Устройство для термических исследований материалов и систем материалов

Полезная модель относится к измерениям в легкой промышленности, а именно, к устройствам, предназначенным для определения свойств материалов и систем материалов методом термомеханического анализа (ТМА). Термомеханические свойства оцениваются по термомеханическим кривым (ТМК) - кривым зависимости величины деформации образца от температуры под действием постоянной нагрузки в динамическом режиме нагрева. Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности и достоверности проведения испытаний и измерения деформации материалов. Указанный технический результат достигается за счет применения современной элементной базы и цифровых принципов преобразования сигнала, поддержания линейного закона нарастания температуры с фиксированной скоростью и автоматической записи полученных данных. По отношению к прототипу предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: расширение информативности измеряемого процесса, повышение достоверности получаемых результатов и снижение затрат времени на проведение измерений за счет использования электронных устройств и вычислительной техники.

Полезная модель относится к измерениям в легкой промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для определения свойств материалов и систем материалов методом термомеханического анализа (ТМА). Термомеханические свойства оцениваются по термомеханическим кривым (ТМК) - кривым зависимости величины деформации образца под действием постоянной нагрузки в динамическом режиме нагрева.

За прототип принят деформометр Малинского Ю.М. и Слонимского Г.Л. [1]. Недостатками известного устройства являются: нелинейный характер увеличения температуры, отсутствие возможности поддержания постоянной скорости нарастания температуры, низкая точность измерений, обусловленная визуальным отсчетом деформации.

Общими недостатками конструкций всех приборов [1] для изучения термомеханических свойств по ТМК являются: устаревшие электронные компоненты, низкие надежность, информативность и автоматизация эксперимента.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности и достоверности измерений деформации за счет применения современной элементной базы и цифровых принципов преобразования сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве в качестве первичного преобразователя измерения деформации применяется дифференциальный индуктивный датчик, поддерживается линейный закон нарастания температуры с фиксированной скоростью и автоматическая запись получаемых экспериментальных результатов.

Преимуществом заявленной полезной модели является то, что устройство позволяет изучать термомеханические свойства тканей, трикотажных и

нетканых полотен, кожи, пряжи, швейных нитей, систем материалов. Кроме того, предложенное устройство работает в комплекте с ЭВМ, что позволяет компьютеризировать обработку результатов измерений, выдавать их в виде термомеханических кривых и создавать базу данных по предмету исследований.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены структурная схема устройства (фиг.1), схема термокамеры (фиг.2), экспериментальная термомеханическая кривая зависимости деформации швейной нитки 35 ЛЛ при нагрузке 1 кгс и скорости нагревания 2 градус/мин (фиг.3).

Устройство содержит (фиг.1): термокамеру (ТК), где размещены испытуемый образец (ИО), термомеханический преобразователь (ТХК), индуктивный датчик деформации (ИД) с диапазоном измерения 30 мм, нагревательный элемент (НЭ); электронный автоматический потенциометр (КСП-4), используемый для получения стандартного унифицированного аналогового сигнала значения температуры; схема преобразования и усиления сигнала (СПС); устройство управления (УУ), включающее аналого-цифровой преобразователь и программируемый параллельный интерфейс для сопряжения с ЭВМ.

Термокамера (фиг.2) представляет собой керамическую трубку 1 диаметром 68 мм и длиной 300 мм, нагревательный элемент 2 (обеспечивает рабочую температуру внутри термокамеры до 300 град.), вокруг нагревательного элемента теплоизоляционный слой 3, сверху камеры теплоизоляционная крышка 4. К верхней крышке крепится термоэлектрический преобразователь 5. Испытуемый образец 7 закрепляется в верхнем неподвижном зажиме 6 и нижнем подвижном зажиме 8. Индуктивный датчик 9 измеряет деформацию образца. Съемный груз 10, создающий постоянную нагрузку, крепится к нижнему зажиму с помощью съемной штанги 11.

Принцип работы устройства аналогичен для испытаний различных видов материалов и систем материалов. Один конец пробы закрепить в подвижный

зажим, другой - в неподвижный. К зажиму подвесить удлинительную штангу. Установить пробу в нагреватель сверху, чтобы отверстие нагревателя оказалось плотно закрытым теплоизоляционной крышкой. Индуктивный датчик соединить с удлинительной штангой, к штанге подвесить груз, создающий необходимое напряжение пробы. Запустить программное обеспечение на ЭВМ для проведения эксперимента. Результаты испытаний материалов сохраняются в файле данных и на дисплее в виде термомеханической кривой (фиг.3).

Преимуществами изобретения являются: расширение информативности измеряемого процесса, повышение достоверности полученных результатов и снижение затрат времени и трудоемкости проведения измерений за счет использования электронных устройств и вычислительной техники.

Источники информации

1. Тейтельбаум Б.Я. Термомеханический анализ полимеров. М., «Наука», 1979, с.236.

Устройство для термомеханических исследований материалов и систем материалов, содержащее термокамеру, нагревательный элемент, испытуемый образец, отличающееся тем, что содержит датчик для определения деформации образца, нижний подвижный и верхний неподвижный зажимы, датчик для определения температуры, автоматизированную измерительную и регистрирующую части, автоматическое управление нагревательным элементом.