Устройство для определения структурно-пластической прочности пластифицированных порошковых материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для определения структурно-пластической прочности пластифицированных порошков и прессовок,с Целью изобретения является расширение технологических возможностей. На фиг. 1 схематично представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство состоит из конического инден- Ю тора 1, связанного с механизмом 2 нагружения. На опорной плите 3 установлена матрица 4 с отверстием 5 на боковой поверхности, матрица установлена горизонтально. Внутри матрицы расположены два пуансона 6, на внутренних торцовых поверхностях 7 которых имеются центрирующие углубления 8 для фиксации сферических элементов 9. Сферические элементы упираются в пластины 10, боковые поверхности 11 которых выполнены бочкообразными 20 и имеют с внутренней поверхностью матрицы 12 линейный контакт. Устройство работает следующим образом. Пластифицированный порошок (или прес совка) помещается внутрь матрицы 4 между пластинами 10. При этом порошок за- 25 сьшается через отверстие 5 в боковой поверхности матрицы, а если исследуегся предварительно спрессованный брикет, то его помешают на место, перемещая в осевом направлении матрицы. Затем устанавливают на торцовых поверхностях пуансонов 6 сферические элементы 9 и помещают пуансоны внутрь матрицы с противоположных сторон. После этого к пуансонам прикладывают нагрузку Р, при этом в образце создается необходимое напряженное состояние. Под действием известной нагрузки F конический индентор вдавливают в исследуемый материал (образец) до полного прекращения движения индентора. Затем при помощи измерительного микроскопа измеряют диаметр отпечатка вдоль образующей боко- Q вой поверхности образца. Глубину нагружения конуса определяют по формуле где счи где ния мал мес ца, а к где мен те ны ван пом нас ные из стр в т t, d-i,,У Л - глубина погружения конуса в образец;d - диаметр отпечатка, измеренный вдоль образующей боковой поверхности образца; Ф -угол при верщине конуса. Пластическую прочность структуры растывают по формуле Тш ФТ72 тш-пластическая прочность структуры образца; /Сф - постоянная конуса; F - нагрузка на конус. J, n-tg /2 Напряженное состояние в месте внедреконуса определяется совокупностью норьного и касательного напряжений. Если то внедрения находится посередине образ то нормальное напряжение й-.. асательное напряжение на глубине h 32 хрР, . ,, и. - Q ё t- 1 Vр. ) Р-осевая нагрузка на образец; D -диаметр образца; хо - смешение шариков относительно оси матрицы в радиальном направлении; f- длина образца. Из приведенных формул видно, что изяя величины Хо и Р, можно получить в месизмерения любое соотнощение нормальи касательных напряжений. Пример. Медный порощок, пластифицироный парафином (6 мас.% парафина), ещают в матрицу устройства свободной ыпкой. Затем в нем создают различнапряженные состояния и при каждом них измеряют пластическую прочность уктуры. Результаты измерения приведены аблице. Из таблицы видно, что пластическая прочность структуры смеси увеличивается с увеличением нормальных напряжений и уменьшается с увеличением касательных напряжений. Прочерком обозначены напряженные состояния, вызывающие разрушение образца. Для случая, когда нормальных и касательных напряжений нет, указана пластическая прочность структуры порошка в ненапряженном состоянии (величина, измеряемая известным пластомером). Видно, что пластическая прочность структуры, измеренная в ненапряженном состоянии, значительно меньше, чем при наличии нагрузки. Так, с приложением нормальных напряжений, равных 5 МПа, пластическая прочность возрастает в 2000 раз. Таким образом, устройство позволяет расширить технологические возможности при определении реологических параметров пластифицированных порошковых материалов. Оно позволяет измерять пластическую прочность порошков и прессовок, находящихся в сложно напряженном состоянии. Это обеспечит возможность точного расчета необходимого усилия выдавливания при таких способах формования порошков, как мундштучное прессование и выдавливание на червячных прессах. При прессовании брикетов в жестких пресс-формах становится возможным точно рассчитать усилие выпрессовки. Точное знание необходимых усилий позволит более рационально использовать имеюш,ееся оборудование и лучше проектировать новое. Станет возможным более точное прогнозирование свойств (плотности, прочности, качества поверхности) получаемых изделий, а также получение изделий с заданными свойствами. Формула изобретения Устройство для определения структурнопластической прочности пластифицированных порошковых материалов, включающее конический индентор и механизм нагружения, отличающееся тем, что, с целью расширения техн.апогических возможностей, оно снабжено цилиндрической матрицей с пуансонами. сферическими элементами и пластинами, на ОДНОЙ из боковых поверхностей матрицы выполнено отверстие для индентора, на внутренних торцовых поверхностях пуансонов выпатнены углубления для фиксации сферических элементов, каждый сферический элемент размещен между пластиной и пуансоном.