Способ испытания листовых материалов на одноосное сжатие

(54) СПОСОБ ИСП МАТЕРИАЛА НА ОД (57) Изобретение о ной технике и мож машиностроении с ОВ 00 вр ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ЫТАНИЯ ЛИСТ ОГОНООСНОЕ СЖАТИЕносится к испытательт быть использовано вцелью повышения точИзобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано в машиностроении при определении прочно стных свойств стружки высокопрочных сплавов, что важно для расчета условий пе рехода компонентов стружковой шихты в пластическое состояние и определения оп тимальных интервалов давлений прессова ия при брикетировании стружки,Целью изобретения является повышеие точности и информативности испытаий при определении прочностных свойств материала гибких охрупченных пластин,конкретно - стружки высокопрочных сплавов.На фиг,1 изображена схема нагружения образца и расчета предела прочности материала стружки, где а - схема установки и нагружения образца, б - конфигурация торцового сечения стружки перед изломом, распределение нормальных (М), перерезывающих сип (О) и изгибающих моментов (М)абачей части образца перед изломом; на ности испытании путем учета перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состояние. Образец испытуемого материала приводят в состояние закритического изгибного равновесия, К торцевым кромкам образца прикладывают сжимающее усилие в направлении, перпендикулярном образующей его цилиндрической поверхностиа предел прочности матерИала рассчитывают по формуле п=(Р/87 )х (бй- Ч), где о- предел прочности материала образца, Р - разрушающая нагрузка, й - радиус кривизны поверхности образца в момент излома, В, - ширина и толщина образца соответственно, 2 ил., 1 табл,1 фиг.2 - схема вырезки образцов из стружки для механических испытаний.Нажимные плиты 1 испытательной ма-., шины сводят на расстояние Н, меньше длины испытуемой пластины 2, которая при установке в машину получает начальный изгиб и приводится таким образом в состояние закритического изгибного равновесия и боковая поверхность пластины приобретает форму цилиндрической панели с образую,щей, перпендикулярной усилию сжатия Р; При нагружении гибкая пластина упруго деформируется и ее ось в момент, предшествующий разрушению, изгибается в полуокружность с диаметром, равным расстоянию между нажимными плитами за вычетом толщины пластины. При таком способе нагружения результаты испытания не зависят от условий взаимодействия образца с опорами и от геометрии нагружаемых кромок, так как в результате больших изгибных деформаций нагрузка плавно перераспределяется на площадки, параллельные малым торцам пластины. После исчерпания ресурса гибкости образец оказывает сопротивление действию нагрузки как сжатый стержень с криволинейной осью известной геометрической формы, распределение внутренних силовых факторов на которой приведено на чертеже. Достижение нормальными силами и изгибающими моментами максимума в сечении, равноудаленном от,нагружаемых кромок, существенно снижает площадь рабочего сечения пластины, что позволяет практически исключить влияние технологических концентраторов напряжений на результаты испытания и тем самым повысить их точность, Поскольку: охрупченный материал не может получать остаточных деформаций, касательные напряжения в рабочем сечении образца отсутствуют, а величина эксцентриситета нейтральной оси сечения мала (е = 2 10 м), величину нормального растягивэющего напряжения, действующего в момент излома образца в сечении, равноудаленном от его нагружаемых кромок, можно рассчитать с учетом известных соотношений прикладной механики деформируемых тел. В силу способа определения, величину оможно интерпретйровать как предел прочности материала испытуемого образца, что расширяет информативность заявляемого способа по сравнению с прототипом.П р и м е р, Заявляемый способ реализован при определении предела прочности титанового сплава ВТЗв стружке с цель 1 о последующего расчета условий перехода стружки в пластическое состояние, Материал для испытаний - элементная стружка в виде вьюнообраэной ленты (длина990 мм, ширина В 30 мм, толщина 90,4 мм и раздробленных пластинчатых фрагментов произвольной формы (характерный размер, Л 30 мм, толщина Ч 0,4 мм) с регулярными поверхностными концентраторами напряжений в виде устьев плоскостей скола, перпендикулярных направлению снятия стружки. Схема вырезки образцов для испытаний по базовому способу(одноосное растяжение, ГОСТ 11701-80) и заявляемомуприведена на фиг.2, Испытания по способупроводят только для вьюнообразной стружки, поскольку изготовить образцы с размерами, требуемыми ГОСТ 7564-80, из раздробленных фрагментов невозможно, Испытание по способупроводят на разрывной машине типа ГР 2 в диапазоне нагрузок 0,300 Н. (При использовании машин с меньшей чувствительностью при регистрации нагрузки одновременно испытывают несколько эквиразмерных пластин, а разрушающую нагрузку относят к суммарнойплощади рабочих сечений пластин). Иэ исходного материала вырезают прямоугольные пластины с соотношением сторон; В 5 в направлении, перпендикулярномнаправлению снятия стружки, что позволяет корректно применить стержневую расчетную схему и существенно ограничитьвлияние концентраторов напряжений на ре"0 зультаты испытаний,Нажимные плиты машины в исходномположении устанавливают с зазором 20 мми размещают между ними образец с малымначальным изгибом. Силовые и деформа 15 тивные характеристики испытаний регистрируют по соответствующим датчикаммашины (диаметр), удвоенный радиус кривизны боковой поверхности образца рассчитывают как расстояние между20 нажимными плитами в момент излома пластины за вычетом ее толщины. С использованием полученных значений Р и Ярассчитывают предел прочности материала,причем во внимание принимают результат25 испытаний образцов, линия излома которыхравноудалена от нагруженных кромок, Ре-.зультаты испытаний (средние и коэффициенты вариации в серии из 11 образцов)приведены в таблице.30 Из данных таблицы следует, что по сравнению с базовым заявляемый способ испытаний характеризуется следующимипреимуществами;- более высокими информативностью и35 точностью при определении прочностныхсвойств стружки высокопрочных сплавов;- возможностью испытаний тонколистовых раздробленных материалов произвольной формы;40 . - нечувствительностью результатов ис.- пытаний к поверхностным дефектам и неровностям нагружаемых кромок образца;- методической простотой и меньшейтрудоемкостью при изготовлении образцов.45Технико-экономическая эффективностьот использования заявляемого способы испытаний тонколистовых материалов состоит в повышении качества стружковых50 брикетов и эффективности процессов переработки цейных машиностроительныхотходов (стружка высокопрочных сложнолегированных сплавов, содержащих такиеэлементы-упрочнители, как Т, НЬ, Ч, 2 г, Мо,55 Ю Сг, и др.) эа счет точного расчета условийперехода компонентов стружковой шихты впластическое состояние (например, с использованием решения Прандтля задачи отечении тонкого слоя между шероховатымиплитами) и определения оптимальных ин1808779 Разрушаю цад нагрузка, Р", кл Тип и величинадеформативнойхарактеристики Размер рабочейчасти образца1, В, мм Результаты испытаний, б,Ипа, Ч 8,2 Площадь Рдбочмго сече" нил, Бммз Способ Тип и размерыстружкиЬ В Ч ии Относительное1, 18удлинение 298 5,7- оа Лента150: 30 04 501 10 30; 6 фрагмент40; 30; 0,4 Размер образца не удовлетворпет ГОСТ 7564-8 Радиус кривизныпластины, ммЯ м Лента1501 301 0,4 1520; 6,4 0,41 2,4 Радиус кривизныпластины, ммК е 3,5 П фрагмент 40 30; 0,4 25 5 1670 9,7 0,33 2,0 11 фрагмент с трещиной на кромке40 30 0,4 301 6 Радиус кривизныпластины ммЕ = 3,2 1675; 0,42 2,4 Разрушение вне рабочей части образца;и Использоаань; данные 9-ти измерений длл образцов с линией излома, равноудаленной от кромок тервалов давлений прессования при брикетировании стружки. Формула изобретения Способ испытания листовых материалов на одноосное сжатие, по которому из тонколистового материала выреза 1 от испытуемый образец шириной Ь и толщиной 7, придают ему цилиндрическую форму, прикладывают к нему радиальное сжимающее усилие и по величине деформации судят о прочностных свойствах материала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем учета условий перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состояние, образец сжимают в направлении, перпендикулярном. образу ющей его цилиндрической поверхности,фиксиру 1 от радиус кривизны поверхности образца в момент излома Я и разрушающую нагрузку Р., а о прочностных свойствах материала судят по пределу прочности о при од ноосном нагружении, определяемому поФормуле и- - 16 й.лу),Ря 21803779 Составитель В.НосенкоТехред М.Моргентал Корректор П. Гереши Редактор Т.Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1050 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж. Раушская наб 4/5