3. Испытание на статический изгиб

При испытании на изгиб используют образцы из органического стекла, гетинакса, текстолита и стеклопластика в форме брусков размером 10x15x120 мм. Широкой стороной их свободно устанавливают на опоры. Середина образца должна совпадать с осью наконечника, передающего нагрузку. Образец под­вергают действию разрушающей силы, создаваемой плунжером насоса. Ско­рость приложения нагрузки к образцу должна находиться в пределах 20-60 мм/мин. Испытания проводят на ручном прессе,

Предел прочности при статическом изгибе определяется по формуле

где Р - величина разрушающей силы, Н; l- расстояние между опорами, м; b - ширина образца, м; h - толщина образца, м.

Величина разрушающей силы определяется по формуле

Где f_пл - площадь плунжера ручного пресса, м²; Р_м - показание манометра при разрушении образца, Па; Р₁ - показания манометра при холостом ходе, Па.

При испытаниях механических свойств число образцов должно быть не менее трех.

Результаты испытаний занести в табл.5.

Таблица 5.

№ п/п	Название пластика	Размеры образца, м		Максимальная нагрузка, Рм, кгс/см2	Предел прочности, σu, МПа	Приме­чание
		высота	ширина

Оформление отчета

В отчете по лабораторной работе необходимо описать состав и свойства исследуемых материалов, дать схему рабочих узлов установок для определения механических свойств, привести расчетные формулы, проанализировать полу­ченные данные и дать заключение о влиянии связующего и наполнителя на ме­ханическую прочность пластических масс.

При выполнении и сдаче лабораторной работы также необходимо знать следующие разделы программы:

- Особенности механических свойств пластических масс.

- Зависимость прочности от различных факторов (времени действия на­грузки, температуры и т.д.).

- Общая характеристика механических свойств.

- Кривые напряжение - деформация.

- Зависимость механических свойств от типа связующего и наполнителя.

- Методики определения механических свойств.

Лабораторная работа № 3

Определение теплостойкости пластических масс

Цель работы: ознакомиться с основными методами исследования тепло­стойкости пластических масс, определить величину теплостойкости различных типов пластических масс и установить влияние химического строения на теп­лостойкость.

Описание лабораторных установок

В работе для определения теплостойкости пластмасс используются две установки: ПТБ-1-ПЖ и прибор типа Мартенса.

Установка для испытания пластических масс на теплостойкость ПТБ-1-ПЖ предназначена для определения теплостойкости пластических масс в жидкой среде в диапазоне температур от 25 до 200°С с автоматической записью де­формации одновременно трех образцов в координатах «деформация - время».

Установка состоит из испытательного блока и пульта. Испытание на ус­тановке заключается в деформировании образца (изгибе) под воздействием постоянной нагрузки в условиях линейного возрастания температуры. Темпе­ратура, соответствующая заданной величине деформации, является основным показателем, определяемым на установке.

Кинематическая схема установки, представленная на рис.19, включает следующие основные элементы:

1 - камера; 2 - образец; 3 - индентор; 4 - шток; 5 - направляющая; 6 - рычаг; 7 винт; 8 - тарель; 10 - индектор;

11 - датчик деформации; 12 - контакт; 13 - гайка; 14 - рычаг; 15 - редуктор; 16 - тяга; 77- пульт.

Принцип работы состоит в следующем: к образцу 2, помещенному в ка­меру 1, через индикатор 3 и шток 4 с помощью грузов 9, установленных на тарели 8, прикладывают груз. Скорость возрастания температуры задают переключатели на панели управления пульта, а необходимую величину деформа­ции контактом 12 по индикатору 10.

Схема установки для определения теплостойкости по Мартенсу пред­ставлена на рис. 20.

На основании прибора 1 установлен зажим 2 с винтом для закрепления образца 3. Верхний зажим 4 жестко связан с рычагом 5, несущим подвижный груз 6. На конец рычага 5 на расстоянии 240 мм от оси образца упирается ука­затель 7, перемещающийся относительно миллиметровой шкалы 8. Прибор ус­танавливается в термостат 9, температуру в котором измеряют термометром 10.

Методика проведения испытаний на установке ПТБ-1-ПЖ

1. Установить тумблеры на панели блока управления пульта в положение «Начало испытаний».

2. Поочередно с помощью маховика поднять каждый из трех блоков ме­ханизма нагружения в верхнее положение и зафиксировать фиксаторами на на­правляющих.

3. На испытательные плиты установить три образца из полимерного ма­териала размерами 120x5x10 мм.

4. Опустить блоки механизма нагружения и подвести к ним охлаждаю­щую воду.

5. Включить пакетный выключатель и нажать кнопку «Нагрузка снята», при этом опоры механизма приложения нагрузки поднимут рычаги и снимут нагрузку с образцов.

6. Установить необходимые грузы на тарели (нагрузка ЮН).

7. Перевести переключатель на панели пульта в положение «Скорость 50°С/ч».

8. Настроить программатор температуры нажатием кнопки «Установка нуля» и вращением диска до установки показания прибора на нуль.

9. Нажать кнопку «Пуск» и при 25°С установить переключатель в поло­жение «Термостатирование».

10. Подготовить установочные контакты трех механизмов нагружения испытательного блока для работы по заданной деформации (1 мм).

11. Включить установку в режим работы, для чего переключатель поста­вить в положение «Скорость 50"С/ч» и последовательно нажать кнопки « На­грузка приложена» и «Пуск».

12. Показателем теплостойкости для испытуемого образца является тем­пература, при которой деформация образца достигает определенной величины (1 мм). При достижении заданной деформации включается сигнальная лампа, раздается звуковой сигнал и повышение температуры автоматически прекра­щается. Звуковой сигнал погасить, установив тумблеры в положение «Конец испытаний».

13. После испытаний нажать кнопку «Стоп» и поставить переключатель в положение « Отключено».

14. Провести испытания на теплостойкость образцов, изготовленных из другой группы полимерных материалов.

Испытание на приборе Мартенса

На рис. 20 показано, что стандартный брусок 3 из испытуемого материа­ла размером 120x15x10 мм закреплен строго вертикально нижним концом в зажиме 2, а верхним концом в зажиме 4, связанным с рычагом 5 и грузом 6. ' Перед испытанием груз устанавливают так, чтобы создаваемый им изгибаю-1ций момент вызвал в образце напряжение, равное 5 МПа. Затем прибор вместе с образцом помещают в термостат; против миллиметровой шкалы 8 устанавли­вают стрелку указателя 7 и записывают ее положение. Далее включают термо­стат, обогреваемый с таким расчетом, чтобы температура повышалась равно­мерно со скоростью 50 град/ч. Под действием температуры и груза брусок из­гибается и рычаг с указателем начинает постепенно опускаться. Температура, при которой указатель опустится на 6 мм по шкале, фиксируется как темпера­тура, характеризующая теплостойкость материала по Мартенсу.

Для определения теплостойкости следует вести наблюдения за темпера­турой и деформацией, а результаты испытаний занести в таблицу.

По окончании определения теплостойкости материала нужно выключить обогрев термостата и после охлаждения образца до комнатной температуры ра­зобрать прибор.

Испытания проводят на трех образцах, определяя средний температур­ный показатель. Аналогичным образом провести испытания на теплостойкость другой группы полимерных материалов

Оформление отчета

1. В отчете по лабораторной работе следует сделать чертеж установки для определения теплостойкости пластмасс по Мартенсу и занести результаты измерения деформацией от температуры в таблицу.

2. Построить графическую зависимость изменения деформации от тем­пературы, дать определение теплостойкости по Мартенсу и определить ее ве­личину.

3. Результаты измерений теплостойкости пластической массы в жидкой среде на установке ПТБ-1-ПЖ занести в таблицу и проанализировать график деформации образца в координатах «деформация - время».

4. Провести сравнительный анализ полученных результатов определения теплостойкости образцов в жидкой среде и на воздухе.

5. Установить влияние химического строения на величину теплостойко­сти материалов.

При выполнении и сдаче работы необходимо знать следующие разделы программы:

- Температурные характеристики полимеров и краткие определения тер­минов.

- Основные понятия, характеризующие температурные характеристики полимеров (теплостойкость и термостойкость).

- Соотношение между тепло- и термостойкостью различных типов поли­меров.

- Способы определения тепло- и термостойкости.

Список литературы

1. Галимов Э.Р. и др. Полимерные материалы: структура, свойства и при­менение: Учебное пособие / Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2001. 187 с.

2. Лахтин Ю.М. и Леонтьева В.П. Материаловедение.М: Машинострое­ние, 1990.

3. Углеродные волокна и углекомпозиты / Под ред. Э. Фитцера; Пер. с англ. М.: Мир, 1988.

4. Материаловедение / Под ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1988.

5. Назаров Г.И., Сушкин В.В. Теплостойкие пластмассы: Справочник. М.: Машиностроение, 1980.

6. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. М.: Высшая школа, 1971.

7. Конструкционные свойства пластмасс / Под общ.ред. Р.М.Шнейдеро-вичаи И.В.Крагальского. М.: Машиностроение, 1968.

8. Хуго И. и др. Конструкционные пластмассы. М.: Машиностроение, 1969.

9. Коршак В.В. Химическое строение и температурные характеристики полимеров. М.: Наука, 1970.

10. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Справочные пособие. М. : Машиностроение, 1973. Т.З.