Испытание свойств полимерных материалов 2506131ПП0120Т02

Экспериментальные данные:

Обработка результатов:

Разрушающее напряжение при разрыве рассматривается по формуле:

_р = P_p/S, где

Р_р — нагрузка, при которой образец разрушается, Н

S — площадь поперечного сечения образца, м²

Относительное удлинение при разрыве рассчитывается по формуле:

_р = l₁/l₀  100%

l₁ — приращение длинны образца при разрыве, см

l₀ — начальная длинна образца, см
1)

2)

3)

4)

5)



Вывод:

В данной работе были определены значения разрушающего напряжения при растяжении и относительного удлинения при разрыве они равны: _р = 1,015008 МПа; _р = 84%; При сравнении со справочными данными: _р = 10 – 18 МПа и _р = 54 – 100%, мы получаем что данные опытов не совпадают со справочными данными. Это можно объяснить старением образца и оборудования.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЕ СМОЛЫ И НАПОЛНИТЕЛЯ.

Цель работы: определение содержание смолы и наполнителя в образце путём экстрагирования.

Исследуемый материал: пресс-порошок.

Реактивы, приборы и оборудование: Ацетон, бокс для взятия навески, колба коническая с прошлифованной пробкой на 250 мл, термошкаф.

Ход работы:

Навеску пресс-порошка около 5 г, взятую с точностью до 0,01 г, помещают в коническую колбу ёмкостью 250 мл с притёртой пробкой. К пресс-порошку прибавляют 40 – 50 мл ацетона, закрывают колбу пробкой и энергично взбалтывают в течении 10 мин. Затем суспензию фильтруют и остаток наполнителя на фильтре сушат в термошкафу при температуре 80С до постоянной массы.

Экспериментальные данные:

а = 5 г

а₁ = 3,130 г

Обработка результатов:

Содержание наполнителя в процентах вычисляется по формуле:

Х = (а₁/а)  100, где

а — навеска пресс-порошка, г

а₁ — масса остатка, г

Х = (3,13/5)  100 = 62,6 %

Содержание смолы в процентах рассчитывается по формуле:

Х₁ = 100 – Х

Х₁ = 100 – 62,6 = 37,4 %

Вывод:

Такое количество наполнителя является оптимальным. Из этого полимера можно получать изделия конструкционного назначения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Цедь работы: Определение коэффициента трения скольжения полимерного материала о поверхность металлического тела. Коэффициент трения скольжения определяют при равномерном движении полимерного материала и металлического тела относительного друг друга.

Работу проводят на приборе коэффициента трения скольжения типа ТММ 32А

Оборудование и приборы: ТММ 32А, груз массой 500 г, весы.

Исследуемые материалы: Диски из фторопласта, текстолита, ПВХ, фенопласта.

Устройство и работа:

Определения коэффициента трения скольжения для пар материалов основанно на измерении сил трения покоя (страгивания) и сил трения движения, возникающих при перемещении сменной плиты, установленной на тележке, относительно груза, прижимающего сменные образци из полимерных материалов с нормальным усилием к плите в кг.

Схема прибора для определения коэффициента трения скольжения

Тележка (2) устанавливается в направляющие основания, перемещается возвратно-поступательно при помощи механизма электропривода. В качестве приводного электродвигателя применён асинхронный электродвигатель (4), который задаёт постоянную скорость перемещения тележки. Ход тележки ограничивается с двух сторон концевыми выключателями.

На площадку тележки устанавливаются сменные плиты, выполненные из различных материаллов. На плитку (3) устанавливается груз (5), которыйприжимает сменный образец (6).

Груз соединяется с пружиной измерительного устройства (9) через тягу (7) с дополнительной пружиной или через тягу без последней. Пружина измерительного устройства закреплена в стойке (10). В стойке закреплён индикатор, который своим штоком соприкасается с пружиной измерительного устройства.

Запуск тележки и изменение направления движения тележки осуществляется выключателями (8).

При перемещении телжки от стойки груза прижимающий образец к плите, стремится сдвинуться вместе с тележкой создаёт усилие, которое через тягу передаётся на пружину измерительного устройства. Пружина начинает изгибатся и развивает усилие, которое удерживает груз вместе с образцом на месте, при этом образец начинает скользить по плите. Таким образом, сила трения, возникающая между образцом и плитой без всяких потерь воспринимается пружиной измерительного устройства. Диформация пружины измеряется индикатором часового типа.

Прибор позволяет измерять силы трения движения и силы трения покоя. Для измерения силы трения движения приминяется тяга без промежуточной пружины. Для измерения силы трения страгивания используется тяга с промежуточной пружиной. За счёт небольшой жёсткости промежуточной пружины, нарастание силы, приложенной к грузу, происходит плавка. Груз в начале перемещается вместе с тележкой. Движение груза с образцом относительно плиты начнёт происходить только тогда, когда промежуточная пружина разовьёт усилие, равное усилию трения трогания.В момент трогания груза фиксируется показание индикатора, которое определяет силу страгивания груза.

В качестве образца используют полимерные материалы в виде дисков.

Ход работы:

В соответствии с указанными преподавателем сочетаниями материалов трущихся устанавливают на тележку соответственную плиту и крепят к грузу соответствуюющий полимерный материал.

Включением привода тележку перемещают в сторону измерителього устройства до остановки тележки концевым выключателем. Устанавливают груз с образцом на плиту и соединяют его тягой (без промежуточной пружины) с пружиной измерительного устройства на нуль. Включают электродвигатель и спустя 3–4 секунды после начла движения тележки фиксируют показания индикатора.

Стрелка индикатора, вследствии скачкообразного изменения сил трения для различных участков плиты, будет иметь колебания в некотором диапазоне шкалы. Поэтому фиксируют крайние показания стрелки и (n₁ и n₂) ним определяют среднее показание (n_ср). После остановки тележки выключатель отключают.

Эксперементальные данные и обработка результатов:

№ п/п	Материал плиты	Материал образца	n1 дел	n2 дел	nср дел	Fтр кг	М	Масса образца, кг
1	Сталь	Фторопласт	23	24	23,5	0,1516	0,2021	0,250
2	Сталь	Текстолит	20	24	22	0,1419	0,243	0,083
3	Сталь	ПВХ	21	36	28,5	0,1838	0,299	0,114
4	Сталь	Фенопласт	10	17	13,5	0,0871	0,151	0,076

Сила трения скольжения по индикатору определяется по формуле:

F_тр = m_инд  n_ср, кг (1)

где, m_инд — тарировочный масштаб по индикатору, кг/дел

m_инд = 6,45  10^-3

n_ср — среднее значение показаний индикатора за время перемещения тележки, дел

Для определения силы трения покоя (страгивания) между грузом и измерительным устроиством устанавливают тягу с промежуточной пружиной.

Фиксацию показаний индикатора по максимальному отклонению стрелки.

Расчёт сил трения производится по формуле (1)

Расчёт коэффициента трения для каждого измерения сил трения производится по формуле:

, где

F — сила трения, кг

Q — вес груза с образцом, кг

1. 
   Фторопласт: Ф–40С15М1,5
   

F_тр = 6,45  10^-3 23,5 = 151,575  10^-3

Q = 500  , кг

2. 
   Текстолит: Нет данных
   

F_тр = 6,45  10^-3  22 = 141,9  10^-3

Q = 500  83,583 кг

3. 
   ПВХ: Нет данных
   

F_тр = 6,45  10^-3  28,5 = 183,825  10^-3

Q = 500  114,614 кг

4. 
   Фенопласт: Нет данных
   

F_тр = 6,45  10^-3  13,5 = 87,075  10^-3

Q = 500  76,56 кг

Вывод:

Коэффициент трения зависит от массы вещества и его природы.

Несовпадение эксперементальных и табличных значений объясняется износом оборудования и образца, и неточностью измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЙ И РАСЧЕТНОЙ УСАДКИ.

Цель: Определение действительной и расчетной усадки.

Оборудование и приборы: Пресс-форма, микрометр, штангенциркуль.

Исследуемые Материалы: Диски и бруски толщиной не менее 3 мм

Ход работы:

Расчетную усадку определяют, сравнивая при температуре 20°С размер отформованного образна - диска или бруска с размером пресс-формы. Испытания проводят не менее чем на трех образцах, полученных последовательным формованием в одном и том же гнезде пресс-формы (стр.2) ГОСТа. Размеры пресс-формы, а так же образцов измеряют по одним и тем же меткам. Размеры пресс-формы измеряют периодически, но не реже одного раза в месяц. Для определения усадки при прессовании длину брусков измеряют от торца до торца или между метками с погрешностью не более 0,02 мм при 296±2К (23±2°С). Перед испытанием длины образцы помещают на гладкую металлическую или стеклянную поверхность для обнаружения деформации и прогибов. Образцы с такими дефектами для испытания не применяют. За ширину бруска принимают среднее арифметическое трех измерений по длине.

Экспериментальные данные:

Обработка результатов:

Величину действительной усадки рассчитывают по формуле:

а - размер пресс-формы при температуре прессования

б - размер изделия при комнатной температуре.

Величину расчетной усадки рассчитывают по формуле:

б - размер пресс-формы при комнатной температуре

а - размер изделия при комнатной температуре.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПЛАСТМАСС НА ПРИБОРЕ ШОППЕРА.

Цель: Определение износостойкости пластмасс.

Оборудование и приборы: прибор Шоппера, аналитические весы, штангенциркуль.

Исследуемые материалы: Бруски ПМ массой: 6,240 г и 4,740 г

Ход работы:

Для испытания пластмасс на абразивный износ применяют машину:

Испытательная машина состоит из следующих частей, вращающегося цилиндра (1) диаметром 150–170 мм, предназначенного для крепления на нем шлифовальной шкурки (2). Окружная скорость поверхности цилиндра должна составлять 0,30±0,05 м/с, длина цилиндра должна быть такой, чтобы путь истирания по винтовой линии был не менее 15 м, патрона (3) для съемного держателя (4) с закрепленным на нем образцом (5), нагружающего устройства, обеспечивающего приложение регулируемой нагрузки от 1 до 5 кгс перпендикулярно стирающей поверхности механизма, обеспечивающего равномерное перемещение патрона цилиндра на расстояние 10+1 мм за время одного оборота цилиндра, объемных держателей для жесткого крепления образца. В комплект машины должны входить эталоны из металлического цинка. Эталон служит для оценки истирающей способности шкурки. Проведение испытания проходит в 4 этапа.

1. 
   Определение плотности образца.
   

Образец взвешивают и обмеряют его длину, высоту и ширину. Плотность рассчитывают как отношение массы образца к его объему с точностью до 0,01 г/см3.

2. 
   Притирка к истирающей поверхности с последующим взвешиванием: Для проведения притирки образец закрепляют в держателе, устанавливают держатель в патроне машины, задают нагрузку в 2 кгс (поворотом головки машину пускают в ход. Часть образца подлежащая истиранию, должна выступать за край держателя на 3 ± 0,5 мм.
   

Притирка считается законченной, если на всей поверхности образца подвергаемой истиранию, появляются следы износа.

Притертый образец, не вынимая из держателя, очищают щеткой от пыли и продуктов износа. "Бахрому" по краям истирающей поверхности образца срезают. Держатель с образцом взвешивают с точностью до 0,001 г.

3. 
   Истирание на определенном пути:
   

Взвешенный держатель образцом закрепляют в патроне машины в том же положении, как и до притирки, задают нагрузку 2 кгс и проводят измерение.

3. 
   Определение потери массы при истирании:
   

По окончании испытания держатель с образцом вынимают из патрона машины. Образец, не вынимая из держателя, очищают от пыли и продуктов износа и взвешивают с точностью до 0,001 г.

Экспериментальные данные:

m₁ = 6,215 г

m₂ = 4,710 г

Обработка результатов:

Длина пути истирания:

L = n  l, где

l — длина пути истирания за один оборот цилиндра, определенная с учетом перенесения образца через планку, прикрепляющую шкурку, м.

n — число оборотов цилиндра машины за время испытания;

Д — диаметр цилиндра, м

l₁ — ширина прикрепляющей планки, м

Показатель истирания для крупнозернистой шкурки определяется по формуле:

, где

К — коэффициент пересчета, характеризующий истирающую поверхность шкурки. К для крупнозернистой шкурки = 1, для мелкозернистой – 1,2.

m – масса испытуемого образца до испытания, г

m₁ — масса испытуемого образца после 1 испытания, г

ρ — плотность образца, г/см³

L — длина пути истирания, м

1. 
   ρ = 1,436 г/см³
   

L = 31  0,48 = 14,88

2. 
   ρ = 1,036 г/см³
   

L = 31  0,48 = 14,88


Вывод:

В данной работе была определена износостойкость двух полимерных материалов, которая равна: 1,170 мм³/см и 1,946 мм³/см

Список используемой литературы.

1. 
   Г. М. Бартенев, В. В. Лаврентьев «Трение и износ полимеров», Л.: Химия, 1972 г.
   
2. 
   А. П. Григорьев и О. Я. Федотова «Лабораторный практикум по технологии пластических масс. Часть 2» М.: «Высшая школа», 1977 г. — 264 с.
   
3. 
   А. И. Иванченко, «Теплофизические и реологические характеристики полимеров» — К.: «Наук. думка», 1977 г. — 244 с.
   
4. 
   Е. И. Каменев, Г. Д. Мясников, М. П. Платонов, «Применение пластических масс: Справочник», Л.: Химия, 1985 — 448 с.
   
5. 
   М. Ю. Канцельсон, Г. А. Балаев «Полимерные материалы» — Л.: Химия, 1982 — 317 с.
   
6. 
   С. К. Кучерявая «Пластические массы» — МНУП «Технопринт», 2003 г. — 408 с.
   
7. 
   А. И. Шатеншейн и др. «Практическое руководство по определению молекулярных весов и молекулярно массового распределения в полимере», М.: Химия, 1964 г.
   
8. 
   Г. А. Швецов и др. «Технология переработки пластических масс» — Л.: Химия, 1990г. — 272 с.
   
9. 
   А. С. Шембель, С. М. Антипина «Сборник задач и проблемных стадий по технологии переработки пластмасс» — Л.: Химия, 1990 г. — 272 с.