Устройство для испытаний материалов и покрытий на гидроабразивный износ в коррозионной среде

Полезная модель относится к испытательной технике, используется для исследования коррозионно-эрозионного воздействия среды на материалы, а также при разработке методов их защиты и может применяться в машиностроении, нефтяной, газовой, химической и авиационной промышленности. Полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей за счет обеспечения нагружения образца в процессе испытаний при различных углах атаки гидроабразивного потока и раздельной оценки влияния коррозионного и эрозионного факторов на процесс разрушения материалов. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для испытаний материалов и покрытий на гидроабразивный износ в коррозионной среде, состоящем из цилиндрической камеры для среды, ротора с двумя рядами лопаток, установленного в камере и средства крепления образца, расположенного на внутренней стенке камеры между рядами лопаток, выполненного в виде втулки, соединенной шарнирно с крышкой цилиндрической камеры для обеспечения углового поворота в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и снабженного эластичной мембраной, которая установлена на крышке цилиндрической камеры заподлицо с ее внутренней поверхностью и рабочей поверхностью образца, средство крепления образца снабжено полым штоком с буртом и установленной соосно с ним нагружающей гайкой, причем полый шток установлен в шлицевых пазах внутри втулки, выполненной с кольцевым буртиком на внутренней поверхности со стороны торца, обращенного к цилиндрической камере, а также тем, что устройство снабжено системой регистрации с электродом сравнения и поляризующим электродом, полый шток контактирует с образцом, выполненным в виде диска с осевым отверстием, соосным каналу полого штока, причем в канале полого штока и крышке цилиндрической камеры установлены капилляры с размещенными в них пористыми пробками, сообщающиеся с полостью цилиндрической камеры и соответственно с электродом сравнения и поляризующим электродом. 2 з.п.ф., 3 илл.

Полезная модель относится к испытательной технике, используется для исследования коррозионно-эрозионного воздействия среды на материалы, а также при разработке методов их защиты и может применяться в машиностроении, нефтяной, газовой, химической и авиационной промышленности.

Известно устройство для коррозионно-эрозионных испытаний, содержащее цилиндрическую камеру для среды, средства крепления образцов, расположенные на внутренней стороне цилиндрической камеры и позволяющие крепить образцы заподлицо со стенкой цилиндрической камеры, ротор, установленный в цилиндрической камере, выполненный в виде вала и ряда лопаток, установленных по окружности вала, и средства подвода и отвода среды, причем средства крепления образцов размещены напротив ряда лопаток (Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1966, с.261-262).

Недостатком данного устройства является низкая точность испытаний, трудоемкость смены образцов и невозможность проведения электрохимических измерений.

Ближайшим техническим решением является устройство для коррозионно-эрозионных испытаний, содержащее цилиндрическую камеру для среды, ротор, установленный в цилиндрической камере и выполненный в виде вала с двумя рядами лопаток, установленных по окружности вала с двумя рядами лопаток, установленных по окружности вала, привод вращения вала, средства подвода и отвода среды и средства крепления образцов, расположенные на внутренней стенке цилиндрической камеры между рядами лопаток, каждое средство крепления образца выполнено в виде втулки и установленного внутри нее с возможностью перемещения за пределы камеры штока, на торцевой поверхности которого, совмещаемой с внутренней поверхностью цилиндрической камеры, выполнен паз для крепления образца (Авторское свидетельство СССР 845067, кл G01N 17/00, 1979).

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как средства крепления образцов не позволяют испытывать образцы при нагружении, изменять угол атаки гидроабразивного потока, раздельно оценить влияние коррозионного и эрозионного факторов на процессе разрушения материала образца.

Полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей за счет обеспечения нагружения образца в процессе испытаний при различных углах атаки гидроабразивного потока и раздельной оценки влияния коррозионного и эрозионного факторов на процесс разрушения материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для испытаний материалов и покрытий на гидроабразивный износ в коррозионной среде, состоящем из цилиндрической камеры для среды, ротора с двумя рядами лопаток, установленного в камере и средства крепления образца, расположенного на внутренней стенке камеры между рядами лопаток, выполненного в виде втулки, соединенной шарнирно с крышкой цилиндрической камеры для обеспечения углового поворота в плоскости перпендикулярной оси вращения ротора, и снабженного эластичной мембраной, которая установлена на крышке цилиндрической камеры заподлицо с ее внутренней поверхностью и рабочей поверхностью образца, средство крепления образца снабжено полым штоком с буртом и установленной соосно с ним нагружающей гайкой, причем полый шток установлен в шлицевых пазах внутри втулки, выполненной с кольцевым буртиком на внутренней поверхности со стороны торца, обращенного к цилиндрической камере, а также тем, что устройство снабжено системой регистрации с электродом сравнения и поляризующим электродом, полый шток контактирует с образцом, выполненным в виде диска с осевым отверстием, соосным каналу полого штока, причем в канале полого штока и крышке цилиндрической камеры установлены капилляры с размещенными в них пористыми пробками, сообщающиеся с полостью цилиндрической камеры и соответственно с электродом сравнения и поляризующим электродом.

На фиг.1 представлена общая схема устройства для испытаний материалов и покрытий на гидроабразивный износ в коррозионной среде; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Устройство состоит из цилиндрической камеры 1 для среды 2 (электролит с абразивом), установленного вдоль оси камеры ротора 3 с приводом (не показан), выполненного в виде вала 4 с двумя рядами лопаток 5, размещенных по окружности вала 4, установленного на стенке камеры 1 между рядами лопаток 5 средства крепления образца 6, выполненного в виде втулки 8, имеющей кольцевой буртик на внутренней поверхности со стороны торца, обращенного к цилиндрической камере, и шарнирно закрепленной в крышке 7 цилиндрической камеры, ось 9 шарнира крепления которой параллельна оси камеры 1, установленное на наружной поверхности камеры 1 средство 10 поворота втулки 8 и эластичную мембрану 11, внешние кромки которой закреплены на внутренней поверхности камеры 1, а внутренние кромки герметично соединены с внешней поверхностью 12 втулки 8.

Для проведения испытаний образцов в напряженном состоянии устройство содержит средство 13 нагружения образца, размещенное во втулке 8, которое выполнено в виде штока 14 с буртом 15 и установленной соосно штоку 14 нагружающей гайки 16, взаимодействующей посредством резьбового соединения с втулкой 8. Бурт 15 имеет шлицы 17, установленные в шлицевых пазах 18 втулки 8.

Для проведения электрохимических измерений устройство снабжено электродом 19 сравнения и вспомогательным электродом 20. В полости штока 14 размещен капилляр 21 электрода 19 сравнения. В крышке 7 размещен капилляр 22 вспомогательного электрода 20, сообщающийся с камерой 1. В капиллярах 21 и 22 установлены пористые пробки 23 для предотвращения пульсаций среды 2 в капиллярах.

Устройство работает следующим образом.

В цилиндрическую камеру 1 вдоль ее оси устанавливают ротор 3, выполненный в виде вала 4. Между рядами лопаток 5 ротора 3, на стенке камеры 1 размещают крышку 7, в которую шарнирно закрепляют втулку 8 с испытуемым образцом 6. Для обеспечения испытаний образца 6 в условиях его нагружения во втулке 8 устанавливают средство 13 нагружения образца со штоком 14, размещая шлицы 17 бурта 15 в шлицевых пазах 18. Ввинчивают нагружающую гайку 16 во втулку 8, за счет чего обеспечивается поступательное перемещение штока 14 с буртом 15 в шлицевых пазах 18 и передача нагрузки испытуемому образцу 6. Величину приложенной нагрузки определяют датчиком 24 или рассчитывают по прогибу испытуемого образца 6, а на основании этих измерений определяют напряжения в образце. Для осуществления поворота средства крепления образца вокруг оси 9 на заданный угол на наружной поверхности камеры 1 устанавливают средство 10 поворота втулки 8. На внутренней поверхности камеры 1 закрепляют внешние кромки эластичной мембраны 11, а на внешней поверхности 12 втулки 8 - внутренние кромки эластичной мембраны 11 для обеспечения герметичности камеры 1. Эластичную мембрану 11 устанавливают заподлицо с указанными поверхностями камеры 1 и втулки 8 для обеспечения одинаковой гидродинамической обстановки вдоль всей исследуемой поверхности испытуемого образца 6. С помощью средства 10 поворота втулки 8 устанавливают заданный угол атаки испытуемого образца 6. Цилиндрическую камеру 1 заполняют средой 2, которую приводят в движение ротором 3. Размещение средства крепления образца между рядами лопаток 5 ротора 3 обеспечивает воздействие среды 2 на испытуемый образец 6 с постоянной скоростью по всей его поверхности. Для проведения электрохимических измерений в полости штока 14 и в крышке 7 размещают соответственно капилляры 21 и 22 электрода 19 сравнения и вспомогательного электрода 20. Капилляры 21 и 22 заполняют средой 2 и размещают в них пробки 23. Электроды 19 и 20 соединяют с измерительным прибором 25, к которому в процессе испытаний подсоединяют образец 6. Регулируя температуру среды, число оборотов ротора, угол атаки испытуемого образца и величину нагрузки на образец, задают определенные условия испытаний. При взаимодействии испытуемого образца 6 со средой 2 на его поверхности протекают коррозионные и эрозионные процессы, скорость которых определяют соответственно электрохимическим и весовым методами.

Устройство для испытаний материалов и покрытий на гидроабразивный износ в коррозионной среде позволяет значительно повысить точность и информативность испытаний, проводить подбор материалов и покрытий для изготовления и защиты деталей оборудования, работающего в условиях коррозионно-эрозионного воздействия технологических сред, оптимизировать параметры электрохимической защиты.

1. Устройство для испытаний материалов и покрытий на гидроабразивный износ в коррозионной среде, состоящее из цилиндрической камеры для среды, ротора, выполненного в виде вала с двумя рядами лопаток, размещенных по окружности вала, средства крепления образца, расположенного на внутренней стенке камеры между рядами лопаток, выполненного в виде втулки, отличающееся тем, что средство крепления образца снабжено полым штоком с буртом и установленной соосно с ним нагружающей гайкой, причем полый шток установлен в шлицевых пазах внутри втулки, выполненной с кольцевым буртиком на внутренней поверхности со стороны торца, обращенного к цилиндрической камере.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство крепления образца соединено шарнирно с крышкой цилиндрической камеры для обеспечения углового поворота в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и снабжено эластичной мембраной, которая установлена на крышке цилиндрической камеры заподлицо с ее внутренней поверхностью и рабочей поверхностью образца.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено системой регистрации с электродом сравнения и поляризующим электродом, полый шток контактирует с образцом, выполненным в виде диска с осевым отверстием, соосным каналу полого штока, причем в канале полого штока и крышке цилиндрической камеры установлены капилляры с размещенными в них пористыми пробками, сообщающиеся с полостью цилиндрической камеры и соответственно с электродом сравнения и поляризующим электродом.