2.5. Установка для термомеханических исследований

Приборы и материалы. Термомеханическая установка для исследований при статической нагрузке. 2. Микрометр. 3. Испытуемый образец.

Испытуемый полимерный образец представляет собой диск диаметром 7 мм и толщиной 0,5 ÷ 0,8 мм.

Блок-схема термомеханической установки для исследований при статической нагрузке приведена на рис. 2.11. Испытуемый полимерный образец (3) помещается в рабочую ячейку (2) на поверхность опорного пуансона (1). Нагрузка на образец передается через индентор (5) с помощью закаленной пластинки, которая крепится на консоли (7), через закаленный шарик (8). Величину нагрузки регулируют грузами (11). Измерение деформации сводится к определению величины линейного перемещения индентора, связанного с механотронным преобразователем малых перемещений 6МХ5С, имеющим общий катод косвенного накала и два подвижных анода в металлостеклянном оформлении и предназначенный для прецезионных измерений линейных перемещений в диапазоне ± 1 мм.

Остальные элементы измерительной схемы представляют собой мост постоянного тока, состоящий из резисторов, включенных в анодные цепи механотрона, источника анодного питания на 12 В, включенного в одну из диагоналей моста, и электронного потенциометра КСП-4, включенного в другую диагональ. Линейность выходной характеристики измерительной схемы (не хуже 1%) достигается подбором значений сопротивлений анодных нагрузок, которые в 1,5 ÷ 2 раза превышают внутреннее сопротивление механотрона (2 кОм). В качестве источника анодного напряжения может быть использован источник питания постоянного тока стабилизированный Б5-50. Нестабильность анодного напряжения не превышает 0,5%. Для калибровки механотрона используют концевые меры длины.

Режим нагрева задается с помощью электронного регулятора температуры, питающего нагреватель (10). Для обратной связи между стенкой рабочей ячейки и нагревателем наматывается медный термометр сопротивления, или в тело рабочей ячейки вводится дополнительная регулирующая термопара. Температуру образца измеряют медь-константановой термопарой (9), размещаемой в теле рабочей ячейки на уровне образца. Градуировка термопары производится по реперным точкам в разных режимах нагрева. Для учета поправки на тепловое расширение рабочей ячейки, пуансона и индентора производится тарировка рабочей системы проведением эксперимента в отсутствие образца. Полученная при этом температурная зависимость реакции механотрона табулируется и в качестве поправки вносится в результат термомеханических измерений испытуемого образца.

Обработка результатов. Деформация при пенетрации характеризуется глубиной Δh проникновения индентора в тело образца c учетом поправки на тепловое расширение рабочей системы и выражается в процентах к исходной толщине образца h₀:

(2.7)

Температурная зависимость ε = f(T) и представляет собой термомеханическую кривую.

Если переход из одного физического состояния в другое происходит с выделением или поглощением тепла, скачкообразным изменением объема, его относят к фазовым переходам. В нашем случае фазовые переход определяет процесс плавление-кристаллизация полимерного материала.