УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗГИБ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ Российский патент 2008 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к устройствам (машинам) для испытаний металлов и может быть использовано для испытаний на изгиб образцов из листовой стали.

Механические свойства металлов (временное сопротивление, относительное удлинение, твердость и др.) определяются при статистических и динамических испытаниях. Для конкретных видов испытаний применяют соответствующие приборы и машины. Методы испытаний металлов достаточно подробно описаны, например, в книге B.C.Золотаревского «Механические свойства металлов», М., «Металлургия», 1983, с.146-202.

Методика испытаний листовой стали на изгиб регламентируется стандартом ГОСТ 14019-2003 «Материалы металлические. Методы испытаний на изгиб».

Известно устройство для испытаний на изгиб круглой прутковой стали с помощью перемещаемого по вертикали пуансона с оправкой, содержащее опорные рамки с V-образной рабочей поверхностью, а сменная оправка выполнена в виде сектора круга заданного радиуса и ее контактная поверхность выполнена с желобом, радиус которого равен радиусу прутка (см. пат. РФ №2250448, кл. G01N 3/08, опубл. в БИ №11, 2005 г.).

Однако это устройство неприемлемо для испытаний на изгиб образцов листовой стали.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является устройство (приспособление) для испытаний на изгиб образцов листовой стали по французской заявке №2624605, кл. G01N 3/20, опубл. 16.06.89 г.

Это устройство содержит горизонтальные прямоугольные плиты с изгибающими опорами и вертикальные направляющие колонны и характеризуется тем, что нижняя плита - фундаментная и неподвижная, а верхняя - подвижная, с двумя изгибающими опорами, причем верхняя плита уравновешивается массой противовесов, подвешенных на тросах с помощью блоков.

Недостатком известного устройства является относительная сложность его конструкции (наличие противовесов с блоками и тросами), а также необходимость приложения дополнительного усилия для перемещения противовесов при движении верхней плиты вниз (при изгибе образца). Это усложняет устройство и его эксплуатацию, повышая тем самым трудозатраты на испытания.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение трудозатрат на испытания листовой стали.

Для решения этой задачи устройство для испытаний на изгиб, содержащее горизонтальные прямоугольные плиты с изгибающими опорами и вертикальные направляющие колонны, при этом нижняя плита - фундаментная и неподвижная, а верхняя - подвижная и с отверстиями для колонн, в отличие от ближайшего аналога выполнено с двумя колоннами и дополнительно содержит верхнюю плиту, закрепленную на колоннах, с резьбовым отверстием - гайкой для винта перемещения подвижной плиты, на которой размещена одна изгибающая опора, и эта плита содержит подшипники качения около отверстий для ее центрирования и движения вдоль колонн, а две изгибающие опоры на фундаментной плите выполнены с возможностью изменения расстояния между ними, расстояние "l" между изгибающими опорами на фундаментной плите может изменяться в зависимости от толщины изгибаемой стали S и радиуса изгиба r и l=(2r+3S)±0,5S, мм.

Приведенная зависимость для "l" является рекомендуемой по вышеупомянутому ГОСТ 14019-2003.

Сущность заявляемого технического решения заключается в усовершенствовании конструкции устройства для испытаний на изгиб, а именно добавлена еще одна неподвижная плита, служащая опорой для винта перемещения (это позволяет значительно точнее перемещать плиту и возвращать ее в исходное положение); подвижную плиту можно центрировать с помощью подшипников качения, и на ней установлена только одна изгибающая опора; расстояние между такими опорами на фундаментной плите может изменяться. Совокупность этих усовершенствований обеспечивает снижение трудозатрат на испытания.

Заявляемое устройство схематично показано на чертеже (стрелки - направления перемещения подвижной плиты).

На нижней фундаментной плите 1 закреплены две круглые колонны 2 и установлены две изгибающие опоры 3, расстояние "l" между которыми можно изменять за счет передвижения их в щелевом отверстии 4. В нужном положении эти опоры стопорятся гайками 5. Подвижная плита 6 снабжена отверстиями 7, через которые проходят колонны 2; на этой же плите установлены подшипники качения 8 таким образом, чтобы их внутреннее кольцо крепилось к плите, а наружное касалось поверхности колонн и свободно вращалось при подъеме - опускании плиты. С нижней стороны плиты 6 закреплена изгибающая опора 9, ось которой совпадает с серединой расстояния "l" между опорами 3 плиты 1. Все изгибающие опоры выполнены с рабочими концами, закругленными по заданному радиусу r (возможен вариант их исполнения со сменными рожками, диаметр которых равен 2r).

В подвижной плите 6 закреплен (с возможностью вращения в ней) конец винта 10 перемещения этой плиты по вертикали. Винт 10 входит в отверстие - гайку 11 верхней плиты 12, закрепленной на колоннах 2. Привод винта может быть как ручным, так и механическим.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый листовой образец 13 толщиной S укладывается на опоры 3 и фиксируется планками 14 по своим боковым кромкам (не показаны); расстояние между опорами: l=(2r+3S)±0,5S, мм. При необходимости производится центрирование подвижной плиты 6 с помощью подшипников 8. Винтом 10 осуществляется перемещение плиты 6 и укрепленной на ней изгибающей опоры 9 до соприкосновения последней с испытуемым образцом 13 - начинается его изгиб на требуемый угол. По окончании испытаний подвижная плита поднимается в исходное положение.

Опытную проверку предлагаемого устройства производили в Центральной лаборатории контроля ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью опробовались два варианта устройства - с подшипниками качения на подвижной плите и без них. При использовании плиты с подшипниками никаких затруднений при испытаниях не наблюдалось и все образцы квалифицировались как прошедшие испытания. Отсутствие же указанных подшипников, во-первых, в отдельных случаях приводило к нарушению плавного перемещения подвижной плиты вследствие ее перекосов и, во-вторых, из-за этих перекосов (т.е. ненадлежащего центрирования плиты) отсутствовала параллельность друг другу концов изгибающих опор, что привело к квалификации до 7% образцов как непрошедших испытания. В результате этого требовалось дополнительная настройка устройства и дублирование испытаний с соответствующим увеличением трудозатрат.

Устройство, выбранное в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялось ввиду очевидности его более сложной конструкции. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ, проведенный в Центральной лаборатории контроля ОАО «ММК», показал, что использование заявляемого устройства при испытаниях на изгиб листовой стали позволит снизить затраты на их проведение не менее чем на 15%.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Устройство для испытаний на изгиб листовой стали толщиной 0,4...4,0 мм имеет вид, показанный на чертеже.

Основные параметры устройства

Полная высота Н=350 мм; толщина фундаментной плиты h=50 мм, ширина двух других плит В=300 мм, длина подвижной плиты L_п=520 мм, двух других - 40 мм, ширина плит В=300, длина подвижной плиты L_п=520 мм, двух других плит L_н=500 мм; диаметр колонн 50 мм; ход подвижной плиты по вертикали 190 мм; диаметр винта перемещения 22 мм, его резьбовой части (и отверстия в верхней плите) - 22 мм, шаг трапецеидальной резьбы 5 мм; подшипники качения - серия 203; высота изгибающих опор - 70 мм, их длина - 110 мм, ширина - 20 мм; радиус изгиба r=1...6 мм, расстояние между изгибающими опорами фундаментной плиты l=(2r+3S)±0,5=[2(1...6)+3(0,4...4)]±0,5(0,4...4)=3,4...26,0 мм.

Привод винта перемещения - от электродвигателя.

Изобретение относится к устройствам (машинам) для испытаний металлов, в частности для испытаний на изгиб образцов из листовой стали. Основная задача, решаемая изобретением, - снижение трудозатрат на испытания. Предлагаемое устройство содержит горизонтальные прямоугольные плиты с изгибающими опорами и вертикальные направляющие колонны, при этом нижняя плита - фундаментная и неподвижная, а верхняя - подвижная и с отверстиями для колонн, и отличается тем, что выполнено с двумя колоннами и дополнительно содержит верхнюю плиту, закрепленную на колоннах, с резьбовым отверстием - гайкой для винта перемещения подвижной плиты, на которой размещена одна изгибающая опора, и эта плита содержит подшипники качения около отверстий для ее центрирования и движения вдоль колонн, а две изгибающие опоры на фундаментной плите выполнены с возможностью изменения расстояния между ними, расстояние "l" между изгибающими опорами на фундаментной плите может изменяться в зависимости от толщины изгибаемой стали S и радиуса изгиба r и l=(2r+3S)±0,5S, мм. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для испытаний на изгиб листовой стали, содержащее горизонтальные прямоугольные плиты с изгибающими опорами и вертикальные направляющие колонны, при этом нижняя плита - фундаментная и неподвижная, а верхняя - подвижная и с отверстиями для колонн, отличающееся тем, что устройство выполнено с двумя колоннами и дополнительно содержит верхнюю плиту, закрепленную на колоннах, с резьбовым отверстием - гайкой для винта перемещения подвижной плиты, на которой размещена одна изгибающая опора, и эта плита содержит подшипники качения около отверстий для ее центрирования и движения вдоль колонн, а две изгибающие опоры на фундаментной плите выполнены с возможностью изменения расстояния между ними.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние "l" между изгибающими опорами на фундаментной плите изменяется в зависимости от толщины изгибаемой стали S и радиуса изгиба r и l=(2r+3S)±0,5S, мм.