Способ испытания листового металла на двухосное растяжение при различных температурах

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Способ заключается в размещении в штампе образца из испытуемого металла, прижиме его к матрице штампа, разогреве и нагружении деформирующим усилием через рабочее тело штампа. Для достижении технического результата, заключающегося в снижении трудоемкости, упрощении испытаний и расширении диапазона температур, образец разогревают электроконтактно непосредственно в штампе, матрицу штампа используют неэлектропроводную, а в качестве рабочего тела штампа используют сыпучий, термостойкий, неэлектропроводный материал. 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к горячей штамповке листовых заготовок.

Известен способ испытания тонколистовой высокопрочной стали для оценки ее сопротивляемости образованию холодных трещин при сварке в условиях двухосного напряженного состояния. (Остаточные напряжения и прочность сварных соединений и конструкций. Труды МВТУ N 133.-М.: Машиностроение (МВТУ), 1969, с. 87, Макаров Э.Л., Федоров В.Г.). Образец испытывается при схеме изгиба круглой пластинки, жестко закрепленной по контуру, равномерной распределенной нагрузкой с помощью простого малогабаритного нагружающего устройства. В качестве рабочего тела в нагружающем устройстве применена жидкая гидропластмасса марки "СМ", обладающая высокой вязкостью и достаточной перетекаемостью под действием приложенного давления.

Одним из существенных недостатков данного способа является необходимость использования в качестве рабочего тела, передающего давления, жидкой гидропластмассы, что ограничивает температурные условия деформирования (температура использования жидкой гидропластмассы).

Наиболее близок к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту способ испытания листового металла на двухосное растяжение при различных температурах /авт. свид. СССР N 478223, кл. G 01 N 3/10, G 01 N 3/18. Способ испытания листового металла на двухосное растяжение при различных температурах/.

Способ заключается в том, что испытываемый образец прижимают к матрице и нагружают для упрощения испытания и расширения диапазона температурных исследований, к образцу по периметру закрепляют чашеобразную диафрагму, а полость, образованную образцом и диафрагмой, заполняют рабочей средой, свойства которой выбирают из условия обеспечения заданной температуры испытания.

Диапазон температур испытания материалов в данном случае расширяется, но способ имеет целый ряд существенных недостатков.

Во-первых, к образцу по периметру необходимо закреплять чашеобразную диафрагму, что создает определенные сложности как в процессе подготовки образцов к испытанию, так и в процессе испытания из-за повышения давления в замкнутом объеме между образцом и диафрагмой.

Во-вторых, диафрагму с образцом необходимо нагревать вне штампа, что связано с потерей тепла при переносе образца после нагрева из печи в штамп.

Целью изобретения является снижение трудоемкости, упрощение испытания и расширение диапазона температурных исследований.

По предлагаемому способу деформирующее усилие передают непосредственно через рабочее тело в штампе - сыпучий термостойкий неэлектропроводный материал с использованием непосредственного разогрева электроконтактного образца из испытуемого материала в штампе до температуры испытания.

Использование в качестве рабочего тела сыпучих термостойких неэлектропроводных материалов в штампе с жесткой неэлектропроводной матрицей позволяет использовать непосредственный разогрев образцов в штампе до заданной температуры. Это исключает операции закрепления по периметру образца чашеобразной диафрагмы, заполнения полости сыпучими материалами и ее герметизации, а также необходимость разогрева образца отдельно в печи и перенос его в штамп с обеспечением сохранения тепла.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема испытания листового металла на двухосное растяжение при различных температурах.

В левой части схемы изображение положения образца из испытуемого металла до начала испытания, а в правой - при нижнем положении ползуна пресса.

Способ испытания листового металла на двухосное растяжение при различных температурах осуществляется следующим образом.

На нижнюю матрицу штампа 1, установленную на основании штампа 2, укладывают образец из испытуемого металла 3. На нее устанавливают верхнюю матрицу штампа 4, внутрь которой в качестве рабочего тела штампа засыпают сыпучий термостойкий неэлектропроводный материал 5, после чего устанавливают пуансон 6, который через пружины 7 обеспечивает прижатие верхней матрицы штампа к нижней. Замыкают цепь трансформатора 8 ТОЭС3 250/40 электроконтактного нагрева непосредственно в штампе образца из испытуемого металла 3 и нагревают его до заданной температуры не более чем за 15 - 30 с. Посредством перемещения ползуна пресса с усилием P перемещается пуансон 6. Это усилие передается на рабочее тело штампа 5 и на поверхность образца из испытуемого металла 3, в результате чего начинается их двухосное растяжение со скоростью деформации 1,5·10^-1 с^-1. Замкнутый объем пространства между основанием матрицы штампа 1 и короткая продолжительность испытания (15 - 40 с) обеспечивает защиту поверхности образца из испытуемого металла от интенсивного процесса окисления и обезлегирования.

В момент пластической деформации образца из испытуемого металла производят размыкание цепи трансформатора 8 электроконтактного нагрева. При ходе ползуна вверх образец из испытуемого металла освобождается от верхней матрицы штампа 4, вынимаются сыпучий материал 5 и готовый образец из испытуемого металла после испытания.

На нижнюю матрицу штампа 1 укладывается следующий образец из испытуемого металла и весь процесс испытания повторяется.

Предлагаемый способ позволяет проверить испытания листового металла на двухосное растяжение в широком диапазоне температур, вплоть до температур плавления металла и скоростей в гидравлических, механических прессах и испытательных машинах в условиях любого производства.

Формула изобретения

Способ испытания листового металла на двухосное растяжение при различных температурах, заключающийся в том, что образец из испытуемого металла размещают в штампе, прижимают к матрице штампа, разогревают и нагружают деформирующим усилием через рабочее тело штампа, отличающийся тем, что образец из испытуемого металла разогревают электроконтактно непосредственно в штампе, при этом используют неэлектропроводную матрицу штампа, а в качестве рабочего тела штампа используют сыпучий термостойкий неэлектропроводный материал.

РИСУНКИ

Рисунок 1