Юрий Николаевич Цветков
198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7
Yuriy N. Tsvetkov
5/7, Dvinskaya str., St. Petersburg, 198035
Ярослав Олегович Фиактистов
198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7
Yaroslav O. Fiaktistov
5/7, Dvinskaya str., St. Petersburg, 198035
Цель работы — исследование возможности применения метода профилометрии для определения продолжительности инкубационного периода полимерных материалов при их испытании на кавитационный износ. На кавитационное изнашивание испытывали шесть полимерных материалов: оргстекло, фторопласт, полиэтилен низкого давления, капролон, полимер Thordon SXL и эпоксидный компаунд. Эксперименты проводили в пресной воде температурой 20 ± 3 °C на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе при частоте и амплитуде колебаний торца концентратора, равными соответственно 22 кГц и 28 мкм. Расстояние между торцом концентратора и торцевой поверхностью цилиндрических образцов устанавливали равным 0,5 мм. Периодически в процессе испытаний образцы взвешивали, оценивали шероховатость их изнашиваемой поверхности и строили зависимости потерь массы и среднего арифметического отклонения профиля от продолжительности испытаний. Кавитационное изнашивание полимеров так же, как и металлов, характеризуется наличием инкубационного периода, в течение которого отделение частиц износа практически отсутствует. Показано, что определение продолжительности инкубационного периода многих полимеров по зависимости потерь массы от времени испытаний отличается большой трудоемкостью, а из-за водопоглощения — большими погрешностями. Для сокращения времени и повышения точности определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания полимерных материалов предложено использовать метод профилометрии. Для этого в процессе испытаний на кавитационное изнашивание периодически измеряют среднее арифметическое отклонения профиля изнашиваемой поверхности. Продолжительность инкубационного периода находят по абсциссе точки, в которой нарушается монотонность и (или) гладкость графика — зависимости среднего арифметического отклонения профиля изнашиваемой поверхности от продолжительности кавитационного воздействия.
The possibility of using profilometry for determining the duration of the incubation period of polymeric materials upon their testing for cavitation wear is considered. Six polymeric materials were tested for cavitation wear: plexiglass, fluoroplastic, low-pressure polyethylene, caprolon, Thordon SXL polymer, and epoxy compound. All the polymers were tested in fresh water kept at 20 ± 3°C, using an ultrasonic magnetostrictive vibrator, the vibration frequency and amplitude of the device horn butt were 22 kHz and 28 μm, respectively. The distance between horn butt and the butt-end surface of the cylindrical polymer sample was set at 0.50 mm. The samples were periodically weighed during testing, the roughness of their worn surface was evaluated, and sample mass loss and arithmetical mean deviation of the assessed profile of its surface were plotted as a function of the test duration. Like the cavitation wear of metals, the cavitation wear of polymers is also characterized by the presence of an incubation period, during which the separation of the wear particles from the sample surface does not take place yet. It is shown, that determination of the incubation period from the dependence of the mass loss vs test duration distinguishes is rather laborious, and, moreover, is accompanied by large errors due to water absorption. The use of profilometry was proposed to shorten the time and increase the accuracy of the determination of the incubation period of the cavitation wear of polymers. The arithmetical mean deviation of the profile of the surface under study is measures periodically during testing for cavitation wear. The duration of the incubation period is determined using the dependence of the arithmetic mean deviation of the wear surface profile on the duration of the cavitation impact by the abscissa of the point, in which the monotony and(or) smoothness of the dependence (plot) is violated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.