Способ испытаний хрупких материалов на термопрочность и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциал ис тически кРеспублик(53) УДК 620.178.38(088, 8) но делам нзобретеннй н открытийОпубликовано 07. 05. 82. Бюллетень17 Дата опубликования описания 07.0582 В, С. Егоров, А. Г. Ланин и С. А. Притчин(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕРИОПРОЧНОСТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний хрупких материалов на термопрочность.Известен способ испытаний хрупких материалов на термостойкость, заключающийся в том, что испытуемый образец нагревают до заданной температуры и охлаждают путем его погружения в хладагент 1 1,Недостаток этого способа - низкая точность испытаний,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ испытаний хрупких материалов на термопрочность, заключающийся в том, что образец в виде диска со слоем теплоизоляции на его торцовых поверхностях нагревают до температуры Т и создают в нем градиент температур, вызывающий разрушение образца.Способ реализуется с помощью устройства для испытаний хрупких материалов на термопрочность, содержащегозахваты для крепления образца, дваслоя теплоизоляции, размещенные между соответствующими захватами и торцовыми поверхностями образца, и нагреватель 23Недостатком известных способа иустройства является невозможностьобеспечения испытаний при различныхскоростях термонагружения.Цель изобретения - обеспечениеиспытаний при различных скоростяхтермонагружения.Указанная цель достигается тем,что градиент температур создают путем постепенного удаления теплоизоля.ции с обоих торцов образца в радиальном направлении от центра с постоянной скоростью, определяют время Ьот начала удаления теплоизоляции до 20разрушения образца и ширину кольцевой зоны теплоизоляции в момент разрушения, строят тарировочную зависимость градиента температур от ширины3 92657кольцевой зоны, теплоизоляции и температуры Т испытаний по которой определяют разрушающие, напряжения 6и рассчитывают. критерий К, характеризующий,термопрочность материала и ско. 5рость в термонагружения. по формулам:аКаГ-Яф- = -Ц:-1где. ф - коэффициент Пуанссона материала;- коэффициент линейного термического расширения материала; 15Е - модуль упругости материала.Для осуществления предлагаемого . способа в устройстве для испытаний хрупких материалов на термопрочностькаждый слой теплоизоляции вь 1 полнен в виде свернутой по спирали Архимеда нити, один конец которой закрепленна соответствующем. захвате, а устройство снабжено двумя установленными с возможностью вращения вокруг своей оси коническими барабанами, на которых закреплены другие концы нитей.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - тоже, вид сверху. 30Устройство содержит нижний и верхний захваты 1 и 2, служащие для крепления испытуемого образца 3, выполненного в виде диска и установленноговнутри нагревателя 4, выполненного, например, в виде индуктора. Между соответствующими захватами 1 и 2 и торцовыми поверхностями образца 3 размещены два слоя 5 и 6 теплоизоляции,каждый из которых, выполнен в виде свер-,нутой по спирали Архимеда нити. Одинконец каждой нити слоев 5 и 6 теплоизоляции закреплен на соответствующемзахвате 1 или 2, а другой, проходя че.рез соответствующую направляющую тру 45 бу 7 или 8, закреплен на соответствующем коническом барабане 9 или 10,которые установлены на валу 11 с возможностью вращения вокруг своей оси.Конусность барабанов выбрана из усло 50вия обеспечения постоянной скоростиудаления нитей, Вал 11 соединен сприводом его вращения (не показан).Способ осуществляют следующим образом.На нижнем захвате 1 размещают слой 55 5 теплоизоляции, центральный конец нити которой выводят через направляющую трубу 8 и закрепляют на барабане 6 49, а другой конец закрепляют на периферии захвата 1. Размещают на слое 5 теплоизоляции испытуемый образец 3, на его свободную торцовую поверхность укладывают аналогичным образом второй слой 6 теплоизоляции, который прижимают верхним захватом 4, выводят центральный конец нити слоя 6 теплоизоляции через направляющую трубу 7 и закрепляют его на барабане 10. Подготовленный таким образом к испытаниям образец 3 размещают в нагревателе 4 таким образом, чтобы нагрев происходил по образующей образца 3. Включают нагреватель 4, и после нагрева образца 3 до заданной температуры Т включают привод вращения барабанов 9 и 10, на которые наматываются нити слоев 5 и 6 теплоизоляции, в результате чего с обоих торцов образца 3 происходит постепенное удаление слоев 5 и 6 теплоизоляции в радиальном направлении от центра с постоянной скоростью, величину которой выбирают иэ условия обеспечения. заданной скорости термонагружения. По мере удаления слоев 5 и 6 теплоизоляции происходит увеличет ние площади излучающей поверхности в центральной части образца 3, что приводит к появлению растягиеающих термических напряжений, которые при определенном градиенте температур, зависящем от скорости удаления слоев 5 и 6 теплоизоляции, приводят к разрушению образца 3. В момент разрушения образца 3 привод вращения вала 1 выключают, определяют время от начала удаления слоев 5 и 6 теплоизоляции до разрушения образца 3 и измеряют ширину кольцевой зоны оставшейся теплоизоляции. По тарировочной зависимости градиент температур- ширина кольцевой зоны теплоизоляции определяют критерий К, характеризующий величину термопрочности при заданной температуре испытаний и скорости термонагружения. Тарировочную зависимость градиента температур от ширины кольцевой зоны оставшихся слоев 5 и 6 теплоизоляции получают предварительно перед испытаниями экспериментальным путем, измеряя температуру в центре и на контуре образца 3 при нескольких фиксированных значениях ширины кольцевой зоны теплоизоляции для каждого уровня температуры Т. Затем, используя известные аналитические зависимости разрушающих напряжений от градиента температур, определя- г