Лабораторная работа № 8
«Определение прочности на истирание»
Определение прочности на истирание (износостойкости) керамических глазурованных и неглазурованных изделий производится в тех случаях, когда изделия в процессе службы должны подвергаться усилиям, истирающим их поверхность. Обязательным такое определение является для мостового клинкера, тротуарной плитки, плиток для пола, а также огнеупорных изделий, применяемых в качестве футеровки вращающихся печей, шахт доменных печей, топок, работающих на пылевидном топливе и т.д.
Стойкость изделий по отношению к действию истирающих агентов зависит от твердости материала, степени его спекания, а также от структуры черепка изделия.
Прочность на истирание характеризуется весовой или объемной потерей материала испытуемым изделием при определенных условиях его истирания. С этой целью используют соответствующие приборы. Наиболее распространенными приборами для определения прочности керамических изделий на истирание путем шлифования поверхности образца являются рычажные, двухпозиционные круги шлифования с автоматическим поворачиванием образцов. В тех случаях, когда изделия подвергается комбинированным механическим воздействиям (например, изделия для дорожного строительства) производится испытание на износ в барабанах.
Схема прибора для определения износостойкости материалов
Рычажный прибор для определения истираемости материала (износостокости) приведен на рис. 1.
Прибор представляет сабой чугунный диск 1, приводимый в движение шестерней 5, насаженнай с ним на один вал. Шестерня соединена со шкивом 6 ременной передачей. На одном валу со шкивом установлено счетное колeco 8, котоpoe автоматически останавливает диск. Скорость вращения диска - З об/мин. Прибор снабжен рычажным приспособлением, состоящим из неравноплечего рычага 2, вращающегося около оси и имеющего на одном конце чашку для установки груза, а на другом - противовес 4. Образец 3 вставляют в обойму-держатель 7, укрепленную свободно на рычаге 2.
Рычаг давит на обойму через шарнир с силой, зависящей от веса груза, положенного в чашку.
Рис.1 – Рычажный прибор для определения износостойкости
Порядок работы на приборе
Предварительно высушенный до постоянного веса и взвешенный испытуемый ,образец в форме куба с ребрами длиной 70мм) плотно закрепляют в обойме-держателе 7 и прижимают к чугyнному диску 1, помещая в чашку груз в 5 кг. Соотношение плеч рычага 1:5, следовательно, общее давление на испытуемый образец составляет 25 кг или 0,5 кг на 1 см2. При изменении размеров испытуемых образцов необходимо изменять груз, сохраняя удельную нагpузку 0,5 кг на 1 см2. После установки образца отвешивают на технических весах 20 г наждака № 6 или кварцевого песка № 30-40 (0,42-0,59 мм) и подсыпают под образец. Затем диск 1 приводят в движение. Шлифующий диск делает 30 об/мин., что при расстоянии образца от центра в 22 см (в среднем) дает скорость прохождения диска под образцом в 0,69 м/сек. Во время работы диска необходимо наблюдать за тем, чтобы шлифующий материал попадал между образцом. и диском, для чего материал подгребают щеткой на соответствующую часть диска.
После 22 оборотов диск 1 автоматически выключается и останавливается; образец вынимают и, повернув вокруг оси на 900, снова зажимают в обойме-держателе. Затем снова насыпают 20 г шлифующего материала и пускают диск. Указанную операцию повторяют пять раз. После 110 оборотов диска испытуемый образец вынимают из обоймы, очищают от приставшегo к нему шлифующего материала и взвешивают. Разность между первоначальным весом, образца и весом после испытания представляет весовую потерю образца от истирания после 110 оборотов диска. Затем образец снова вставляют в обойму-держатель и приводят в движение диск еще на 110 оборотов. Испытание считается законченным после 440 оборотов диска (четырех циклов). Получаемые через каждые 110 оборотов диска потери в весе образца при истирании заносят в журнал (см.табл.) и обрабатывают.
Таблица – Результаты определения истираемости образцов
Наименование материала |
Номер образца |
Потери веса, г после каждых 110 оборотов круга |
Полная истираемость |
||||
110 |
220 |
330 |
440 |
г/см2 |
См3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Подсчитывают общую потерю в весе после четырех циклов, а затем определяют сопротивляемость истиранию его по формуле:
Где: Рис- потеря от истирания в г/см2 площади истирания;
g - вес образца до испытания в г;
g1 - вес образца после испытания в г;
F- площадь испытуемого образца в см2.
Сопротивляемость истиранию может также характеризоваться потерей объема, определяемой по формуле:
где: Vис - потеря объема при испытании в см3;
R- объемный вес образца в г/см3.
По ОСТ 4245 на клинкер дорожный параметры испытания отличаются от описанных. Истиранию подвергаются цилиндры диаметром 25 мм, высверленные из кирпича. Нагрузка на образец 1,25 кг. Продолжительность испытания - l000 оборотов. Коэффициент износа определяют по формуле:
где g -потеря веса в г.
Для клинкера 1-гo сорта коэффициент износа должен быть не менее 18 и для 3-го сорта - не менее 14. Коэффициент подсчитывают как среднюю величину из трех параллельных определений.