Способ определения коэффициента трения материалов

1714466 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 6 01 М 1 ОП БРЕТЕНИ К АВТОР М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭффИЦИЕНТА ТРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к технике испытаний материалов на трение и износ дляопределения коэффициентатрения преимущественно поверхности с покрытием безразрушения последнего, Цель изобретения- повышение достоверности определениякоэффициента трения материала с защитным покрытием. Это достигается тем, чтодля обеспечения контакта образца 7 и 2контробразца 5 первый наклеивают на ленту 3, под которой располагают термопару 8. Производят предварительную градуировку теплового потока в зоне их контакта, Вращают контробразец 5 и устанавливают при этом постоянное значение теплового потока путем регулирования силы натяжения ленты 3, а с помощью термопары 8 измеряют тер- моЭДС, по изменению которой судят о коэффициенте трения. При этом контробразец 5 выполняют в виде диска с расположенным по его периметру кольцом 6, теплопроводность которого выше теплопроводности диска. Кроме того, градуировку и измерение термоЭДС осуществляют в условиях постоянной температуры. В устройстве для осуществления способа определения коэффициента трения создается пара трения с пониженной тепловой инерцией и постоянным тепловым потоком от поверхности контакта, Точность измерений повышается в 2 раза. 3 ил., 1 табл.Изобретение относится к технике испытаний материалов на трение и износ для определения коэффициента трения преимущественно поверхности с покрытием без разрушения последнего,Исследование процессов трения и изнашивание в современной трибологии основано нэ непосредственном измерении моментов сил трения, при котором повышение достоверности и оперативности измерений зависит от времени воздействия нагрузки нэ поверхность образца.Известен способ определения коэффициента трения, при котором осуществляют измерение температуры в какой-либо точке пары трения. Предварительно производят расчет температурных полей при различных значениях мощности источников тепла и по мощности, выделяемой в паре трения, судят о коэффициенте трения,.Этот способ ограничен функциональны. ми возможностями расчетов температурных полей и мощности, поэтому применяется только при испытаниях массивных деталей в условиях повышенного износа,Известен способ исследования трения и изнашивания в зависимости от коэффициента распределения тепловых потоков в образцах, подвергаемых нагреву и охлаждению, при котором производят одновременно регулируемый нагрев одного образца и регулируемое охлаждение другого, сохраняя на поверхности контакта постоянство температуры,Использование дополнительных теплообменников (охлэдителя и нагревателя) увеличивает процесс измерения и, следовательно, создает излишнюю нагрузку на поверхность образца. Известный способ не позволяет определить коэффициент трения поверхности изделий с защитным покрытием,. Цель изобретения - повышение достоверности определения коэффициента трения материала с защитным покрытием.При определении коэффициента трения материалов приводят в контакт образец и контробразец, производят предварительную градуировку теплового потока в зоне их контакта, вращают образец и с помощью термопары измеряют термоЭДС, по изменению которой судят о коэффициенте трения, При этом предварительно образец наклеивают на ленту. а термопару располагают с противоположной стороны ленты под образцом. В процессе вращения контробразца устанавливают постоянное значение теплового потока путем регулирования силы натяжения ленты, Градуировку и измере ние термоЭДС осуществляют в условиях постоянной температуры. Кроме того, для измерений используют контробразец, выполненный в виде диска с кольцевым ободом, теплопроводность материала которого выше теплопроводности материала диска,На фиг.1 представлено устройство и узел 1; на фиг.2 - градуировочная кривая термопары при постоянной температуре окружающей среды 21+ 1 С; на фиг.3 - диаграммы изменений термоЭДС по времени при различных усилиях натяжения ленты.Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит основание 1, на котором закреплен блок а для натяжения ленты 3, расположенной на упорах 2 и поджимающей образец 7 к контробразцу 5. Контробразец 5, по периметру охваченный кольцевым ободом 6, приводится во враще 10 15 ние электродвигателем (не показан). Образец 7 наклеен на ленту 3, под которой расположена термопара 8. Предваритель-, ную градуировку термопары 8 производят при помощи микроэлектронагревателя 9,20 который устанавливают между образцом и контробразцом, моделируя тепловой поток в месте контакта. Причем площадь теплопровода микроэлектронагревателя соответствует площади контакта образца и контробразца.Исследования процесса трения на поверхности материала с покрытием начинают с подготовки пары тренияДля чего к ленте 3 приклеивают образец 7. Устанавли 30 вают микроэлектронагреватель 9 между контробразцом 5 и образцом 7, При помощи блока 4 натяжения лентой 3 прижимают образец 7 с микрозлектронагревателем 9 к контробразцу 5. Устанавливают на микро 50 диск 5 - кольцевой обод 6 - образец 7,характеризуется их тепловой инерцией и временем .термостабилизации, причем последний параметр определяется температурой окружающей среды, Следовательно, градуировку термопары и измерение термоЭДС производят при постоянной температуре. Через 1 - 2 мин после включения двигателя (за это время происходит термостабилизация узла трения) производят запись показаний термопары 8 при 40 электронагревателе Фиксирбванные значениямощности 0 и, соответственно, на милли- вольтметре регистрируют фактическое значение термоЭДС Е, получают градуировочнуюкривую узла трения (Фиг.2).45Затем убирают микроэлектронагрватель и приводят во вращение контробразец 5, Условие быстрого достижения теплового равновесия теплообменных элементов;10 15 20 25 30 35 40 45 фиксированном значении усилия натяжения ленты 3,Для обеспечения минимальной тепловой инерции, которая связана с массой элементов, участвующих в контакте, контробразец 5 выполняют в виде диска с расположенным по его периметру кольцевым ободом 6, теплопроводность которого выше теплопровадности диска. Исследование проводят на эбонитовом диске с металлическим ободом по периметру. Материал образца - ниобий; Расчет коэффициента трения производится по формуле 2 ктр Тигде 0(Е) - мощность тепловыделения, определяемая по градуировочной характеристике (фиг.2);тр - длина дорожки трения;Т - сила натяжения ленты, Н;и - число оборотов двигателя, об/мин.Способ осуществляют следующим образом.. Из фольги толщиной 70 мкм вырезают образцы площадью 7 х 15 мм .Первоначаль-гно на ленту блока натяжения наклеивают образец из необработанного ниобияустанавливают минимальное натяжение ленты (Т=1 - 1 Н) и такую величину прогиба ленты под диском, что длина дорожки трения образца и контробразца составляет 1 тр=2 мм. Включают электродвигатель, устанавливают стационарный режим п=3000 об/мин и по показаниям милливольтметра измеряют величину термоЭДС термопары. По установочной характеристике определяют мощность тепловыделения, а по указанной, формуле - коэффициент трения,и, Определение коэффициента трения производят при различных значениях силы натяжения Т ленты 1,0; 1,5;2,0 Н.Заменяют необработанный образец образцом ниобия, обработанным в тлеющем разряде, и в установленном порядке производят измерения параметров и определение коэффициента трения.,В таблице приведены результаты исследования коэфффициента трения на образцах из ниобия (МЬ) необработанных (пример 1) и обработанных в аргоновой плазме тлеющего разряда (примеры 2 - 5).В первые минуты после обработки имеет место снижение коэффициента трения более чем в два раза, однако уже через 13 мин после обработки трение возрастает фактически до значений необработанного образца (таблица). Предлагаемый способ позволяет быстро проводить измерения коэффициента трения, т.е, установить новые физические эффекты, влияющие на его измерение,Способ позволяет максимально упростить и ускорить процесс измерения р, поскольку изменение триботехнических характеристик материалов служит важным показателем процессов, происходящих в их поверхностных слоях. Снижение времени проведения измерений обеспечивает минимальное воздействие диска на исследуемую поверхность, когда покрытия, например, составляют сотые дали микрон.Формула изобретения Способ определения коэффициента трения материалов, заключающийся в том, что приводят в контакт образец и контрабразец, производят предварительную градуировку теплового потока в зоне их контакта, вращают образец и с помощью термопары измеряют термоЭДС, по изменению которой судят о коэффициенте трения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности определения коэффициента трения материала с защитным покрытием, используют контробразец, выполненный в виде диска с кольцевым ободом, теплоправодность материала которого выше теплапроводности материала диска, предварительно образец наклеивают на ленту, термопару располагают с противоположной стороны ленты под образцом, в процессе вращения контробразца устанавливают постоянное значение теплового потока путем регулирования силы натяжения ленты, а градуировку и измерение термоЭДС осуществляют в условиях постоянной температуры,1714466 Составитель Л.РыбинТехред М.Моргентал О.Кундри Корр Редактор И.Шулл оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 687 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5