Способ определения зоны подавления разрывов

 

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

СОЮЗ COBETCHHX

СОф4АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„165114 (51)5 С 01 И 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОЬВГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

re изоьРетениям и ОТНРытиям пРи Гннт сссР

1 (2i) 4652633/28 (22) 17,02.89 (46) 23.05.91. Бюп. у 19 (72) А.В.Весницкий (53) 620. 17(088,8) (56) Стирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. — М.: Машиностроение, 1968, с. 124-125. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОНЫ ПОДАВЛЕНИЯ РАЗРЫВОВ (57) 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 плосИзобретение 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 штампуемости малопластичных материалов, и их поведения в тяжело нагруженных конструкциях.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний за счет обеспечения равномерного обжатия.

„. Способ основан на том, что стабильность процесса псдавления разрывов материала определяется напряженно-де2 ким 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 которои не появляются трещины, соответствующая зоне подавления разрывов материала. з.п. ф-лы, 2 ил, С:

Cb формированным состоянием в приторцовой зоне, в которой для подавления разрывов материала необходимо сконцентрировать сжимающие напряжения. «Ф

Использование образцов с плоским тор- QO цом. без фасок и скруглений по пери- ° метру 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.

1651148

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

На фиг. 1 показано положение индентора перед его внедрением и исходный образец испытуемого материала, I запрессованный по приторцовому бурту в обойму; на фиг. 2 — то же, после внедрения индентора в промежуточный 10 образец исследуемого материала.

Индентор 1 имеет клинообразные ребра, служащие инициаторами концентрации напряжений в материале в углах выдавливаемого углубления. Исход- 15

Ные образцы исследуемого материала

Имеют боковую выточку, образующую шейку, приторцовый бурт и эаходный участок образца. В отверстие образца

2 помещается стержень 3. Для обжа- 20 тия образцов 2 испытуемого материала

Используются известные конструкции: механические, гидравлические, в виде сходящихся плашек и др. Наиболее просто осуществить обжатие образцов 25 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- 30 ний по периферий, с боковой выточкой, образующей шейку и приторцовый бурт высотой, равной глубине внедрения индентора 1 (фиг. 1). Исходный образец 2 помещают в обойму 4, обеспечивающую его направление, центрирование и обжатие по цилиндрической поверхности бурта в пределах упругих деформаций. В технологическое отверстие образца 2 помещают стержень 3 и 40 внедряют индентор 1 на глубину, равную высоте бурта образца 2. При отсутствии трещин в образце 2 исполь— эуют второй и другие образцы с высотой бурта, последовательно уменьшаю- 45 щейся до минимальной (фиг. 2).

При наличии трещин в шейке образца 2 используют образцы с последовательно увеличивающимся диаметром шейки или высотой бурта до таких раз50 меров, при которых трещины в образце не появляются.

При наличии трещин в углах выдавленной полости, на торцовой поверхности образца и в его шейке дальнейшие испытания образцов не проводятся, так как предложенными приемами устранить трещинообраэование 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

D — =.4 5-5

Э 9

tl где Р— диаметр приторцового бурта образца, мм;

d — приведенный диаметр инденИ тора, мм, можно принять без больших погрешностей одинаковым с деформируемым телом больших размеров при соотношении

Dlt — =4 5-5 ,1 э °

k где D — диаметр деформируемого тела; й„- приведенный диаметр нагрузки или инструмента.

Иоделирование процессов трещинообраэования в деформируемых телах, нагруженных при соотношении

D " 4,5-5, И должно выполняться при условии соблюдения геометрического подобия натуральных размеров деформируемого тела и нагрузки (инструмента), и образца для лабораторных испытаний, и индентора, т.е. при.

Использование-образцов исследуемого материала с боковой выточкой

16511 позволяет вести исследование трещинообразования и его подавления в малопластичном материале как в его поверхностных слоях, так и в объеме, в зависимости от соотношения и М Dш

У . и М 6 И где — диаметр образца испытуемоrо материала; 10

d — приведенный диаметр инден11 тора, площадь которого равна площади его поперечного сечения;

1 — диаметр приторцового бурта испытуемого материала; ,h g — высота приторцового бурта;

h — глубина вдавливания инденS тора;

D — диаметр шейки образца, об20

Ш разованный боковой выточкой, Пример. Исходные образцы исследуемого отожженного материала.2 изготовляют в виде цилиндра

+0,03

25 58 x 10 > 55 с боковой выточкой, 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 S--15-25 мм, равного диа.метру вписанного круга. Он выполняется иэ стали Р18 и закаляется до

58-60 HRC. Обойма 4 с размерами 35 ф100Х $58 O<<60 мм изготовляется из

:стали 40Х, закаленной до 40-46 HRC.

Стержень 3 изготовляется ф 10 из стали У8А. Испытания проводятся на прессе мод П7636 при скорости рабочего 40 хода ползуна не более 2,0-2,7 мм/с.

Проводится серия испытаний материалов марок Р6М5, Р6МЗ, Р18, ШХ12, 40Х, У10А, сталь 45 и других инструментальных и конструкционных сталей 45 и сплавов Д16Т, 29НК, АМц и др.

Исходные образцы этих материалов имеют фаску 3 45 по периферии торца и бурт высотой 10 мм, эапрессовываются в обойму по высоте бурта. При вдавливании индентора на глубину

38 мм появляются трещины в-углах выдавленного углубления, начиная с поверхности торца образцов, Иэ этих экспериментов сделаны выводы о необходимости выполнения образцов без фасок и скруглений по периферии торца.

Исходный образец иэ исследуемого материала выполняется с плоским .торцом без фасок и скруглений по периферии с выточкой, образующей шейку ф 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 ма гериала выполняется с боковой выточкой, образующей шейку ф 52 и приторцовый бурт образца высотой 3 мм.

При вдавливании индентора на глубину

10 мм трещины в углах вьщавливаемого углубления и на наружной боковой поверхности шейки не наблюдаются.

Исходный образец испытуемого материала выполняется с глубокой боковой выточкой, образующей шейку р 38 и приторцовый бурт высотой 10 мм.

При внедрении индентора S=25 на глубину 10 мм на боковой поверхности шейки образца появляются трещины.

Исходный образец материала с глубокой боковой выточкой, образующей шейку 38 и приторцовый бурт высотой

25 мм, испытывается при внедрении индентора S=25 на глубину 1О 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 индентор. Уже на глубине 3 мм в углах выдавливаемого углубления, вне углов на поверхности торца и на шейке появляются трещины, распростр„аняющиеся в глубину образца. Аналогичные испытания, проведенные с использованием пластических прижимов обжатия образцов беэ боковой выточки по всей высоте, также позволяют исключить разрывы в материале.

Из результатов экспериментов сде. ланы выводы, что существует группа металлов, в которых создать условия подавления разрывов предложенным пу1651148 тем невозможно. Это хрупкие при нор мальных условиях материалы.

Формула из обретения

Фиа 2

Составитель Э.Карпиловская

Техред C,ÿèãóíîâà Корректор Н;Ревская

Редактор Н.Тупица

Заказ 1602 Тираж 398 Подписное ..

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Ни<.ква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-3tçäàòåëüñêèé комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1. Способ определения зоны подав5 ления разрывов в малопластичных материалах при деформации вдавливания и раздачи, по которому испытывают цилиндрические образцы с осевым сквоз-0 ным отверстием, размещают в отверстии каждого образца стержень, а с щ отивоположной стороны воздействуют н образец в области отверстия индфнтором с клиновыми ребрами и од!

5 новременно обжимают образец, о тл и ч а ю шийся 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. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения способа, обжатие осуществляют путем запрессовки бурта образца в обойму.