Способ определения зоны подавления разрывов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/28 

Изобретение относится к исследованию прочностных и пластических свойств материалов в поверхностных слоях и в объеме, а именно к способам исследования трещинообразования в материале и подавления этого явления, и может быть использовано для оценки штам- пуемости малопластичных материалов. и их поведения в тяжело нагруженных конструкциях.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний за счет обеспечения равномерного обжатия о

Способ основан на том, что стабильность процесса подавления разрывов материала определяется напряженно-деформированным состоянием в приторцо- вой зоне, в которой для подавления разрывов материала необходимо сконцентрировать сжимающие напряжения. Использование образцов с плоским торцом без фасок и скруглений по пери-. 1метру и с боковой выточкой и обжатие их по периметру на участке, равном глубине вдавливания индентора, позволяет создать условия подавления разрывов материала от воздействия концентраторов напряжений. При этом увеличивается информативность проведенных испытаний, так как появляется возможность исследовать влияние боковых выточек на зарождение и развитие трещин на этих участках образцов„

Ф

СП

4ь

00

Выполнение боковой выточки также необходимо для обеспечения условий снижения деформирующего усилия.

На фиг. 1 показано положение ин- дентора перед его внедрением и исходный образец испытуемого материала, запрессованный по приторцовому бурту В обойму; на фиг. 2 - то же, после Внедрения индентора в промежуточный Образец исследуемого материала.

Индентор 1 имеет клинообразные ребра, служащие инициаторами концентрации напряжений в материале в углах выдавливаемого углубления. Исход- ные образцы исследуемого материала меют боковую выточку, образующую Шейку, приторцовый бурт и заходный участок образца. В отверстие образца 2 помещается стержень 3. Для обжа- тия образцов 2 испытуемого материала Используются известные конструкции: механические, гидравлические, в виде сходящихся плашек и др. Наиболее просто осуществить обжатие образцов по периметру путем их запрессования или установки по посадке с натягом в обойме 4.

Исходный образец 2 выполняют с плоским торцом без фасок и скругле- ний по периферии, с боковой выточкой, образующей шейку и приторцовый бурт высотой, равной глубине в недрения индентора 1 (фиг. 1). Исходный образец 2 помещают в обойму 4, обеспечи- вающую его направление, центрирование и обжатие по цилиндрической поверхности бурта в пределах упругих деформаций. В технологическое отверстие образца 2 помещают стержень 3 и внедряют индентор 1 на глубину, равную высоте бурта образца 2. При отсутствии трещин в образце 2 исполь - зуют второй и другие образцы с высотой бурта, последовательно уменьшаю- щейся до минимальной (фиг. 2).

При наличии трещин в шейке образца 2 используют образцы с последовательно увеличивающимся диаметром шейки или высотой бурта до таких раз- меров, при которых трещины в образце не появляются.

При наличии трещин в углах выдавленной полости, на торцовой поверхности образца и в его шейке дальней- шие испытания образцов не проводятся, так как предложенными приемами устранить трещиноо бразование в образцах с такими физико-механическими свойствами невозможно.

На изделиях или деталях, работающих в аналогичных проведенным исследованиям условиях нагружения, для обеспечения подавления разрывов обжатия по диаметру (периметру в общем случае) достаточно проводить их от торца на высоту, равную высоте бурта образца материала, при которой разрывы и трещины при испытаниях не возникали.

В изделиях или деталях, имеющих боковую выточку и работающих в аналогичных проведенным испытаниям условиях нагружения, для обеспечения подавления разрывов размеры их бурта и выточки необходимо выбирать с учетом результатов тех испытаний, при .которых трещины в материале не возникали.

Экспериментально установлено, что напряженно-деформированное состояние материала образца при соотношении

-л

где D - диаметр приторцового бурта образца, мм;

d - приведенный диаметр индентора, мм,

можно принять без больших погрешностей одинаковым с деформируемым телом больших размеров при соотношении

2 4 5-5 dh 5

где DU - диаметр деформируемого тела d - приведенный диаметр нагрузки или инструмента,, Моделирование процессов трещино- образования в деформируемых телах, нагруженных при соотношении

3й «4.5-5, d«

должно выполняться при условии соблюдения геометрического подобия натуральных размеров деформируемого тела и нагрузки (инструмента), и образца для лабораторных испытаний, и индентора, т,е0 при.

2 - -- Зк dn

Использование образцов исследуемого материала с боковой выточкой

51651148

вести исследование трещино- ия и его подавления в малом материале как в его поых слоях, так и в объеме, ости от соотношения

. Ы . °ш

ha d

В UH

диаметр образца испытуемого материала;

приведенный диаметр инден- тора, площадь которого равна площади его поперечного сечения;

диаметр приторцового бурта испытуемого материала; высота приторцового бурта; глубина вдавливания инден- тора;

диаметр шейки образца, образованный боковой выточкой„ м е р. Исходные образцы ис

о отожженного материала 2 ют в виде цилиндра

15

20

25

10

т

выточ058 о оз 010 х55 с боковой кой, образующей шейку и приторцовый бурт. Торцы образцов шлифуются, фаски и скругления по их периферии не выполняются. Индентор 1 имеет форму шестигранника с размерами поперечного сечения 8 15-25 мм, равного диаметру вписанного круга. Он выполняется из стали Р18 и закаляется до 58-60 HRC. Обойма 4 с размерами

ф ЮОх 058+0-0 х60 мм изготовляется из стали 40Х, закаленной до 40-46 HRC. Стержень 3 изготовляется 010 из стали У8Ао Испытания проводятся на прессе мод П7636 при скорости рабочего хода ползуна не более 2,0-2,7 мм/с. Проводится серия испытаний материалов марок Р6М5, Р6МЗ, Р18, ШХ12, 40Х, УЮА, сталь 45 и других инструментальных и конструкционных сталей и сплавов Д16Т, 29НК, АМц и др.

Исходные образцы этих материалов имеют фаску 3 х 45° по периферии торца и бурт высотой 10 мм, запрессовываются в обойму по высоте бурта. При вдавливании индентора на глубину 38 мм появляются трещины в углах выдавленного углубления, начиная с поверхности торца образцов„ Из этих экспериментов сделаны выводы о необходимости выполнения образцов без фасок и скруглений по периферии торца о

5

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Исходный образец из исследуемого материала выполняется с плоским .торцом без фасок и скруглений по периферии с выточкой, образующей шейку 52 и приторцовый бурт образца высотой 10 мм. При вдавливании индентора на глубину 10 мм трещины в углах выдавливаемого углубления и на боковой поверхности образцов не появляются ,

Второй образец из исследуемого материала выполняется с боковой выточкой, образующей шейку 052 и приторцовьй бурт образца высотой 3 мм При вдавливании индентора на глубину 10 мм трещины в углах выдавливаемого углубления и на наружной боковой поверхности шейки не наблюдаются.

Исходный образец испытуемого материала выполняется с глубокой боковой выточкой, образующей шейку 38 и приторцовьй бурт высотой 10 мм. При внедрении индентора на глубину 10 мм на боковой поверхности шейки образца появляются трещины.

Исходный образец материала с глубокой боковой выточкой, образующей шейку ф 38 и приторцовый бурт высотой 25 мм, испытывается при внедрении индентора на глубину 10 мм. Трещины на боковой поверхности шейки образца, в углах выдавленного углубления и в других местах образца не возникают.

На основании проведенных испытаний сделаны выводы о том, что существует большая группа малопластичных материалов, в которых возможно найти зону подавления разрывов материала даже при воздействии концентраторов напряжений и деформаций.

После запрессования образца по бурту высотой 10 мм в обойму вдавливается инденторо Уже на глубине 3 мм в углах выдавливаемого углубления, вне углов на поверхности торца и на шейке появляются трещины, распространяющиеся в глубину образца Аналогичные испытания, проведенные с использованием пластических прижимов обжатия образцов без боковой выточки по всей высоте, также позволяют исключить разрывы в материале.

Из результатов экспериментов сделаны выводы, что существует группа металлов, в которых создать условия подавления разрывов предложенным путем невозможно. Это хрупкие при нор мальных условиях материалы Формула изобретения

1 о Способ определения зоны подавления разрывов в малопластичных материалах при деформации вдавливания и раздачи, по которому испытывают цилиндрические образцы с осевым сквоз-,

1

ным отверстием, размещают в отверстии каждого образца стержень, а с противоположной стороны воздействуют н4 образец в области отверстия ин- д нтором с клиновыми ребрами и од- нфвременно обжимают образец, о т

личающий ся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний, используют образцы с буртами различной высоты, обжатие образцов осуществляют по цилиндрической поверхности бурта, а о зоне подавления разрывов судят по минимальной высоте бурта образца, при которой в образце не возникает трещин

2 о Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, обжатие осуществляют путем запрессовки бурта образца в обоймуо

Изобретение относится к исследованию пластичности и конструкционной прочности малопластичных материалов, а именно трещинообразования в материале и его подавления. Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытаний.Используют образцы с приторцовым буртом и плоским без фасок торцом,причем исходный образец имеет высоту бурта,равную глубине внедрения индентора. Бурт обжимают по периметру. После внедрения индентора фиксируют факт появления разрывов, по которым судят о хрупкости материала. При отсутствии трещин в образце используют второй и другие образцы с последовательно уменьшающейся высотой приторцового бурта, а при наличии трещин в шейке образца - с последовательно увеличивающейся высотой приторцового бурта„Испытание ведут до тех пор, пока не будет выявлена минимальная высота приторцового бурта, при которой не появляются трещины, соответствующая зоне подавления разрывов материала, I з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

z з

YZ&

Of

Фиг.1

Редактор Н.Тупица

Составитель Э.Карпиловская Техред с.Митунова

&у/л

Фиг. 2

Корректор Н.Ревская