СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСКЛЕПЫВАЕМОСТИ ПРОВОЛОКИ И ЗАКЛЕПОК Российский патент 1994 года по МПК B21J15/00 G01N3/08 

Изобретение относится к исследованию деформируемости материалов, в частности к определению расклепываемости проволоки и заклепок из металлов и сплавов.

Известен способ определения расклепываемости материала проволоки и заклепок [1].

В данном способе образец длиной, равной отрезку, идущему на образование замыкающей головки, нагружают осевым усилием до степени деформации, необходимой для формообразования данной головки. Если при этом на боковой поверхности головки не появились трещины, то делают вывод, что проволока (заклепка) обладает достаточной расклепываемостью. Если трещины появились, то считается, что данная проволока (заклепка) испытание на расклепываемость не выдержала.

Недостатком данного способа является его осуществление при одной степени деформации, в частности для сплава В65 деформации, определяемой длиной стержня, равной 1,2 d для заклепки и 1,4 d для проволоки при высоте замыкающей головки (0,4-0,5) d, где d - диаметр проволоки (стержня заклепки). Это приводит к несоответствию деформации при испытании на расклепываемость и деформации при клепке тех или иных узлов (агрегатов) в промышленных условиях.

Недостаточная точность известного способа проявляется и при приложении усилия клепки: перекос, неперпендикулярность, "свал" и т.п. Способ не выявляет надежно деформируемость материала проволоки, заклепок и недостаточно точен и надежен при исследовании технологических факторов, влияющих на расклепываемость.

Цель изобретения - повышение точности определения расклепываемости материала проволоки и заклепок применительно к реальным условиям клепки.

Это достигается тем, что определение расклепываемости производится путем установления напряжения (σ_i) при требуемой (при клепке) степени деформации проволоки (заклепки) ε_i. Образец проволоки или заклепки, длиной, идущей на образование замыкающей головки, нагружается по оси (осевое усилие) до степени деформации при клепке и определяются возникающие напряжения σ_i . Расчет напряжения σ_iосуществляется по формуле:
σ_i=4 L_i˙P_i/π d_о²˙L_о , (1) где L_o - первоначальная длина образца проволоки (стержня заклепки), идущая на образование замыкающей головки;
L_i - длина образца при степени деформации ε_i;
d - начальный диаметр проволоки (заклепки);
Р_i - осевое усилие при деформации ε_i.

Возможен при необходимости набор σ_i при различных степенях деформации ε_i (деталей, узлов), например, от 40 до 80%; от 20 до 60% и т.д.

О расклепываемости материала при данной степени деформации ε_i судят по величине напряженияσ_i.

Возможна также оценка расклепываемости по критической и рабочей степени деформации материала проволоки (заклепок).

ε_iкр- критическая степень деформации, при которой начинают образовываться трещины, надрывы на проволоке (заклепках) при воздействии осевого усилия.

ε_iр- рабочая степень деформации, рекомендуемая при клепке (не более) и определяемая по формуле:
ε_iр= K˙ε_iкр , (2) где К - эмпирический коэффициент (для алюминиевых сплавов равный 0,87-0,95).

При необходимости ужесточения методики (условий) испытаний на расклепываемость используется цилиндрический образец с канавкой (типа риски), радиусом, устанавливаемым эмпирически для разных металлов и сплавов, размеров проволоки и заклепок в интервале 0,001-0,05 d_o .

Данный способ повышает точность, надежность определения расклепываемости применительно к условиям клепки. Это позволяет более надежно отбраковывать материал с пониженной способностью к деформации при тех или иных ε_i при клепке. Способ позволяет более надежно оптимизировать технологию изготовления проволоки, заклепок и их клепки, уменьшить брак при клепке заклепок.

Способ осуществляется следующим образом. Требуемое для испытаний на расклепываемость количество образцов проволоки (заклепок) отбирают в соответствии с требованиями действующей документации. Например, от партий А,Б и В проволоки диаметром 6 мм сплава В65 отбирают по шесть образцов и 12 штук заклепок размером 6 х 20 мм, изготовленных из проволоки партий А, Б и В (см. табл.1). Образцы помещаются в специальное приспособление, обеспечивающее параллельность торцов проволоки, установки закладной головки и торца заклепочного стержня. Прикладывают осевое усилие любым пуансоном, например, на прессе, на машине для механических испытаний со скоростью, близкой к развиваемой при клепке, и регистрируют требуемые параметры деформирования. Для партий проволоки и заклепок из сплава В65 деформирование проводили на установке FPZ - 110 с регистрацией осевого усилия Р_i при одной или разных степенях деформации ε_i и L_i. Расчет текущего напряжения σ_i в образцах определяли по формуле (1) при степени деформации, применяемой при клепке конкретного узла (например, 65% ). При необходимости использования материала проволоки (заклепок) при разных условиях клепки определяется по формуле (1) набор σ_i и ε_i .Расчетσ_i возможен на ЭВМ. Для проволоки из сплава В65 использовали "Robotron - 1715".

Полученные результаты приведены в табл.1.

Устанавливаются допустимые для каждой партии испытываемого материала значения σ_i, по которым отбраковываются партии с пониженной способностью к деформации или используются при небольших ε_i при клепке. Например, для проволоки сплава В65 партии А при ε_i = =55% и ε_i = 60%, σ_i= 515 и 522 МПа. Значение σ_i= 520 МПа для данного материала является критическим, так как при более высокой степени деформации ε_i = 65% начинают образовываться трещины, т.е. ε_iкр= 65%, а ε_iр согласно формуле (2) равно 58%.

В цеховых условиях клепка заклепок 6 х 20 мм осуществлялась со степенью деформации ε_i , равной или более 60%, что сопровождалось образованием трещин (табл.1). Партия Б более пластична и σ_i= 485 МПа достигается при степени деформации 70%, а начало образования трещин имеет место при ε_i = 75%, т.е. ε_iкр = 75% , а по формуле (2) ε_iр = 67%. При клепке узлов в промышленных условиях трещин не образуется. Аналогичным образом для партии В σ_i = 525 МПа достигается при ε_i = 65%, ε_iкр = 70%, а ε_iр = 63%. При клепке в промышленных условиях заклепок партии В образуются трещины, так как ε_i в промышленных условиях было более 65%.

При испытании образца с канавкой значения σ_i ниже, но общие закономерности зависимости σ_i = f (ε_i ) остаются. При испытании на расклепываемость испытываемой проволоки и заклепок известным методом материал партии А образует трещины, а партии В нет. При этом стандартная методика не позволяет определить влияние ε_i , установить значения σ_i и допустимые при клепке ε_iр .

Значения критические σ_iкр , ε_iкр индивидуальны для каждого сплава (партии) и диаметра проволоки и устанавливаются путем набора и анализа статистических данных.

Данный способ определения расклепываемости позволяет оценить влияние факторов технологии и провести их оптимизацию. Например, оптимизация режимов термической обработки заклепок из сплава В65 по величине σ_i при рабочих ε_iпоказана в табл. 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый способ оценки способности к расклепу материала проволоки (заклепок) отличает по σ_i различные режимы старения, позволяя рекомендовать среди стандартных режимов 90^оС, выдержка 7 ч, а также отметить большие преимущества специального опытного режима. Известный способ испытания на расклепываемость не позволяет уловить эти отличия. При всех исследованных режимах термообработки - трещин в образцах данной партии проволоки (заклепок) при испытании по известному способу не наблюдается.

Таким образом, предлагаемый способ определения расклепываемости более точен, надежен и приближен к условиям клепки.

Использование: исследование деформируемости материалов, определение расклепываемости проволоки и заклепок из металлов и сплавов. Сущность изобретения: испытывают образец проволоки (заклепки) длиной равной отрезку, идущему на образование замыкающей головки заклепки в узле в цеховых условиях. Образец подвергают воздействию осевого усилия со степенью деформации ε_i , равной степени деформации при клепке в цеховых условиях. Определяют возникающее напряжение σ_i , которое вместе с критической и рабочей степенью деформации ε_iкр и ε_ip является критерием способности материала к расклепываемости при клепке в цехе данного узла (агрегата). Напряжение σ_i определяют по указанной формуле. При испытаниях может быть использован образец с канавкой радиусом, равным 0,01 - 0,05 d_o (типа риска), идущей по поверхности параллельно оси проволоки (заклепки). 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСКЛЕПЫВАЕМОСТИ ПРОВОЛОКИ И ЗАКЛЕПОК из металлов и сплавов, включающий приложение осевого усилия к образцу длиной, необходимой на образование замыкающей головки, деформирование до степени деформации, равной степени деформации при клепке, и регистрацию параметров деформирования для оценки расклепываемости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности применительно к реальным условиям клепки, в качестве критерия расклепываемости выбирают напряжения σ_i , возникающие при степени деформирования до степени деформации при клепке, определяемые по формуле
σ_i=(4L_i˙P_i) / (πd₀²˙L₀) ,
где L_i - длина образца при степени деформации ε_i ;
L₀ - начальная длина образца, необходимая на образование замыкающей головки;
d₀ - начальный диаметр заклепки (проволоки);
P_i - осевое усилие при степени деформации ε_i .2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на боковую поверхность образца параллельно его оси предварительно наносят канавку типа риски радиусом (0,001 - 0,05)d₀. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что степень деформации при клепке устанавливают из соотношения
ε_ip= kε_iкp ,
где K - эмпирический коэффициент,
ε_iкp - критическая степень деформации.