СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2007 года по МПК G01N3/42 

Способ относится к области машиностроения и может применяться при контроле технологичности листового металла и изготовлении деталей, в частности, штамповкой в электровакуумном производстве (ЭВП) из полос молибдена и листов сплава ЦМ2А.

При штамповке - вырубке дисков из полосы молибдена марки МЧ по периметру вырубленных деталей возникают напряжения в металле, приводящие к частичной отбраковке деталей из-за расслоения. Полосы МЧ толщиной 0,4 мм поставляются по ТУ48-19-315-89 "Полосы молибденовые для электровакуумной промышленности неотожженные." Структура полос волокнистая. Механические свойства полос контролируются на прочность (σ_в), пластичность (δ) и глубину лунки по Эриксену при норме не менее 1,0 мм. Диаметр пуансона для выдавливания не указан.

Листы сплава ЦМ2А толщиной 0,8 мм поставляются по ТУ48-4206-04-00 "Листы специальные из молибденового сплава марки ЦМ2А" и контролируются на глубину лунки с применением пуансона диаметром 20 мм, норма не менее 6,8 мм. При штамповке чашеобразных деталей в местах утяжки нередко возникают поверхностные надрывы, по которым отбраковывают детали. Возникают также дефекты поверхности при токарной обработке. Вырубка дисков из МЧ или штамповка из ЦМ2А создают концентрацию напряжений, обуславливающую местные разрушения на деталях отдельных партий поставки металла.

Контроль металла на концентрацию напряжений отсутствует. За прототип взяты технические условия на листы ЦМ2А ТУ48-4206-04-00 со способом испытания глубины лунки пуансоном одного диаметра (20 мм).

Недостаток прототипа: не обеспечивается определение чувствительности к концентрации напряжений при оценке технологичности металла.

Задана изобретения: предложить способ определения чувствительности к концентрации напряжений, способствующий оценке технологичности листовых тугоплавких металлов с перекристаллизованной структурой.

Поставленная задача решается тем, что из образцов, испытанных пуансоном диаметром 20 мм с определением JE₂₀, изготавливают образцы размером 30×30 мм (по углам квадратов 90×90 мм), испытывают их пуансоном диаметра 8 мм, определяют JE₈, находят потерю глубины лунки ΔJE и выражают ее в процентах по формуле

Технический результат внедрения изобретения заключается в повышении технологичности металла, сокращении технологического брака и, за счет этого, сокращении расхода молибдена.

Для реализации способа выполняют операции.

1. Испытывают образцы размером 90×90 мм по Эриксену (ГОСТ 10510-80) пуансоном диаметра 20 мм и определяют глубину лунки JE₂₀ (мм). Результат усредняют.

2. По углам квадратов 90×90 мм методом ЭФО вырезают образцы размером 30×30 мм.

3. Испытывают образцы 30×30 мм пуансоном диаметра 8 мм и определяют глубину лунки JE₈ (мм), результат усредняют.

4. Находят потерю глубины лунки ΔJE при переходе с JE₂₀ на JE₈:

ΔJE=JE₂₀-JE₈ (по усредненным результатам), мм.

5. Чувствительность к концентрации напряжений находят в процентах как

Способ проверен практически при использовании полос МЧ и листов ЦМ2А в электровакуумном производстве.

ПРИМЕР 1. При изготовлении дисков из полосы МЧ 0,4 мм возникла необходимость оценить технологичность металла двух поставщиков, а именно чувствительность к концентрации напряжений.

Выполнили испытания полос 1-го и 2-го поставщика по предложенному способу - результаты в таблице 1. Металл 2-го поставщика больше, чем первого, теряет глубину выдавливания при смене пуансона: 37,9% - второго и 33,6% первого поставщика. При этом абсолютное значении глубины лунки JE₈ второго поставщика больше, чем первого: 4,68 и 3,88 мм соответственно. Но это испытание не дает сравнительной оценки чувствительности к концентрации напряжений (при пуансоне меньшего диаметра концентрация напряжений выше, чем большего).

Для производства ЭВП принят металл первого поставщика.

ПРИМЕР 2. При изготовлении штамповкой и токарной обработкой чашеобразных деталей из листов 0,8 мм ЦМ2A для изделий ЗВП разработан отжиг заготовок в соли вместо вакуумного. Необходимо было сравнить чувствительность к концентрации напряжений после этих способов отжига металла.

Выполнены испытания по Эриксену по предложенному способу - таблица 2.

Результат: ΔJE больше (опаснее)при отжиге вакуумном.

Выход годных деталей при штамповке и токарной обработке выше оказался после отжига в соли (57%) по сравнению с вакуумным (37%).

При использовании изобретения не требуется дополнительного расходования металла.

Таблица 1Чувствительность к концентрации напряжений при выдавливании по Эриксену пуансоном разного диаметра в зависимости от смены поставщика полос молибдена МЧПоказательПоставщик полос1-й2-йГлубина выдавливания пуансоном ⊘20 JE₂₀, мм5,857,54Глубина выдавливания пуансоном ⊘8 JE₈, мм,3,884,68Потеря глубины выдавливания при переходе с JE₂₀ на JE₈, ΔJE, %33,637,9Примечание:

Таблица 2Чувствительность к концентрации напряжений при выдавливании по Эриксену пуансоном разного диаметра в зависимости от способа отжига листов ЦМ2А под штамповку-вытяжкуПоказательОбразец, №Способ отжигавакуумныйв солиГлубина выдавливания16,67,1пуансоном ⊘2027,27,6JE₂₀, ммСреднее6,907,35 14,604,80 24,505,15Глубина выдавливания34,604,70пуансоном 0 8 мм44,604,65JE₈, мм5-5,08 64,755,01 74,30- 84,07- Среднее4,484,898Потеря глубины выдавливания-35,133,3при переходе с   JE₂₀ на JE₈,   ΔJE, %   Выход годных деталей ЭВП, % 3757

Способ может быть использован в области машиностроения, например в электровакуумном производстве при контроле технологичности и изготовлении деталей из полос и листов молибдена штамповкой. Сущность изобретения заключается в том, что на одних и тех же заготовках металла определяют глубину лунки по Эриксену с диаметром пуансона 20 и 8 мм, находят соответственно JE₂₀ и JE₈. Чувствительность к концентрации напряжений рассчитывают:

ΔJE(%)=.

Техническим результатом является возможность повышения технологичности металла, повышения выхода годных деталей и сокращения расхода металла. 2 табл.

Способ определения чувствительности и концентрации напряжений листового проката тугоплавких металлов, включающий изготовление и испытание образцов по Эриксену, определение глубины лунки и оценку технологичности металла при изготовлении деталей, отличающийся тем, что из образцов, испытанных пуансоном диаметром 20 мм с определением JE₂₀, изготавливают образцы размером 30×30 мм (по углам квадратов 90×90 мм), испытывают их пуансоном диаметром 8 мм, определяя JE₈, находят потерю глубины лунки ΔJE и выражают ее в процентах по формуле

ΔJE(%)=.