1 ― Латр; 2 ― вузол нагрівання та вимірювання товщини зразків;
3 ― Вантаж; 4 ― цифровий індикатор 1мигц; 5 ― нагрівальний елемент;
6 ― Термопара; 7 ― прилад для вимірювання температури трц 02.
2.5. Принципова схема приладу для термомеханічних досліджень наведена на рис. 1, а принципова конструкція вузла нагрівання та вимірювання товщини зразків ― на рис. 2. Вимірювання розпочинають з підготовки приладу. Для цього на вузлі нагрівання та вимірювання товщини зразків демонтують індикатор товщини 1 (індикатор з цифровим відліковим пристроєм 1МИГЦ). Для цього послаблюють (частково відкручують) гвинт 2, а індикатор піднімають по напрямляючих 3. Після цього піднімають вантажну тарілку 9 і виймають фторопластову втулку 10 та мідний штифт 11. Далі пінцетом з камери для нагрівання зразка 15 виймають теплопровідну муфту для встановлення зразка 13. В заглибленні теплопровідної муфти розташовують зразок 12, звертаючи увагу на те, щоб між зразком і муфтою не було жодних механічних перешкод (залишків полімеру, бруду тощо). Зразок повинен бути щільно притиснений до муфти. Теплопровідну муфту із зразком вставляють пінцетом в камеру для нагрівання зразка. Камеру закривають фторопластовою втулкою, а в отвір втулки вставляють мідний штифт, розташовуючи його таким чином, щоб кінець штифта із запресованою кулькою був звернений вгору. Далі на мідний штифт встановлюють вантажну тарілку. При цьому слід звернути увагу на те, щоб кулька на мідному штифті розташовувалась у заглибленні на нижній поверхні вантажної тарілки. Спираючись на мідний штифт вантажна тарілка орієнтується вертикально в корпусі приладу за допомогою напрямної втулки 6. Після цього встановлюють індикатор товщини в напрямляючий кутник 3 і опускають індикатор вниз до опори корпусу індикатора на поверхні стояка 5 приладу. Після цього індикатор фіксують в такому положенні за допомогою гвинта 2. Наступним кроком є ввімкнення індикатора, яке здійснюється натисканням на кнопку ZERO/ON. Через певний час (5–10 с), коли на дисплеї встановиться постійне значення показів, перевіряють установку індикатора на нуль. Якщо індиковані значення відрізняються від нульового значення, слід натиснути на кнопку скидання показів ZERO/ON. При цьому покази на дисплеї обнуляються. Після виконання цих операцій прилад готовий до вимірювань.
Рис. 14. Принципова схема вузла нагрівання та вимірювання товщини зразків, 1 ― цифровий індикатор 1МИГЦ; 2 ― гвинт; 3 ― напрямний кутник; 4 ― вимірювальний штифт; 5 ― стояк для індикатора;
6 ― Напрямна втулка; 7 ― контршайба; 8 ― вантаж; 9 ― вантажна тарілка; 10 ― фторопластова втулка; 11 ― мідний штифт; 12 ― зразок;
13 ― Теплопровідна муфта для встановлення зразка; 14 ― термопара;
15 ― Камера для нагрівання зразка.
2.6. На вантажну тарілку 9 обережно без поштовхів встановлюють певний вантаж 8 або не встановлюють його (за вказівкою викладача або відповідно до індивідуального завдання). Визначають загальне навантаження за формулою:
Gз = Gо + Gі, кг
де Gз ― загальне навантаження;
Gо = 0,27 кг ― вага тарілки і мідного штифта;
Gі ― вага вантажу.
Після встановлення вантажу визначають зміну товщини зразка під навантаженням Δh за показами індикатора товщини. Товщину зразка під навантаженням h02 визначають за формулою:
h02 = h01 – Δh, мм
Розраховують модуль пружності Е зразка за формулою:
Е = σ / ε, Па
де σ ― напруження, Па;
ε ― деформація.
σ = Gз·9,81 / S, Па
де S = 5·10–5 м2 ― площа основи мідного штифта.
ε = Δh / h01
2.7. Вмикають прилад в електромережу. Вмикають нагрів термоелементу приладу (тумблер "Нагрів") і за допомогою ЛАТР (1, рис. 1) встановлюють швидкість нагрівання 2 град/хв. Для цього повзунок реостату ЛАТР встановлюють в положення 70 і фіксують час початку нагріву зразка.
2.8. Під час дослідження спостерігають за температурою в термокамері (стежачи за показами цифрового приладу 7 для вимірювання температури ТРЦ 02) і зміною товщини зразка (стежачи за показами індикатора товщини 4). Результати спостережень записують у робочий журнал. Форма запису наведена нижче в табл. 1 і табл. 2.
2.9. За результатами спостережень будують графічну залежність деформації зразка від температури ε = (Ті). З цієї залежності визначають температурні зони переходів між фізичними (релаксаційними) станами і відповідні значення температур.
Таблиця 12.
Тип матеріалу зразка:
Час експонування:
Навантаження на зразок:
№ зраз-ка |
Почат-кова товщи-на зразка h0, мм |
Товщина зразка після експонування h01, мм |
Зміна товщини зразків Δh, мм |
Товщина зразка під навантаженням h02, мм |
Напру-ження σ, Па |
Модуль пружності Е, Па |
Режим без нагріву зразка |
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
Таблиця 13.
Швидкість нагріву зразка:
Температура зразка Ті, оС |
Зміна товщини зразка Δhі, мм |
Деформація εі |
Режим під час нагрівання |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Додаток 2
-
Коефіцієнти теплопровідності деяких матеріалів
Матеріал
Коефіцієнт теплопровідності ,
Вт/м*К
Алебастрові плити
0,47
Алюміній
230
Азбест (шифер)
0,35
Бакеліт
0,15
Бетон на кам`яному гравії
0,35
Бетон на піску
0,72
Бетон пористий
0,8
Бетон термоізоляційний
0,23
Бітум
1,3
Вата мінеральна легка
0,7
Вата мінеральна тяжка
1,4
Вата бавовняна
0,18
Повсть (войлок шерстяний
0,045
Гіпс будівельний
0,055
Гравій (наповнювач)
0,1
Граніт, базальт
0,045
Грунт 10% води
0,35
Грунт 20% води
2,33
Деревина - дошки
2,1
Деревина твердих порід
1,16
Дюралюміній
0,4
Залізобетон
1,05
Картон будівельний багатошаровий
0,2
Каучук натуральний
160
Каучук фторований
1,7
Латунь
0,13
Мідь
0,042
Папір
0,055
ПВХ
0,07
Пінопласт ПС-1
110
Пінопласт ПХВ-1
380
Пінополістирол ПС-Б
0,14
Полістирол
0,19
Резина
0,037
Полістирол
0,04
Сталь
0,025
Скло
0,082