Способ определения деформаций и образец для его осуществления

(5)5 6 01 8 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ИЗОБР НИЯ САН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4797548/28 . при изучении процессов обработки дав- (22) 28.02,90 лением волокнистых композиционных (46) 07,02,92. Бюл. В 5 материалов(ВКМ), в частности при исследо- (71) Московский институт стали и сплавов . вании процесса изостатического прессова- (72) В,Г. Бахтин, М.Б. Казеннов,Н.И, Коно-ния труб из ВКМ. Целью изобретения валова, О.Н, Перк, Р.Г, Шарафутдинав и является повышение точности определения М,В. Шубин деформаций в процессах обработки давле- (53) 531.781.2 (088.8) .: нием ВКМ за. счет формирования объемной (56) Чиченев Н,А., Кудрин А,Б., Поухин П,И, координатной сетки в обьеме заготовки, Методы исследования процессов обработки Между монослоями заготовки из ВКМ разметаллов давлением, - М,: Металлургия, мещают фольгу из материала, не взаимо; действующего с материалом матрицы ВКМ. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМА- После деформирования образца изготавли- ЦИЙ И ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ-: вают шлиф поперечного сечения, определя- .НИЯ ют координаты центров волокон в каждом (57) Изобретение относится к контрольно-.измонослоевипополученнымданнымрасизмерительной технике и может быть ис- считывают компоненты деформации. 2 с. и Я пользовано для определения деформаций 1 з,п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к контрольно- растровую решетку, установленную на поиэмерительной технике и может быть ис- верхности заготовки.пользовано для определения деформаций: Наиболее близким к предлагаемому по при изучении процессов обработки дав- .технической сущности и достигаемому зфлением волокнистых композиционных фекту являетея способ определения дематериалов(ВКМ), вчастности при исследо- формаций, заключающийся в том, что вании процесса изостатического прессова- определяют координаты узлов обьемной кония труб из ВКМ.ординатной сетки в исследуемом образцеИзвестен способ определения дефор-. до и после его деформирования и по полмаций, заключающийся атом, что на повер-ученным данным рассчитывают компоненхность объекта наносят регулярный растр, ты деформации;регистрируют растр до и после деформиро- Недостатком известного способа являвания,обьекта и получают. муаровую карти-, ется низкая точность определения дефорну, по которой судят о деформациях маций при изучении процессов обработки объекта, давлением ВКМ, Это связано с тем, что сетИзвестен также образец для определе- ка не может быть нанесена на материал ния деформаций, содержащий заготовку ис-. волокна из-за его твердости и хрупкости, а следуемого деформируемого объекта,и при характерном масштабе определениядеформаций ВКМ 30-50 мкм ширина штрихов сетки составляет 100 мкм, что снижаетточность определения координат узлов и, следовательно, измерения деформаций.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является образец для определения деформаций, содержащий заготовку исследуемого деформируемого объекта и прокладки, размещенные в объеме объекта.Недостатком известного образца является его низкая точность. Это связано с тем, что материал прокладки выбирают из условия образования твердого раствора с материалом заготовки. При изучении процессовдеформирования ВКМ наличие областей твердого раствора на границах монослоев В КМ искажает картину деформации.Целью изобретения является определение деформаций в процессах обработки давлением ВКМ,Поставленная цель достигается тем, чтопо способу определения деформаций, заключающемуся в том, что определяют координаты узлов объемной координатной сетки в исследуемом образце до и после его деформирования и по полученным даннымрассчитывают компоненты деформации, определение координат узлов осуществляютпо микрошлифу поперечного сечения, а вкачестве узлов координатной сетки используют волокна материала, а также тем, что в образце для определения деформаций, содержащем заготовку исследуемогообъекта и прокладки, размещенные в объеме объекта, прокладки выполнены в виде фольги иэ материала, не взаимодействующегос материалом матрицы композиционного материала и расположены между монослоямиволокон композиционного материала, а также тем, что прокладки выполнены из фольгимолибдена.На Фиг. 1 представлен образец для исследования деформаций при иэостатическомпрессовании труб иэ В КМ, поперечное сечение; на фиг. 2 - фотография микрошлифапоперечного сечения образца для определения деформаций.Образец содержит монослои 1 композиционного материала, включающего волокна 2 и матрицу 3 и прокладки 4, выполненныеиз фольги и размещенные между монослоями 1.Способ осуществляется следующим образом.Предварительно .изготавливают образец для определения деформаций. Для этого перекладывают монослои композиционного материала прокладками иэ фольги,В качестве материала Фольги используют материал, не взаимодействующий с материалом матрицы композиционного материала при температурно-деформационных условиях обработки давлением исследуемого 5 композиционного материала. Это условиеобеспечивает отсутствие образования твердого раствора на границе между монослоями, что может исказить картину их деформирования, Подготовленный таким 10 образом образец подвергается температурно-деформацион ному воздействию, результатом которого является деформация образца, которую и необходимо определить. После окончания обработки давлени ем образец разрезается и изготавливаетсяшлиф поперечного сечения, представляющего собой скол торцов волокон, размещенных в материале матрицы и отделенных друг от друга прокладками из Фольги (Фиг, 2), 20 Определяют координаты центров волоконв каждом из рядов после деформирования образца. Координаты центров волокон до деформирования рассчитывают, предварительно исходя из параметров монослоев 25 (диаметра и шага нанесения намотки волокон, толщины напыленного слоя материала матрицы и фольговой прокладки), а также геометрических параметров. заготовки. По полученным значениям координат центров 30 волокон до.и после деформирования по известным формулам метода координатных сеток рассчитывают компоненты деформации образца,При изучении деформирования компо зиционного материала на основе бор-алюминий в качестве материала фольги целесообразно использовать молибден, не создающий твердых растворов с алюминиевой матрицей композиционного материала, 40 П р и м е р. Определяли деформации впроцессе изостатического прессования труб иэ бор-алюминия, На слой моноленты бор-алюминия толщиной 0,26 мм с шагом намотки 0,18 мм накладывали молибдено вую фольгу толщиной 20 мкм и полученныйпакет наматывали.на скалку, в результате чего формировался образец в виде трубы из монослоев ВКМ, между которыми были размещены фольговые прокладки. Подготов ленный образец помещали в контейнер, вкотором проводили изостатическое прессование по определенному температурно-деформационному режиму,Образцы для определения деформаций 55 вырезались из средней части заготовки иимели форму дисков высотой 18 - 20 мм.В поперечном сечении диска изготавливались микрошлифы и просматривались на оптическом микроскопе "Неофот" при увеличении х 50. Для расчета выбирался сегмент с(Н+ Нмо)Х(Х - 1)+(1/2 Н + Нмо)25 где г - измеренное значение радиальной координаты узла, мм;х - порядковый номер слоя моноленты.Подставляя значения Н 0,26 им и 30 Нмо - 0,02 мм, получаем эмпирическое урав-. нение для расчета относительной радиальной деформации (в процентах) в каждом узле35 ххгавОтносительнамация при приведнат рэссчитывэсоотношению х 100,ьная дефор- . оси коордиого узла по 40,28 - 0,15тангенциа енной к нул зсь с втор у 1 Н 1 - Н 1ив минимальным и однородным перемещением волокон (узлов решетки) армированной части. Внутренняя часть заготовки (скалка), состоящая из стали марки 70 ГНДХ, йри прессовании не деформировалась, что под- - 5 тверждается равенством измеренного нэ заготовке радиуса при увеличении х 50 ее исходного размера.Расчет относительных деформаций в радиальном и тангенциэльном напрэвлени ях для каждого узла решетки армированной части основан на изменении положения каждого узла после обжатия.Координаты перемещения узлов выбраны произвольно; за нулевую точку принята 15 точка пересечения радиуса.с внешней поверхностью молибденовой фольги, при этом ось абсцисс направлена по радиусу, а ось ординат - по касательной к.поверхности молибденовой Фольги, Относительная ради альная деформация рассчитывалась по фор- муле где Н - измеренное значение тангенциальной координаты узла, мм;у 1 - порядковый номер узла в тангенциальном направлении (у - 1, 2, 3, 4, 5, 6).Подставляя значения Н 1 = 0,18, получзем эмпирическое уравнение для расчетатангенциальной деформации в процентаху х 0,18 - Н х 100.у х 0,18В результате расчета были определеныкомпоненты деформации по слоям прессуемого материала.Формула изобретения1. Способ определения деформаций, заключающийся в том, что создают в образцекоординатную сетку, определяют координату узлов координатной сетки в исследуемомобразце до и после его деформирования ипо полученным данным рассчитывают компоненты деформации, о т л и.ч а ю щ и й с ятем, что, с целью определения деформацийв процессах обработки давлением волокнистых композиционных материалов, состоящих иэ матрицы и волокон, для созданиякоординатной сетки выполняют микрошлифпоперечного сечения образца, определениекоординат узлов осуществляют по микро- .шлифу поперечного сечения, а в качествеузлов координатной сетки используют. волокна материала,2, Образец для определения деформаций, содержащий заготовку исследуемогодеформируемого объекта и прокладки, размещенные в объеме объекта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью определениядеформаций в процессах обработки давлением волокнистых композиционных материалов, состоящих из матрицы и волокон,прокладки выполнены из фольги и расположены между монослоями волокон композиционного материала.3. Образец по и. 2; о т л и ч а ю щи йс я тем, что прокладки выполнены из молибденовой Фольги;8 орректор Т,Мал Составитель В,Бахт Техред М,Моргента эктор Л.Гратилло акаэ 332 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям,и открытиям п 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 НТ СССР Производственнд-издательский комбинат "Патент", г. Ужгорсд, ул. Гагарина, 101