Способ определения физико-механических свойств материалов

Союз СоветскиСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 953520(53)М. Кл. 601 тч 3/42 с присоединением заявки РЙ Гасударственный комнтет СССР ао делам нэооретеннй н открцтнй(53) УДК 620. ,178.152 (088.8) Дата опубликования описания 25,08 82 С. И. Булычев, Л. И, Калинин, М. Х. Шоршоров, ВП. Алехин иН.М. Ку в ь,.:(",у ,.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам контроля их физико-механических свойств,Известны способы контроля физико- механических свойств материалов, в частности определения модуля Юнга при вдавливации. При этом используют реше- ние задачи Герца об упругом вдавливании шара в попупространство. Принимают, что процесс разгружения пластического 1 о отпечатка носит упругий характер до полного снятия нагрузки 1.Однако изменение глубины отпечатка к концу разгружения вызвано не топько упругими, но и обратными пластическими т 5 деформациями. Кроме того, сами упругие деформации зависят от распредетения давпения по площади отпечатка.Наибопее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому . 20 эффекту является способ опредепения физико-механических свойств материалов, заключающийся в том, что внедряют ждентор в испытуемый материал при постоянной нагрузке, выдерживают в течение определенного времени, непрерывноразгружают индентор, измеряют глубинуотпечатка и фиксируют площадь проекциивосстановпенного отпечатка, по которымсудят о физико-механическИх свойствахматериалов2,Однако дачный способ требует плавногосняптя нагрузки и непрерывной регистрации соответствующего ему измененияглубины отпечатка, Это пре 1 тставляет собой сравнительно трудоемкий процесс,Цель изобретения - снижение трудоемкостиЭто достигается тем, что согласноспособу определения физико-механическихсвойств материалов, заключающемуся втом, что внедряют индентор в испытуемыйматериал при постоянной нагрузке, выдерживают в течение определенного времени, раэгружатот индентор ступенчатодо нагрузки равной 0,4 - 0,6 от максимального ее значения, измеряют глубинуотпечатка при полной и сниженной на 3 9535Ъузкахф определяют разность полученных. вчубин и по отношению ее к глубине отпечатка при попкой нагрузке фиксируютплощадь проект восстановленного отпечатка.5Способ реализуется следующим образомеВ испытуемый материал внедряютиндентор при постоянной, заданной нагрузке и выдерживают индентор под этой 30нагрузкой в течение опредепенного вреМени; после чего измеряют глубину внедрения индентора при полной нагрузке.После этого снижают нагрузку на индентор до величины 0,4 - 0,6 от максимальной. Раэгружение до значений нагрузки, лежацих в этом диапазоне, пред-ставляет собой линейную зависимостьмежду изменением нагрузки и упругимизменением глубины отпечатка, что позвопяет легко находить угол наклона этого участка кривой разгруження,Кок показали экспериментальные исследования, дпя конструкционных материа- Ъ ,е, улов зона Ьинейности соответствует эначевиям р 4 арбиФИя до величины 0,4 отмаксимщфщ 3;для высокотвердых керамических материалов, стекол и полимеровдо 0,6, Затем измеряют глубину отпечатка при сниженной нагрузке. Определяют зОразность глубин отпечатков, соответствующую разности нагрузок, и по отношениюэтой разности к глубине отпечатка приполной нагрузке находят площадь проекции восстановленного отпечатка. 35Модуль Юнга определяют аналитическипо отношению упругого изменения глубины к соответствующему измаению нагрузки и по площади восстановленногоотпечатка, по которой определяют и твер- адость материала.Площадь проекции восстановленногоотпечатка находят по глубине отпечаткаи известной заранее зависимости площадиот глубины, т.е, с учетом навала вокруг 4отпечатка. Эта зависимость находится 20 адпя конкретной. операции контроля один1 раэ прямыми измерениями площади проющии отпечатка с помошью 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 промышленностью аппаратуры, например приборов типа Роквелла,Формула изобретенияСпособ определения физико-механических свойств материалов, заключающийсяв том, что внедряют индентор в испытуемый материал при постоянной нагрузке,.выдерживают в течение опредепенноговремени, разгружают индентор, измеряютглубину отпечатка и фиксипуют площадьпроекции восстановленного отпечатка, покоторым судят о физико-механических,свойствах материалов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижениятрудоемкости, разгружают индентор ступенчато до нагрузки, ровной 0,4 - 0,6от максимаьного ее значения, измеряютглубину отпечатка при полной и снижен-.ной нагрузках, опредепяют разность по-.лученных глубин и по отношению ее клтубине отпечатка при полной нагрузкеФиксируют ппощадь проекщг восстановленного отпечатка.Источники информации,принятые во вниманце при экспертизе1, Розенберг Е. М, Об определениимодуля упругости методом вдавливания;Журнал технической физики, т. 15,1945, % 3, с. 157.2. Булычев С, Н., Алехин В. П.,Шоршов М. Х. и цр, Определение модуляЮнга по диаграмме вдавливания индеитора. - "Заводская лаборатория", 1975,М 9, с, 1137 1 прототип)Составитель Е. МихайловРедактор С. Патрушева Техред М,Тепер Корректор Е, РошкоЗаказ 6267/71 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4 Л Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4