Способ определения предела текучести вязкопластичных материалов

(прототип),ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕ - ЛА ТЕКУЧЕСТИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ МА - ТЕРИАЛОВ, включающий двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя параллельными дисками путем нагружеиия усилием, величина которого на второй студени превышает его величину нагружения на первой ступени, и измерение толщины обрица на первой ступени нагружения в момент начала нагружения второй ступенью, а на второй ступени нагружения - в момент ,прекращения вязкопластичного течения, о тЪ л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расшире ния класса испытуемых материалов, момент начала нагружения на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравновесного состояния на первой сту-, пени, а предел текучести ь определяют. исходя из соотношения1 92 152"в= нг зи ЕГ 2 - величина нагрузки соответст.венно на первой и второй ступенях нагружения;Ъ, - квазиравновесная толщинаобразца на первой ступенинагружения;- толщина образца в моментпрекращения вязкопластичноготечения на второй ступенинагружения;Ч - объем образца.1 1141Изобретение относится к технике измерения вязкоцластических свойств материалов и может быль использовано для определения технологических характеристик полимерных высоконаполненных пресс-материалов, ФИзвестен способ определения предела текучести вязкопластичных материалов путем деформирования образца между плоскопарал. лельными плитами, Согласно этому способу цилющрический образец помещают между 10 плоскопараллельными плитами и сжимают задаюым усилием, После окончания вязко. пластического течения измеряют толщину полученного диска и вычисляют предел те. кучести йо формуле15 где Г - усилие деформнрования;Ь - толщина диска после окончания 20течения;Ч - объем образца 111Недостаток способа состоит в том, чтопри испытаниях материалов, содержащих вязкопластичное связующее и жесткий ниюлнитель (например, древесноволокнистых истекловолокнистых пресс-масс), точность измерений оказывается невысокой из-эа неопределенности граничных условий.Наиболее близким техническим решением 30к изобретению является способ определениятекучести вяэкопластичных материалов,включающий двухступенчатое формированиесжатием образца между двумя параллельными дисками путем нагружения усилием,величина которого на второй ступени превышает его величину на первой ступени, иизмерение толщины образца на первой сту.пени нагружения в момент начала нагружениявторой ступени, а на второй ступени нагружения - в момент прекращения вязкоплас.тичного течения,Этот способ используется для исследования кинетики отверждения термореактивныхпресс-материалов цо изменению предела теку. 45чести 21.Однако при определении предела текучести по этому способу погрешности измеренийтакже могут превышать допустимые значения, что ограничивает класс испытываемыхматериалов.Вторую ступень нагрузки прикладываютпосле некоторой выдержки на первой ступени. При этом возрастает погрешность изме.рения предела текучести, обусловленная нестабильностью материала, В частности, прииспытаниях термореактивных пресс материалов типа АГ - 4 В при температуре перера."ои за)1)1 2 гдевеличина нагрузки соответствен. но на первой и второй ступенях нагружения;квазиравновесная толщина об. раэца на первой ступени нагру. жения;толщина образца в момент прекращения вязкопластичного те. чения на второй ступени на. гружения;ообъем образца. Предпочтительно нагрузку второй ступени выбирать в 2 - 10 раз большей нагрузки первой ступени.Приложение второй ступени нагрузки непосредственно в момент достижения кваэиравновесного состояния на первой ступени. нагрузки, под которым понимают такое состояние, когда изменение толщины образца не превышает 0,05 мм за 5 с, позволяет умень. ппггь погрешность измерения, обусловленную нестабильностью испытуемого материала. Пренебрегая этой погрешностью, допустимо считать, что ни предел текучести, ни касатель. ные напряжения на поверхности за ромежу. ток времени между первым и вторым на. гружением не изменяются. При действии на контактных поверхностях дисков каса. тельных напряжений предел текучее. ти ье связан с заданным усилием Г 308 1ботки (150 С) выдержка в 30 с приводит к погрешности определения предела текучести более 20%,Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение класса испытуемых материалов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя плоскопараллельными дисками путем нагружения усютием, величина кото. рого на второй ступени превышает его ве. личину на первой ступени, и измерение тол шины образца на первой ступени в момент начала нагружения второй ступенью, а на вто. рой ступени нагружения - в момент прекращения вязкопластического течения, мо.мент начала нагружения на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравновесного состояния на пер. вой ступени, а предел текучести 1.е опре. деляют исходя иэ соотношения3и толщиной образца Ъ объемом Чотношением Нагрузка на ступени,кНредел текучести, МПа Время с момента кончания течения материала на 1 стуени нагрузки до ачала приложения 1 ступени нагрузИзвестныйспособ с использованиемформулы (1)на 11 ступенинагружения Предлагаемый пособ с ис.пользованим формулы (2) 0,898 2 8 16 1,18 92 1,659 30 0 0.1,211 ф. 1,105 0,863 1,340 ЗО 73 7 9 80 0,427 15 0,608 10 0 100 0,313 1н -Чоф --- 1 - .2 Ч ЪГЛ 1 ч При двух значениях усилия Р и Г и соответствующих им толщинах образца Ьи Ъа получаются два соотношения вида (3). Исключая из них неизвестные касательные напряжения , получаем расчетную фор. мулу (2).При определении предела текучести по предлагаемому способу результат не зависит от неизвестных касательных напряжений на поверхностях. Следовательно, повышается точность определения предела текучести в тех случаях, когда 4. А это не. равенство имеет место, в частности, для высоконаполненных пресс-материалов с жест. ким и крупнодисперсным наполнителем, Именно дпя таких материалов известный способ дает недопустимую погрешность, превышающую 10%. Следовательно, применение . предлагаемого способа расширяет класс ис-. пытуемых материалов.Предложенное отношение нагрузок второй и первой ступеней, (от 2 до 10) является оптимальным с точки зрения погрешностей 1141308измерений. При 1(Г 1 ( 2 толщины образцаи Ь различаются менее, чем вдвое,поэтому с учетом степеней 1 и Ъ в фор муле (2), относительная погрешность оценки превышает 10%, При Е,(Г)10 погрешность определения предела текучести также возрастает иэ.за относительно манок толщины образца на второй ступени нагру.ження и возрастающего вследствие этого различия касательных напряжений на границе при первой и второй ступенях на.гружения.П р и м е р. Определяли предел текучее.ти древесно-полимерного материала состава мас,%: опилки березовые 47; нить капроновая 20; жидкость кремнийорганическая - 3; связующее ЛВС - 1 30 путем деформи.рования цилиндрического образца объемом 10 см 3, между плоскопараллельными плитами при температуре, 15 МЗС. Образец на.гружали двумя ступенями нагрузки толщи.ны образца измеряли индикатором часового типа, Значения усилия, промежутков времени до начала приложения второй ступени нагрузки после прекращения вязкопластич.ного течения на первой ступени, а также значения предела. текучести, найденные по предлагаемому способу приведены в таблице1141 308 Составитель В, ВощанкинТехред О.Неце Корректор С, Черни Редактор А, Шишкина Тираж, 897 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская .наб., д. 4/5Подписное Заказ 487/31 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Значения предела текучести, найденные по предлагаемому способу (опыты 2, 4, 6, 8 и 10), различаются не более чем на 10%. При испьпаниях по известному способу, прн нагру. женин второй ступенью после выдержки ис пытываемого образца под нагрузкой 10- 30 с (опьпа 3, 5, 7) и при расчете преде. ла текучести по известной формуле (1) отличие предела текучести значительно превы.шает 10%, а в ряде случаев (опыты 3 и 10)10 значения показателя различаются в 6 раз.Увеличение различия значения предела теку;чести наблюдается и при нарушении предло. женного соотношения нагрузок в предлагае. мом способе (опыты 1 и 9). В этом случае значения предела текучести, расчитанные по формуле (2), различаются на 20 - 25%. Применение предлагаемого способа обеспечивает более высокую точность измерения предела текучести, особенно при испытани. ях полимерных пресс-материалов с жестким наполнителем, а это дает воэможность более точно назначать технологические режимы переработки, зависящие от предела текучести, повысить качество изготовления изделий, сни. зить износ пресс-форм и расход пресс-мате. риалов.