Способ определения физико-механических свойств материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N3/42 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОи

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам контроля их физико-механических свойств,

. Известны способы контроля физикомеханических свойств материалов, в частности опредепензая модутш Юнга при вдавливании. При этом используют роне;ние задачи Герца об упругом вдавливании шара в полупространство. Принимают, что процесс раагругкения пластического ю от:11ечатка носит упругий характер до полного снятия нагрузки l Однако изменение глубины отпечатка к концу разгружения вызвано не только упругими, но и обратными пластическими is дeфqpмaдиям a. Кроме того, сами упругие деформации зависят от распределения давления по площади отпечатка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 2о эффекту является способ определения фиаико-механических свойств материалов, заключающийся в том, что внедряют индентор в испытуемый материал при постоянной нагрузке, выдерживают в течение определенного времени, непрерьтно разгружают индентор, измеряют глубину отпечатка и фиксируют площадь проекшш восстановленного отпечатка, по которым судят о физико-механических свойствах материалов J Однако данный способ требует плавного снятия нагрузки и непрерывной регистрации соответствующего ему изменения глубины отпечатка. Это представляет собой сраннительно трудоемкий процесс.

Цель изобретения - снижение трудоемкости.

Это достигается тем, что согласно способу опредепения физкко-меха1Шческ1 х; свойств материалов, заключающемуся в том, что внедряют индентор в испытуемый материал при постошшой нагрузке, выдерживают в течение опредепеннохч) времени, разгружают индентор ступенчато до нагрузки равной О,4 - 0,6 от максимального ее значения, измеряют глубищ отпечатка при потшой и сниженной нагруаках, опредеп5пот разность яопученныХ глубин и по отношению ее к гтхубине отпечатка при полной нагрузке фиксируют площадь проекшш восстановленного отпечатка. Способ реализуется следуюишм образом. В испытуемый материал внедряют индентор при постоянной, заданной нагрузке и выдерживают индентор под этой нагрузкой в течение определенного врем ени,- после чего измеряют глубину внед рения шздентора при. полной нагрузке. I После этого снижают нагрузку на индентор до величинь 0,4 - 6,6 от максимальной. Разгружение до зшгчений нагрузки, лежащих в этом диапазоне, представляет собой линейную зависимость между изменением нагрузки И упругим изменением глубины отпечатка, что позвопяет легко находить угол наклона этого участка кривой разгружения. Как показали эксперойментальные исследования, для конструкционных материа лов зона }1Иней:ности соответствует значе ниям Дс величины О,4 от максима45 Ы 1 ЯЯя высокотвердых керамическгос ма1 иалов, стекол и полимеро до 0,6/ Затем измеряют Глубину отпечат ка при сниженной нагрузке. Офедепяют разность глубин отпечатков,, соответству щую разнести нагрузок, и по отношению этой разности к глубине отпечатка при полной нагрузке находят площадь проекции восстановленного отпечатка. Модуль Юнга определяют аналитическ по отношению упругого изменения глубины к соответствующему изменению нагрузки и по площади восстановленного отпечатка, по которой определяют и твер дость материала. Площадь проекшш восстановленного отпечатка находят по глубине отпечатка и известной заранее зависимости площад от глубины, т.е. с учетом навала вокруг отпечатка. Эта зависимость находится для конкретной операции контроля один раз прямыми изм фениями площади Ирсхекции отпечатка с помощью микроскопа, а может быть рассчитана и аналитически. Таким образом, данный способ позволяет сравнительно просто определять Физико-механические свойства (твердость И модуль Юнга в процессе одного внедрения индентора) с помощью хорошо освоенной промьшшенностью аппаратуры, HanpMviep Ерибяров типа Ррквелла. Формула изобретения Способ определения физшсо-мехашгческих свойств материалов, заключающийся в ТСЖ1, что внедряют индентор в испытуемый материал при постогшной нагрузкС; вьщерживают в течение определенного времени, разгружают индентор, измершот глубину отпечатка и фиксиггуют площадь проекшш восстановленного отпечатка, по которым судят о физико-механичес1С5х свойствах материалов, отличающийся тем, что, с пепью снижения трудоемкости, разгружают индентор сту пенчато до нагрузки, равной 0,4 - 0,6 от максимального ее значенияа измеряют глубину отпечатка при полной и снижен ной нагрузках, определяют разность полученных глубин и по отношению ее к глубине отпечатка при полной нагрузке фиксируют площадь проекишг восстановленного отпечатка. Источники информации, принятые вс внимание npF экспертизе 1.Розенберг Е. М. Об определении модуля упругости методом вдавливанзая.Журнал технической физики, т. 15, 1945, № 3, с. 107, 2.Булычев С. Н., Алехин В. П., Шоршов М. X, и др. Определение модуля Юнга по диаграмме вдавливания шздентора. - Заводская лаборатория , 1975, № 97с. 1137 (прототип).