10.3. Определение стойкости текстильных полотен к истиранию

Цель работы. Изучение методики определения стойкости текстильных по­лотен к истиранию.

Задание. 1. Изучить методику определения стойкости ткани к истира­нию на приборах ИТ-3 и ТИ-1М и провести испытания при различных усло­виях [10.1].

2. Построить графики: а) изменения прочности ткани при продавливании после определенного числа циклов истирания на приборе ТИ-1М; б) измене­ния выносливости ткани при испытании на приборе ИТ-3 при различных дав­лениях в зоне истирания.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Изнашиванием называется процесс, протекающий во времени под действием каких-либо факторов и вызывающий ухудшение структуры и свойств материала или его разрушение. Конечным результатом изнашивания является износ. Способность мате­риала сопротивляться изнашиванию называется износостой­костью, или носкостью.

Истирание — это один из видов изнашивания (наиболее ча­сто встречающийся), при котором происходит существенная по­теря массы материала, разрушаемого под действием трения. Способность материала сопротивляться разрушению от трения называется стойкостью к истиранию. Изнашивание от истирания является временным процессом, поэтому при его изу­чении целесообразно исследовать кинетику износа, т. е. изме­нения структуры и свойств материала во времени, выражаемые соответственными изменениями их характеристик. Чаще всего в качестве характеристик износа используют внешние видимые из­менения микроструктуры — потертости и дыры, которые являют­ся прямым следствием потери массы материала при истирании и прямо свидетельствуют о его разрушении.

В процессе истирания нарушается структура волокон, что приводит к их разрушению или утонению. Отдельные волокна теряют связь с пряжей и выпадают, что вызывает утонение ни­тей и в конечном счете приводит к нарушению их целостности, а следовательно, и целостности изделий из них.

Для определения стойкости полотен к истиранию используют следующие характеристики: число циклов истирания до разру­шения материала, выносливость к истиранию, долговечность, из­менение массы материала, потеря его прочности при растя­жении или продавливании, уменьшение вязкости растворов изношенных проб, изменение толщины, воздухопроницаемости, теплопроводности.

Износ текстильных изделий изучают в основном двумя ме­тодами: путем лабораторных испытаний изделий на различных приборах; путем опытной носки изделий непосредственно в усло­виях эксплуатации. Опытная носка — метод объективный, но длительный и дорогостоящий. При этом методе можно оценивать срок службы изделий и кинетику износа по различным катего­риям. Первый метод более экспрессный и экономичный, однако он позволяет изучать изнашивание, происходящее под воздей­ствием одного фактора, тогда как в реальных условиях изнаши­вание является результатом одновременного воздействия ряда факторов.

Для определения стойкости материала к истиранию большое распространение получили приборы, в которых обеспечивается воздействие одного фактора, например трения. В условиях экс­плуатации полотна обычно истираются в различных направле­ниях, поэтому на современных приборах чаще всего применяют истирание по сложным поверхностям, или неориентированное. Большое влияние на выносливость текстильных полотен к исти­ранию оказывают вид абразивного материала, давление абра­зива на элементарную пробу и натяжение ее в зажимах. Лучшими являются такие абразивные материалы, которые хорошо моделируют износ в процессе эксплуатации, не изменяют своих свойств в течение испытаний и обеспечивают относительно быст­рое истирание изделий. Наиболее часто в практике текстиль­ного материаловедения в качестве абразивов используют серо-шинельное сукно, корундовые поверхности различной твердости, металлические поверхности и др. Разные абразивы дают раз­личный характер износа, поэтому их следует выбирать в зави­симости от характера разрушения структуры текстильных по­лотен.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Определение стойкости ткани к истиранию на приборе ТИ-1М. На приборе ТИ-1М можно испытывать ткани различного волокнистого состава, а также трикотажные и нетканые полотна. Принцип работы прибора основан на вза­имодействии вращающихся истирающих поверхностей и испытуемых элемен­тарных проб, расположенных в специальных зажимах на упругом основании (воздушной подушке).

Схема истирающего узла показана на рис. 10.7. Истирающий диск 1 с абразивом из карборунда или серошинельного сукна насажен на ось 6. Эле­ментарные пробы 2 заправляют в три рабочие головки, которые состоят из обоймы, держателя 3 и резиновой мембраны 4. Обоймы массой 500 г создают постоянное натяжение проб. Для останова прибора при полном истирании пробы и предохранения резиновых мембран между ними и пробами располо­жены металлические контактные сеточки. Сжатый воздух под давлением, ко­торое может изменяться от 0 до 35 кПа, поступает из пневмосистемы в ра­бочие головки 5 и прижимает пробу 2 к абразивному диску 1.

На приборе осуществляется неориентированное истирание пробы за счет вращения в одну сторону абразивного диска и рабочих головок, движение которым передается от электродвигателя через редуктор, позволяющий регу­лировать частоту вращения от 75 до 200 мин-'. Число циклов фиксируется счетчиком. При длительных испытаниях вместо подсчета числа циклов фиксируют время истирания пробы по контрольным часам. На модернизированном приборе ТИ-1М в отличие от прибора ТИ-1 обес­печивается непрерывный отсос вентилято­ром из зоны истирания разрушенных ча­стиц элементарной пробы и абразива. Ис­пытания на приборе можно проводить до образования дыры либо до определенного заданного числа циклов истирания. При этом и в первом, и во втором случае оста­нов прибора осуществляется автоматиче­ски с помощью специального реле.

Pис. 10.7. Схема истирающего узла прибо­ра ТИ-1М

Для проведения испытаний из ткани по шаблону вырезают кружки диаметром 80 мм. При использовании в качестве аб­разива серошинельного сукна из него вы­краивают кольцо с внешним диаметром 250 мм и внутренним диаметром 80 мм, которое затем закрепляют в абразивном шинельного сукна исполь­зуют для одного испытания, но не более чем на 25 000 оборотов истирающего ди­ска). Пробы 2 (см. рис. 10.7) закрепляют в обойме лице­вой стороной вверх, пред­варительно подложив под ткань металлическую сеточ­ку. После этого обойму устанавливают на рабочей головке 5, а абразивный диск жестко закрепляют на оси 6 по шаблону, на расстоянии 3 мм от головки.

Рис. 10.8. Общий вид при­бора ТИ-1М

Абразивный диск, рабочие головки и вентилятор для отсоса продуктов истирания и охлаждения расположены в разъемном кожухе / (рис. 10.8). На пульте управления прибора имеются счетчик 3 числа циклов истирания, ртутный манометр 4, тумблеры 10 включения пневмосистемы отдельных голо­вок, кнопки 9 управления приводом головок («пуск» и «стоп»), сигнальные лампочки 7 отдельных рабочих головок, по которым фиксируется разруше­ние пробы, тумблеры 5 включения контактного устройства отдельных рабо­чих головок, ручка насоса 13, тумблер 2 включения счетчика, тумблер 12 включения механизма останова, шкала 11 задающего механизма и рукоятка 6 крана для спуска воздуха.

Испытания проводятся следующим образом. Рукояткой, расположенной с правой стороны пульта управления, включают прибор в сеть. Ручкой на­соса 13 создают давление 26,6 кПа (200 мм рт. ст.), которое фиксируется на манометре, после чего тумблеры 10 переводятся в положение «открыто» и сжатый воздух поступает в рабочие головки. Если после переключения дав­ление падает, операцию повторяют до установки необходимого давления. Если давление оказывается больше необходимого, с помощью рукоятки 6 его сбрасывают до нормированного.

Затем устанавливают счетчик 3 в нулевое положение и включают кон­тактную систему рабочих головок тумблерами 5. После включения тумбле­ром 8 вентилятора, нажимая на кнопку 9 «пуск», включают прибор. При пол­ном истирании одной из проб (образование дыры) прибор автоматически останавливается. При этом на пульте загорается соответствующая лампочка 7, указывающая, на какой головке произошло разрушение пробы. После этого по счетчику 3 отмечают число циклов, отключают соответствующий данной головке тумблер 10 подачи сжатого воздуха, а тумблером 5 — контакт го­ловки. Прибор снова включают в работу кнопкой 9 «пуск».

При работе прибора до заданного числа циклов истирания на шкале 11 задающего механизма устанавливают нужное деление в зависимости от ско­рости прибора и включают прибор кнопкой 9. При достижении заданного числа циклов прибор автоматически останавливается. Закончив испытания, отключают прибор от сети, все тумблеры устанавливают в положение «вы­ключено» и рукояткой 6 крана для спуска воздуха удаляют воздух из пнев­мосистемы.

Рис. 10.9. Схема истирающего узла при­бора ИТ-ЗМ

Для каждой точечной пробы ткани проводят по 3 испытания, и за ко­нечный результат, определяющий стойкость ткани к истиранию, принимают среднее арифметическое трех испытаний. Для построения кинетической кри­вой изменения прочности полотен при продавливании шариком истирание проб проводят до полного их разрушения и в промежуточных положениях, например, при 0,75, 0,5 и 0,25 от числа циклов до разрушения (n_в).

Определение стойкости ткани к ис­тиранию на приборе ИТ-3. Прибор ИТ-3 позволяет осуществлять неориен­тированное истирание материала по кольцеобразной поверхности.

Элементарную пробу ткани / (рис. 10.9) выкраивают в форме квадра­та размером 110Х ПО мм по шаблону, а затем заправляют в пяльцы 2 и за­крепляют зажимным кольцом 6. Давле­ние между пробой и абразивными дисками 5 создается с помощью грузов, расположенных на рычаге, соединенном с конусом 3. Натяжение пробы обес­печивается шариком 4, расположенным на стержне с грузиками. В качестве абразивов используют наждачный камень. Неориентированное истирание осу­ществляется по кольцу за счет сложного движения абразивов — вращения их вокруг общей и собственной оси. Прибор снабжен устройством для авто­матического останова при истирании пробы до дыры. Число циклов истира­ния фиксируется специальным счетчиком.

При работе на приборе давление между пробой и абразивом, а так же натяжение устанавливают в соответствии с табл. 10.3.

Таблица 10.3

Вид тканей	Нагрузка на рычаге давления, сН	Натяжение, сН	Число образцов
Хлопчатобумажные	200	100	5
Льняные и полульняные	200	100	5
Из натурального шелка и искусствеиных волокон	200	200	10
Шерстяные и полушерстяные	200	100	5

За конечный результат, определяющий стойкость ткани к истиранию, при­нимают среднее арифметическое число циклов истирания из заданного коли­чества испытаний. Для получения графика зависимости выносливости ткани к истиранию от давления испытывают по 3 пробы при нагрузках на рычаге да­вления 100; 200; 300; 500 и 1000 сН, а полученные данные записывают в таб­лицы (формы 10.6 и 10.7). В случае необходимости задаваемые давления мо­гут быть изменены.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: основные понятия по изнашиванию и износостойко­сти текстильных полотен; факторы, определяющие их стойкость к истиранию; методику и результаты испытаний (формы 10.5—10.7 см. с. 314); анализ по­лученных результатов испытаний тканей на стойкость к истиранию.