Глава III АППАРАТУРА ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Принципы устройства приборов для ТМА и их элементы Назначением аппаратуры для ТМА является осуществление и измерение деформации полимеров в ходе изменения их температуры. При всем многообразии приборов, разработанных для этой цели, все они содержат определенные функциональные элементы, соответствующие основным принципам методики. Эти элементы и их взаимные связи представлены на следующей блок-схеме: Элементы, составляющие левую часть схемы, связаны с механическим воздействием на полимер и измерением деформации *; в правой части элементы, обеспечивающие тепловое воздействие и измерение температуры. В автоматические установки входит оран регистрации величин деформации и температуры самописец. Некоторые приборы имеют устройства (не показаны на схеме) для создания контролируемой газовой среды, позволяющие, в частности, проводить эксперимент в инертной атмосфере либов вакууме. Рассмотрим роль и принципы действия каждого из элементов прибора, при этом удобнее несколько отклониться от порядка, в каком они помещены на схеме. * В варианте методики для регистрации ДИН вместо измерителя деформации используется измеритель силы. Рабочие органы прибора представляют собой совокупность деталей, находящихся в непосредственном контакте с исследуемым образцом и осуществляющих его деформацию. Конструкция их различна в зависимости от рода деформации. Так, при исследовании одноосного сжатия рабочие органы просто должны иметь параллельные плоские поверхности, тогда как для исследования растяжения они оснащаются специальными зажимами или иными устройствами для закрепления образца. В случае пенетрации рабочими органами являются пуансон и чашечка, заполненная образцом. Силовая часть служит источником усилия, вызывающего деформацию полимера. В простейшем случае это груз, накладываемый или подвешиваемый таким образом, что вызывает взаимное сближение или отдаление рабочих органов прибора. Источником силового воздействия может быть также поддерживаемое постоянным усилие гидравлического пресса или откалиброванная пружина. С помощью пружины либо рессоры с эксцентриком можно, в частности, проводить нагружение по синусоидальному закону. При использовании пружин в качестве источника постоянного нагружения следует иметь в виду изменение их усилия в ходе деформации (поскольку сжатая пружина при этом несколь ко разжимается, а растянутая сокращается). Это обусловлено тем, что, как правило, суммарная длина образца и пружины задается постоянной. Чтобы изменение усилия было небольшим, лучше работать с пружинами относительно большой длины и при небольших деформациях. Описаны установки, работающие в режиме постоянного нагружения, в которых длина пружины и соответственно ее усилие поддерживаются неизменными путем регулирования суммарной длины образца и пружины. Это достигается при помощи автоматической следящей системы с использованием датчика, располагаемого между пружиной и образцом. При появлении малейших отклонений от установленной длины пружины включается сервомотор, немного растягивающий (либо сжимающий) систему пружина образец до восстановления исходного значения длины пружины [98]. Чаще всего в ТМА используют силу тяжести, подбирая гирю, способную создать в образце механическое напряжение необходимой величины. Обычно при этом остается без внимания тот факт, что по мере деформирования и изменения сечения образца величина напряжения изменяется. Однако в отдельных случаях принимаются меры для поддержания постоянства этой величины. Из числа приспособлений, предназначенных для этой цели, укажем на простейшее (рис. III.1). Груз действует на образец посредством своеобразного рычага, соотношение плеч которого изменяется по мере растяжения образца. Это достигается с помощью специального кулачка (фигурного диска). Часть его круг, другая же часть имеет сложный профиль. С образующей поверхностью круговой части связан трос, соединенный с рабочим органом прибора, тогда как с поверхности, имеющей сложный профиль, спускается трос, несущий груз. Соотношение плеч образованного таким способом рычага равно отношению радиуса окружности r к проекции R радиус-вектора А фигурной части на горизонтальную ось. Если исходное значение этой проекции равно R0, то по мере удлинения образца оно должно уменьшаться. Профиль фигурного диска задается соотношением R = Rо/(1 + e), где e относительное удлинение образца. Одним и тем же диском можно пользоваться (независимо от удельной нагрузки) при условии, что образцы всегда имеют одинаковую исходную длину. Для передачи усилия от силовой части прибора к рабочему органу применяются рычаги, штоки, тяги и прочие детали механизмов, действующие таким образом, что силой трения можно пре небречь. Собственный их вес либо пренебрежимо мал, либо учитывается при расчете действующего усилия, либо, наконец, компенсируется с помощью противовеса, поплавка или возвратной пружины (рис. III.2). В случае поплавка надо позаботиться, чтобы выталкивающее усилие не изменялось в ходе деформации. Поэтому поплавок при любом положении рабочих органов должен быть погружен в жидкую среду полностью. Что касается использования возвратной пружины, то здесь остаются в силе замечания, сделанные только что относительно пружины как источника силового воздействия. С использованием уравновешивающих устройств можно переходить от одного вида деформации (сжатие) к другому (растяжение). Так, если противовесом служит груз меньший, чем необходимо для равновесия, образец будет испытывать усилие сжатия (положительное), если же в качестве противовеса взять груз больше равновесного, можно сообщить образцу растягивающее (отрицательное) усилие. Однако, как правило, приборы конструируются в расчете на один определенный тип деформации растяжение или сжатие (пенетрация). Тем не менее устройства, рассчитанные на исследования методом растяжения, могут быть приспособлены также для работы в режиме сжатия либо пенетрации, и наоборот. Для этой цели служат специ
<img src="//mc.yandex.ru/watch/505986" mce_src="//mc.yandex.ru/watch/505986" style="position:absolute" mce_style="position:absolute" alt="" />
Термоанализ и реология
Термомеханический анализ полимеров. Тейтельбаум Б. Я. Глава 3 / Термомеханический анализ полимеров. Тейтельбаум Б. Я. / Литература / Главная /
Комментариев нет:
Отправить комментарий