудность в сопоставимостирезультат.в испытаннй при разныхскоростях деформации,Предлагаемое устройство способноосуществить исследование таких материалов при односторонней равномернойдеформации исследуемого образца. Такой метод исследования, помимо ука"эанного соблюдения условий реологического исследования, дает возможностьповысить точность измерения и расширить диапазон реологическихисследований.