В статье дается описание устройства для измерения неровностей поверхностей низкомодульных искусственных листовых материалов.
Ключевые слова: устройство, низкомодульные материалы, поверхность, профиль, деформированное состояние.
In clause the description of the device for measurement of roughnesses of surfaces with the low module of artificial sheet materials is given.
Key words: device, low module of materials, surface, structure, deformed status.
С развитием современной технологии производства повышаются требования к показателям качества и долговечности искусственных материалов легкой промышленности. Качество поверхности оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства и внешний вид изделий из полимерных материалов типа искусственных и синтетических кож. Материал для верха обуви при обтяжечных и затяжных операциях подвергается пространственной многоосной деформации, при этом существенно изменяется рельеф поверхности: исчезновение рисунка тиснения, появление скрытых дефектов структуры, растрескивание. Поэтому исследование поверхности такого рода материалов представляет большой интерес и становится в последнее время предметом серьезных исследований, имеющих принципиальную важность для народного хозяйства.
Неровность поверхности является одной из основных геометрических характеристик качества поверхностного слоя материала. Для измерения неровности используются приборы в основном двух видов: бесконтактные, например, оптические и контактные – щуповые. Промышленное применение приобрел щуповой метод. Суть устройства приборов-профилографов контактного действия заключается в том, что по контролируемой поверхности перемещается игла с радиусом закругления 2-10 мкм, значительно меньшим, чем радиус закругления вершин микронеровностей колебания иглы в вертикальном направлении преобразовывается в электрические сигналы и регистрируется отсчетным устройством.
Как правило, профилографическим исследованиям подвергаются поверхности деталей машин, изделия из металлов, пластмасс и пр. Особенностью искусственных кож является их малый модуль по отношению к металлам, поэтому определение поверхностных свойств на стандартных приборах является проблематичным. Современные профилографы имеют большие усилия датчиков на исследуемый материал, что не приемлемо по отношению к низкомодульным искусственным материалам, а так же отсутствие возможности вести измерения в деформированном состоянии.
На кафедре технологии полимерных пленочных материалов и искусственной кожи МГУДТ разработано устройство для измерения неровностей листовых вязкоупругих материалов. Конструктивными особенностями прибора является его базирующий элемент в виде шара диаметром 100 мм, что позволяет измерять неровности поверхности материалов в свободном и деформированном состоянии. Скорость трассирования 314 мм/мин.
На рис. 1 представлено устройство, общий вид.
Рис. 1. Устройство для измерения неровностей листовых вязкоупругих материалов в свободном и деформированном состоянии
Устройство дает возможность вести измерения профилей поверхностей анизотропных листовых материалов под любым углом в диапазоне от 0 до 180о без замены образца. Результат достигается тем, что базирующий элемент, состоит из двух частей: нижней части, находящейся на валу, и прикрепленным к ней поворотным столиком с лимбом угла поворота, и верхней части со сферической поверхностью, которая совместно с узлом прижима исследуемого материала и поворотным столиком, представляет собой единую конструкцию, выполненную с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной оси базирующего элемента.
Устройство состоит из базирующего элемента (1, 2), который в свою очередь состоит из верхней части 1 со сферической поверхностью и нижней части 2, установленной на валу 3, и прикрепленным к ней поворотным столиком 4 с лимбом угла поворота, узла прижима, содержащего направляющие 5 и кольцевой зажим 6 для крепления образца материала 16 с помощью болтов 13 и гаек 14. Вал 3, находящийся на опорных стойках 15, связан посредством редуктора 7 с электродвигателем 8. На основании прибора 9 закреплена стойка 10 с подвижным кронштейном 11 и датчиком перемещения 12, которые представляют собой отсчетный узел.
Устройство работает следующим образом: круглый образец материала 16 помещают между пластинами кольцевого зажима 6, скрепление пластин производится с помощью болтов 13. Затем перемещают кольцевой зажим 6 с образцом материала вдоль направляющих 5 и фиксируют его посредствам закручивания барашковых гаек 14 по направляющим, тем самым происходит деформирование образца. Далее поворачивают образец материала с узлом прижима (5, 6) и верхней частью базирующего элемента 1 при помощи поворотного столика 4 на заданный угол, соответствующий исследуемому направлению. Опускают кронштейн 11 до соприкосновения щупа датчика 12 с поверхностью образца материала, включают электродвигатель 8, проводят трассирование материала под щупом датчика. После окончания измерения по данной выбранной траектории выводят щуп датчика из контакта с материалом, включают реверсивный ход электродвигателя для перемещения базирующего элемента в начальное положение. Затем поворачивают образец материала на заданный угол с помощью поворотного столика и вновь приводят контакт щупа датчика с материалом, включают электродвигатель. При этом происходит измерение неровности поверхности под необходимыми углами. Измерение неровности поверхности может фиксироваться на диаграммной ленте вторичного контрольно-самопишущего прибора (КСП-4) или ПЭВМ.
На рис. 2 отображен вид снятых профилограмм поверхности искусственной кожи СК-8 в свободном и деформированном состоянии.
Рис. 2. Профилограммы поверхности искусственной кожи СК-8:
а – в свободном состоянии; б – в деформированном состоянии
Таким образом, созданное устройство позволяет определить неровности поверхности низкомодульных искусственных материалов в свободном и деформированном состоянии под любым углом в диапазоне от 0 до 180о, дает возможность изучить скрытые дефекты анизотропных искусственных материалов, зависящие от направления и проявляющиеся в деформированном состоянии, а так же определить их взаимосвязь с технологическими параметрами получения искусственных материалов, что в конечном итоге отразится на повышении качества выпускаемой продукции.
- Литература:
ГОСТ 19300 – 86. Профилографы-профилометры контактные [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1986.
Суслов А.Г., Корсакова И.М. Назначение, обозначение и контроль параметров шероховатости поверхностей деталей машин [Текст]. – М.: МГИУ, 2010. -111 с.
3. Заявка 2011120381 Российская Федерация, МПК В 5/28 G 01 Устройство для измерения неровностей листовых вязкоупругих материалов [Текст]/ заявл. 23.05.11 – 5 с.
