КОНСИСТОМЕТРА ХЕППЛЕРА

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Консистометр Хепплера является универсальным испытательным прибором для исследования реологических свойств высоковязких материалов. Он позволяет определять механические характеристики полимеров, находящихся в стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем состояниях, в зависимости от температуры, величины нагрузки и времени ее действия. Испытания полимерных материалов в широком диапазоне измерения температур и нагрузок на консистометре Хепплера позволяют построить термомеханические кривые, на основании которых можно установить, температуры стеклования и текучести этих полимеров.

Общий вид консистометра представлен на рис. 11. Консистометр состоит из термостата I, станины II, измерительного устройства III, нагружающего устройства IV, нивелировочного приспособления V и устройства для измерения температуры VI.

Термостат служит для создания определенной температуры в образце и поддержания ее в процессе испытания. Он состоит из сосуда с термостатной жидкостью, по наружной боковой поверхности которого уложена проволочная спираль. Обогрев осуществляется электрическим током, а регулировка температуры производится периодическим включением и выключением нагревательного элемента. Кроме того, для автоматического регулирования температуры жидкости используется ультратермостат с контактным термометром. Точность регулирования температуры жидкости в ультратермостате ±0,1°С.

В качестве термостатной жидкости для консистометра применяются при: Т - от - 60 до +30 °С - этиловый или метиловый спирт (чистый или смешанный в соответствующей пропорции с водой); от 1 до 95 °С - дистиллированная вода; от 80 до 150 °С - глицерин чистый или смешанный с водой; от 150 до 250°С - цилиндровое масло для перегретого пара.

Измерение и контроль температуры жидкости в консистометре осуществляется с помощью точных термометров и лупы. Термометр устанавливается в специальное гнездо на крышке термостата.

Станина II консистометра служит для крепления нагружающего и измерительного устройства. Она устанавливается на верхней крышке термо-статирующего устройства и крепится болтами.

Нагружающее устройство состоит из рычага 5 со штырьками и противовесом гирь различного веса, направляющего стержня 3 с закрепляющим винтом 2, стопора 27 для фиксирования рычага в нерабочем положении. Около каждого штырька намечены цифры, которые представляют собой коэффициенты. На эти числа нужно умножить веса грузов (в граммах), чтобы получить нагрузку, действующую на исследуемый материал. Таким образом, имеется возможность изменять в ступенчатом порядке массу груза до 50 кг.

Необходимо учесть, что без применения рычага путем непосредственной установки гирь на площадку направляющего стержня можно создавать нагрузку на образец в пределах до 1500 г (15 Н). Причем без установки гирь сам направляющий стержень создает нагрузку на материал, равную 250 г (2,5 Н).

Нагрузки свыше 1500 г (15 Н) получают только при использовании рычага, на штыри которого подвешивают гири. Предварительную нагрузку на образец, создаваемую направляющим стержнем и равную 250 г (2,5 Н), учитывать не следует, поскольку плечо рычага отрегулировано с учетом компенсаций этой нагрузки.

Измерительное устройство III служит для измерения расстояния, пройденного измерительным стержнем за определенный промежуток времени. Оно состоит из индикатора 28 и измерительного приспособления (рис. 12).

Рис. 12. Измерительное устройство консистометра

Измерительное приспособление VII (см. рис. 12) состоит: из корпуса 9, измерительного стержня 25 с шаром 14 и конусом на конце, крышки 11с уплотняющим кольцом из резины, капсулы 12, прижимающей крышку к торцу корпуса, закрывающей головки 13, центрирующих щипцов 14, винтового кольца 15, накидной гайки, закрепляющей корпус в гнезде термостата I.

В измерительное приспособление помещается испытуемый материал. Если полимерные материалы находятся в вязкотекучем состоянии, то наполнение корпуса измерительного приспособления полимерами производится с помощью пресса наполнения (рис. 13).

Р и с. 13. Пресс для наполнения измерительного устройства

Образцы можно также приготовить прессованием из порошка в специальной пресс-форме с обогревом или выпиливанием из блока. Индикатор 28 (рис. 11) состоит из корпуса и двух стрелок. В корпусе помещается шкала с делениями, одно малое деление равно 0,01 мм, а один полный оборот по шкале соответствует 1 мм.

Одна стрелка (большая) фиксирует перемещения направляющего стержня в сотых долях мм, а вторая отмечает число полных оборотов большой стрелки, которое соответствует расстоянию в мм.

Точность измерения расстояния ±0,1 мм.

ПОДГОТОВКА КОНСИСТОМЕТРА К ИЗМЕРЕНИЮ

Дня проведения испытания полимеров необходимо наполнить корпус 9 измерительного приспособления таким образом, чтобы шар находился в верхней части корпуса и был со всех сторон окружен испытуемым материалом. С этой целью нужно отвинтить накидную гайку 17 и вынуть измерительное приспособление из отверстия в крышке термостатирующего устройства.

Чтобы извлечь измерительное приспособление из отверстия, нужно закрепить направляющий стержень 3 в верхнем положении арретирующим винтом 1. Затем измерительное приспособление разбирают, для чего снимают прижимающую капсулу 12, а затем крышку 11. Измерительный стержень с шаром 25 поднимают в верхнее положение, опустив центрирующие щипцы 14 и закрепляют его снова, когда кольцевая выточка (маркировка) на стержне будет на уровне верхнего среза щипцов 14.

Для наполнения корпуса измерительного приспособления испытуемым вязкотекучим материалом используется специальный наполняющий пресс (см. рис. 13). Принцип действия пресса основан на том. Что полимерный материал, загружаемый в корпус пресса, затем выдавливается через донное отверстие винтовым пуансоном в корпус измерительного приспособления.

Для наполнения корпус измерительного приспособления с открытым дном ввинчивается в донную часть наполняющего пресса, в котором уже имеется испытуемый материал. Винтовым пуансоном этот материал выдавливается малыми порциями в корпус измерительного приспособления до тех пор, пока движение пуансона не будет сильно тормозиться. Затем корпус наполняющего пресса отсоединяется от измерительного приспособления, донная резьба на обоих корпусах тщательно очищается от налипшего материала и корпус измерительного приспособления закрывается крышкой с резиновым кольцом, которая плотно поджимается прижимной капсулой 12. Измерительное приспособление подготовлено к началу испытания. Остаток испытуемого материала в наполняющем прессе удаляется и его можно использовать повторно, а корпус пресса тщательно очищается от материала.

Измерительное приспособление в собранном виде устанавливается в гнездо на крышке термостатирующего устройства и закрепляется накидной гайкой 17, верхняя часть измерительного стержня вводится в выемку направляющего стержня 3 и закрепляется винтом 2, при этом арретирующий винт остается в закрытом состоянии.

Для проведения испытания материалов при повышенных температурах необходимо включить термостат в электросеть и при достижении нужной температуры сделать выдержку в течение 15 мин., чтобы полимерный материал во всем объеме имел одинаковую температуру. Регулировка температуры вручную производится переключателем. Для автоматического контроля температуры обогревающей жидкости используется ультратермостат. Испытания при низких температурах (ниже 0°С) нужно вести с применением холодильного оборудования. По окончании времени выдержки (15 мин.) на площадку направляющего стержня устанавливаются гири до 1250 г (125 Н), а если нагрузка свыше 1500 г (150 Н), то на коромысло со штырьками подвешивают гири. Рычаг при этом не должен опираться на направляющий стержень, а фиксироваться стопором 27.

Перед началом испытания необходимо установить стрелку индикатора на 0 таким образом, чтобы стержень индикатора с магнитом на конце соприкасался с упорной площадкой направляющего стержня. Для этой цели открывают арретирующий винт 1, поддерживая направляющий стержень 3 рукой, и перемещают его вниз или вверх до тех пор, пока верхняя упорная площадка не соприкоснется со стержнем индикатора Арретирующий винт 1 закрывают. В таком состоянии консистометр подготовлен к измерению.

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

После темперирования материала при постоянной температуре проводят измерение следующим образом. Извлекают стопорный винт 27. Тогда рычаг с грузами опирается о верхнюю площадку направляющего стержня. Для начала измерения необходимо удалить центрирующие щипцы 14, отпустить арретирующий винт и одновременно включить секундомер. Замер пройденного шаром пути производится индикатором с точностью ±0,01 мм, большая стрелка индикатора фиксирует путь в сотых долях миллиметра, а малая стрелка - в миллиметрах. Максимальное расстояние перемещения шара равно 20 мм.

Нагрузка на материал устанавливается исходя из веса гирь и номеров штырей, на которых висят гири.

В комплект прибора входят два стержня с шарами диаметром 16 и 12,7 мм. Они позволяют расширить диапазон измерения вязкости в пределах, указанных в таблице.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: