Способ определения механических свойств металлических изделий Советский патент 1993 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области механических испытаний металлов, в частности к определению механических свойств металлических изделий (предела текучести, предела прочности и относительного удлинения) путем проведения механических испытаний на растяжение, и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии и машиностроения

преимущественно при производстве и обработке изделии из металлических полос.

Целью изобретения является расширение информативности способа за счет определения механических свойств при деформировании в условиях не только пло- . сконапряженного состояния путем использования экспериментальных данных по

исследованию предела текучести металла при плосконапряженном состоянии.

Сущность способа состоит в том, что от полосы (заготовки) отбирается партия образцов, проводятся механические испытания на растяжение, определяются предел текучести, предел прочности и относительное удлинение, затем получают изделие, измеряют параметры деформирующего инструмента, степень деформации и определяют удельную энергию сопротивления деформации при получении изделия из полосы (заготовки) по исследуемой схеме напряженного состояния, первая приравнивается удельной энергии сопротивления деформации, определяемой для случая двумерной деформации (при плосконапряженном состоянии). Далее находят степень двумерной деформации полосы (бэ), соответствующую величине удельной энер- гии деформации при пластическом деформации-полосы по исследуемой схеме напряженного состояния. Затем по известным зависимостям (1) для плосконапряженного состояния определяют механические свойства,соответствующие эквивалентной степени деформации ( Јэ ). При практической реализации изобретения от полуфабриката (заготовки) отбирают образцы, растягивают их на испытательной машине и определяют предел текучести материала. В том случае, если марка стали и предварительное обжатие полосы известны, предел текучести определяют по литературным данным. Затем из полосы (заготовки) получают изделие и замеряют параметры, определяющие исследуемую деформацию полосы ( в). Далее определяют удельную энергию деформации при пластическом деформировании по схемам, отличающимся от плосконапряженного состояния, по обобщенной формуле

(в)

и удельную энергию исследуемой пластической деформации (апн), определяемую для случая двухмерной деформации полосы при плосконапряженном состоянии:

К

tf).

,0115 е)(оьн+ р

где Ј)- суммарная степень обжатия после J-ro деформирования. %;

- порядковый номер деформации ().

По уравнению

Јэ +

FTT

Јэ

Р +1

86,98.аИн

5

0

5

0

находят степень двухмерной деформации полосы ( ЕЭ ), соответствующую удельной энергии деформации полосы при пластическом деформировании по исследуемой схеме. По степени деформации определяют механические свойства изделия, упрочненного в результате деформирования по исследуемой схеме напряженно-деформированного состояния, в общем случае отличной от плосконапряженного.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Для случая гибки полосы брали образцы, приготовленные из исследуемых материалов (стали 40-, ЭЗА, 08кп, Х18Н9Г, У12), испытывали на растяжной машине Р10 и определяли исходные значения механических характеристик, затем деформировали полосу изгибом с разной степенью деформации, которую варьировали числом перегибов п. диаметром изгибающего ролика, углом охвата ролика полосой (см. таблицу).. . ; .

Далее опредляли удельную энергию деформации полосы изгибом по следующему алгоритму.

1. Находили радиус изгиба полосы, по достижении которого напряжения во внешних волокнах равны «т , по формуле

35

Е -п 2 ОТ)

где Е - модуль упругости металла, МПа;

h - толщина полосы, мм; .

7rj- предел текучести материал полосы, МПа.

2. Рассчитывали значение стрелы прогиба полосы, соответствующее усилию PJ:

fip

И

1

1.2 fXi

где I - длина изогнутого участка полосы, мм.

3. Определяли радиус кривизны изогну- той полосы по формуле

( +ж)

где f - стрела прогиба полосы в середине изогнутого участка, мм.

4. Вычисляли параметры Mi и Мг по формулам

Mi 114,613 {

M2 101,432

.Ј. JlL .

« prj I где а- центральный угол дуги изогнутой полосы,град.

5. Рассчитывали упругие напряжения в наружном слое полосы (он) и относительную деформацию в наружном слое полосы (ен):

; ОН Е БН

ен п

wp

п - число перегибов,

Dp - диаметр ролика, мм.

Рассчитанные в пп.1-5 параметры подляли в формулу

+

ти ён М.1

и-

,Ј т 1|2мв|Ь,

Я-

1

Получали трансцендентное уравнение, которое является эквивалентной степенью деформации при плосконапряженном состоянии: : с К „ рй ™Јэ Ј7ГЈэ «

«6,5(l.6T(,.ei,-M|lt+KЈHM4eb.StfTl- veH2:M4(jy

ни«

Met f Ti

1rl J

Результаты расчета по этому уравнению приведены в таблице.

Определяли по формулам (1)-{3) значе- ния механических характеристик. Результаты определения от , 0в , д приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ определения механических свойств .металлических изделий, полученных холодным деформированием, по которому испытывают образцы из материала заготовки для деформирования при одноосном нагружении, определяют исходные зна- чения предела текучести, предела прочности, относительного удлинения, и зависимость от них удельной энергии сопротивления, деформированию в условиях

плосконапряженного состояния, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности способа за счет определения механических свойств при деформированиях в условиях не только

плосконапряженного состояния, при изготовлении образца из заготовки регистрируют параметры деформирующего инструмента и степень деформации материала и определяют зависимость удельной

энергии сопротивления материала деформированию, а при определении механических свойств используют условие равенства значений удельных энергий сопротивления деформированию при исследуемом и при

плосконапряженном состояниях.

Изобретение относится к области механических испытаний металлов, в частности к определению механических свойств металлических изделий (предела текучести от, предела прочности 0в , относительного удлинения) путем проведения механических испытаний на растяжение, и может Бить использовано на предприятиях черной и цветной металлургии и машиностроения преимущественно при производстве и обработке изделий из металлических полос. Цель изобретения - оценка величины предела текучести, предела прочности и относительного удлинения металлических изделий, подвергнутых предварительной деформации по схемам, отличающимся от плосконапряженного состояния, путем использования экспериментальных данных по пределу текучести металла при плосконапряженном состоянии. Для достижения цели от полосы (заготовки) отбирается партия образцов, проводятся механические испытания на растяжение, .определяются предел текучести, предел прочности и относительное удлинение, затем получают изделие, из- меряют параметры деформирующего инструмента, степень деформации и определяют удельную энергию сопротивления деформации при получении изделия из полосы (заготовки) по исследуемой схеме на- пря женного , состояния, которое приравнивается удельной энергии сопротивления деформации, определяемой для случая двухмерной деформации (при плосконапряженном состоянии). Далее находят степень двухмерной деформации полосы ( Јэ ), соответствующую величине удельной энергии деформации при пластическом деформировании полосы при исследуемой схеме напряженного состояния. Затем по известным зависимостям ов , о и д- f ( е ) , полученным при испытаниях на растяжение, определяют механические свойства, соответствующие эквивалентной степени деформации. 1 табл. 00 to о К) VI VI

Результаты расчета механических свойств деформированной изгибом полосы по способу изобретения