Образец для механических испытаний материалов на изгиб

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для механических испытаний материалов на изгиб. Ц1гль изобретения - повыгиение точности. Образец для механических испытаний; материалов на изгиб содержит захватные части и рабочую часть минимальной толщины t, образованную симметричными относительно оси образца кривыми с (задиусом R кривизны. Минимальную толщину t сечения рабочей части образца выбирают из соотношения0,9x10'^ < t/R < 1.7х105 Образец закрепляют одной из захватных частей в Зажиме, а к свободной захватной части прикладывают изгибающее усилие и испытывают образец в условиях переменного нагружения. При зтом деформация сосредоточивается в ми.нимальном сечении рабочей части, т, к. последняя ограничена симметричными^ относительно оси образца кривыми. Последнее обеспечивает повышение точности при испытаниях пружинного материала с сечением менее 0,05 мм в условиях как статического, так и переменного нагружения за счет локализации деформации в минимальном сечении. 3 ил., 1 табл.i ^^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1 (21) 4780781/28. (22) 09.01. 90 (46) 23,02.92. Бюл. М 7 (71) Научно-производственное объединение ."Всесоюзный институт авиационных материалов" (72) И.Б. Калачев, Т.А. Дробышева, Ю.И, Родионов, А.Д. Валька, В.А, Николаев, М.В; Пентегова и Ф. Ж. Морогова (53) 620. 174(088,8) (56) Борздыка А. M. Методы горячих механи-. ческих испытаний металлов. — М.: Металлур-. гия, 1955, с. 272, рис. 238 б. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗГИБ (57) Изобретение относится к испытатель-: ной технике и может быть использовано для механических испытаний материалов на изгиб. Цель изобретения — повышение точности. Образец для механических испытаний материалов на изгиб содержит захватные части и рабочую часть минимальной толщиИзобретение относится к испытатель-. ной технике. а именно к образцам для механических испытаний материалов на изгиб., Цель изобретения — повышение точности при испытаниях пружинных материалов с сечением менее 0.05 мм в условиях как статического, так и переменного нагружения.

Ф

На фиг. 1 изображена схема испйтаний образца в условиях переменного нагружения; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1;.на фиг. 3 — зависимость между деформацией е3д и относительной погрешностью и параметром t/R. Образец для механических испытаний материалов на изгиб содержит захватные

1; ны t, образованную симметричными относительно оси образца кривыми с радиусом R кривизны. Минимальную толщину t сечения рабочей части образца выбирают из соотношения

0,9х10 < t/R < 1,7х10, Образец закрепляют одной из захватных частей в зажиме, а к свободной захватной части прикладывают изгибающее усилие и испытывают образец в условйях переменного нагружения. При этом деформация сосредоточивается в минимальном сечении рабочей части, т, к. последняя ограничена симметричными относительно оси образца кривыми. Последнее обеспечивает повышение точности при испытаниях пружинного материала с сечением менее

0,05 мм в условиях как статического, так и переменного нагружения за счет локализации деформации в минимальном сечении.

3 ил., 1 табл. 4 части 1 и расположенную между ними раба- в чую часть 2, которая образована симметричными относительно оси образца кривыми с . д радиусом R кривизны.

При этом минимальную толщину t сече- ния рабочей части 2 образца выбирают из соотношения

0,9х10 2 t/R < 1,7х10 2.

Испытания осуществляют следующим образом.

Образец закрепляют одной из захватных частей 1 в зажиме 3, в свободной захватной части 1 которого устанавливают указатель 4 деформации, После этого прикладывают к свободной захватной части 1 образца изгибающие усилия и испытывают

1714424 образец в условиях переменного нагружения, определяя величину деформации по указателю 4. Поскольку образец в рабочем сечении ограничен до минимальной толщины t симметричными кривыми, то при 5 испытании изгибом на.угол pдеформация сосредоточивается в минимальном сечении рабочей части 2.

Особенностью механических испытаний является требование установления вза- 10 имосвязи деформаций и напряжения. Для обеспечения этого требования кривые выполняются симметрично по радиусу R, что позволяет вывести определенную зависимость возникающей в рабочем се- 15 чении относительной деформации е от задаваемого углового изгиба (р

АЕос1 4 +1ос

Еост 3,70 (- Еост

4 /Т

Зл. R (1) 211 — p 0,142 т (3)

3 у 60 5.10 5

Задаваясь необходимой величиной задаваемой деформации езд и допускаемой

5 .погрешностью д, можно установить по графику (фиг. 3) диапазон параметра t/R, в . пределах которого обеспечивается корректная постановка испытаний. Принимая во внимание, что разброс остаточной де0 формации составляет не менее 8 5 и допуская погрешность измерения 1/5 от разброса, получают, что относительная погрешность составляет д =0,017=1,7 .

Таким образом, соотношение основных конструктивных параметров предлагаемого образца должно удовлетворять условию

0,9х102

В таблице приведены результаты испытания образцов по езд и,д в зависимости от параметра t/R.

Как видно из таблицы, примеры 1-3 дают достаточную точность испытания (д=1,3-272) при необходимом уровне задаваемой .деформации (е д =0,7-0,96 ).

Пример 4 дает наибольшую точность испы.тания (д=1,1®, но при этом езд =0,6, что недостаточно для достижения напряжения, соответствующего предела упругости. Примеры 5 и 6 (известный) дают наименьшую точность испытания: д =2 ° 1 (пример 5) и д =ЗА (известный).

Образец может быть использован для испытания на изгиб в условиях как статического, так и переменного нагружения с определением предела упругости, упругого последействия и релаксационной стойкости.

Испытания могут проводиться на приборах консольного нагружения с точно-стью замера задаваемого углового изгиба

40 где h,p- абсолютная погрешность; .д p — относительная погрешность.

Принимая у =10о=0,175 рад, получа- 45 ют из зависимостд (1) Езд = Озд j — = 0,170 т зк R 3 Я

0074P ® 50

Погрешность метода определяется относительной погрешностью измерения остаточной деформации д

Особенностью образца является параметр t/R, величина которого определяет диапазон рабочих напряжений, вызываемых задаваемой деформацией е д.. Параметр 2

t/R устанавливается, исходя из двух условий: задания необходимой деформации еэд и обеспечения достаточной точности испытаний. Задаваемая деформация езд должна быть достаточна для достижения 3 напряжения, соответствующего пределу упругости, т. е. составлять около 0,77. 3m: условие должно быть обеспечено при задаваемом угловом изгибе р. Допуская точ ность задания углового изгиба 0,1о и 3 полагая, что погрешность должна составлять не более 1, устанавливают, что искомый угловой изгиб должен составлять не менее .у) Ж О " =100 -aр ОО1 (Еост

Еост

ГДЕ Еост дОПуСК На ОСтатОЧНуЮ дЕфОрМацию, принимаемый 0,0057;

Л Еост — погрешность в измерении остаточной деформации.

Из зависимости (1) следует

ЛЕост Лфост Р

Зл R

/ где Лучист-остаточный угловой изгиб, который определяется по остаточному прогибу на определенной длине L (фиг. 1, точка C).

Если принять L=60 мм, так как большая длина как по конструктивным, так и по прочностным соображениям исключается, то получают

17.1 4424

15 (5) b +sq < 0 1 и точностью замера остаточного углового изгиба Л уэст 0,001 . Образец испытывается ца лабораторном приборе РВП, система нагружения которого обеспечивает точность задания углового из-. 5 гиба 0,1О, а система измерения отсчет де-формации с точностью 1 мкм, что позволяет производить замер остаточного углового изгиба с точностью 0,001 .

Методика определения предела упруго.сти заключается в следующем. Из формулы (1} следует, что

3 зг,(Г

4 R тогда

М- Ьр. =Ля 1..

Зл . Г

4 R

На основании формул (1) и (5) состввля- 20 ется программа испытания, предусматрива-. ющая, снятие величины остаточной деформации при пяти уровнях задаваемо- го напряжения (0,6 — 0 8-0,9 — 1,0-1,1).от ° предполагаемого предела упругости. Рвс- 25 считываются значения углового изгиба р соответствующие заданному напряжению по формуле (1), Образец устанавливается в захват таким образом, чтобы центр перемычки совпал с контрольным конусом.

Предварительно захват настроен на указанное положение образца, С помощью микрометрического винта положение указателя образца фиксируется в оптической, системе. Задается первая ступень напря- 35 жения путем поворота изгибающей платформы и после выдержки 3-4 с .образец . разгружается, После выдержки в течение

1 мин для исключения упругого последействия перемещением микрометрического 40 винта снимается первое показание остаточной деформации. Указанная операция повторяется для всех последующих уровней напряжений и снимаются соответствующие значения остаточной деформации.. 45

Полученные экспериментальные данные наносятся на график в координатах напряжения- деформация и соединяются плавной кривой, .которая представляет кривую пластического последействия. Затем графи- 50 чески определяются пределы упругости, соответствующие остаточным деформациям

0,001, 0,002, 0,005 .

С целью установления статических показателей точности и естественного разбро- 55 са определяемых величин проводят . испытания десяти образцов из сплава

40КХНМИ. Технологический процесс изготовления образцов заключается в следующем. При изготовлении перемычки после предварительной термообработки. при

500 С в течение 4 ч проводят операции фрезерования, шлифования, снятия заусенцев, замера толщины перемычки. Затем образец подвергается термообработке при 150=

180 С втечение 4 ч.

Испытания показали, что среднее квадратичное отклонение составляет по пределу упругости ф;вой+.1,817ь, йо пределу упругости с цо5 +.1,5 g,. Установлено заметное снижение предела упругости на тончайших материалах (ab,оо =1650 МПа) по сравнению с ленточным материалом (ao,om =

=1950 МПа).

Упругое последействие материала перемычек значительно выше по сравнению с лентой(1,1 — 1,3х10 ь против 0,150,25x10 $}. Материал в перемычках имеет значительно меньшую релаксационную стойкость по сравнению с лентой. При комнатной температуре и начальном напряжении 1020 МПа релаксация составляет 7, Таким образом, выбор минимальной толщины сечения рабочей части образца из соотношения

0,9х10 < t/R < 1,7х10 при выполнении рабочей части симметричными относительно оси образца кривизны с радиусом R кривизны обеспечивает.повышение точности при испытаниях пружинного материала с сечением менее 0,05 мм в условиях как статического, так и переменного нагружения за счет локализации деформации e ñå÷åíèè с минимальной толщиной

Формула изобретения

Образец для механических испытаний материалов на изгиб, содержащий захватные части и рабочую часть, образованную симметричными относительно оси образца кривыми с радиусом кривизны R, î t л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности при испытаниях пружинных материалов с сечением менее 0,05 мм в условиях как статического, так и переменного нагружения, минимальную толщину t сечения рабочей части образца выбирают из .соотношения .

0;9х10 t/R < 1;7х10 .

1714424

Фиг.1

Я ф

N ф е ?

2 ф

42000003I3 7,г Ц И О ЯО Яг 2ЬУ28 ц® „, р.70>

Фиг.3

Составитель Э. Карпиловская

Техред М.Моргентал Корректор. Л. Патай

Редактор И. Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 685 .. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5