Установка для испытания образцов материалов в условиях гидростатического давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 О 1 А 601 МЗ ННОЕ ПАТЕНТНОЕСССР Г СУДАРС В ДОМСТВ (Г СПАТЕН СР)АН спи ИЗОБРЕТЕНАВТО ЕЛЬСТ СВ КО%32 инду ьныи инстит( 2) В,З,Мидуков ( 6) Авторское св1021982, кл, 6 С,Г,Карнаухетельство СССй 3/10, 1983. етельство СССРИ 3/10, 1981,етоды механичев при сложном, Киев; Наукова ких ис- напряДумка,1 РИЯ ОБИЯХ ГИД ложног зобрет жноРО и внутреРИзобретени ания материал бразцов в усло О СОСТОЯНИЯ. Целью изоб Ние технологич Новки за счете испытаниям женное относится к т ов, а именно к чеРРствием средства аружный плунжеокосновения запорЬРли фасками. выренней полос; аетсц Р 1 ав РР ь 1 иях сложного напр Авторское свид вР 9 о 9371, кл, й 01Лебедев В.А, М с пРтаний материалоенном состоянии 1 Д 76, с, 34,Огородников В.А. Оценка деформируеости металлов при обработке давлением. иев: Вища школа, 1983, с. 5 - б.Лебедев В.А. Методы механических исытаний материалов при сложном напряженном состоянии, Киев: Наукова Думка, 1976, с, 60, ( 4) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТА 1- . АЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВ РОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ 7) Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к устройстам для испытания образцов в условиях о напряженного состояния, Цель ения - расширение технологичеетения является расширеских возможностей устабеспечения нагружения ских возможностей зэ счет обеспечения нагружения образца комбинацией наружного и внутреннего давлений, В цилиндрической полости 2 камеры 1 установлены с возможностью осевого перемещения два коакси. ально расположенных плунжера 8 и 9 для осевого нагрумсения образца 15, В камере 1 выполнены каналы, сообщенные посредством запорных элементов 4, 5, 13, 14 со средством 6 пОДаРи В полость камеры "жидкости и сливным баком 7, На плунж,:.ре 8 и обрашенной к РРелРу поверхности полости камеры 1 выполноньу взаил 1 осопрягаелРь 1 Ре запорные фаски 10, 11, После установки образца 15 и подачи в полость кал 1 ерьР 1 рабочей жидко- СТИ ЗакоываюТ Запо 1 НЫе Злел 1 ентьР Ру воздейству от, например, на плун.кер 8 осевьРлР усилисм. РПри атом гРлу Ржер 8, сжимая рабочую жидкость, перемещается до соприкосРчовеню запорных фресок 10. 11, Затем с ГРомощью запо ного злсмента 13 плавно уменьш 4 ют давление, воздействующее на внт/треннюю поверхность Образца 15, тогда как давление на наоужную повеохность образца остается равчым достигнутому и момен Р сопоикоснР вения Фасок 10, 11, Это же д: зле Рио воздеР:ствует на пгРунжер 9, нагружаюРРРий обпвзо . 15 растягива Ощим усилием. 1 ил образца комбинацией нанего давланРРй.Таким Образом, "од.осеього нагружения идвижется вниз до соприными фасками с запорнполненными во внутрабочей камеры, и снижбочей жидкости до заданного давления, При этом рабочая жидкость герметично запирается во внутренней полости образца. Поскольку полости внутри образца и вне его сообщаются, то наружное давление в каме ре установки равно внутреннему. Изменяя давление рабочей жидкости внутри образца согласно программе испытаний, получают различные комбинации разности наружного л внутреннего давлений, Одновременно "0 осуществляют программное осевое нагружение образца, Таким образом, установка позволяет реализовать сложное напряженное состояние на тонкостенных трубчатых образцах по схеме нагружения наружное 15 давление - внутреннее давление - осевая сила.Возникает вопрос, что дает реализация предлагаемой схемы нагружения тонкостенного трубчатого образца 20При обработке давлением материалы подвергаются большим пластическим деформациям, Во многих случаях обрабатываемые материалы не выдерживают эти деформации, что,приводит к их разруше нию. Для назначения оптимальных параметров технологического процесСа необходима оценка деформируемости обрабатываемого металла. С целью оценки деформируемости металлов при обработке З 0 давлением необходимо знать напряженно- деформированное состояние в очаге деформации, а также зависимость пластичности металла от вида напряженного состояния, истории деформирования и других факто- З 5 ров, С,И,Губкиным было высказано предположение, что на пластичность оказывают влияние как показатель напряженного состояния К, так и вид напряженного состояния, определяемый параметром 40 Надаи-Лоде- р а, В связи с этим С,И.Губкин предлагает строить диаграмму пластичности в координатах ер = 1(,и сг, К), где ер - предельная деформация, Однако построение полной поверхности. пластичности 15 встречает целый ряд трудностей экспериментального характера. Полученные к настоящему времени экспериментальные данные относятся, главным образом,к области двухосного напряженного сосояния. 50 Связано это с тем, что при испытании материалов в условиях объемного напряженного состояния возникают значительные трудности.Таким образом, реализация схемы на гружения тонкостенных трубчатых образцов наружное давление - внутреннее давление - осевая сила позволяет построить полную поверхность пластичности. Есть воэможность экспериментально проверять элементы теории прочности и пластичности, что позволит создать надежные методы расчета деталей в случае контактных напряжений при расчете оружейных стволов и деталей замков артсистем, расчете аппаратов химического машиностроения, в которых используются высокие и сверхвысокие давления.Кроме того, установка позволяет реализовать еще целый ряд схем нагружения трубчатых образцов, например испытание тонкостенных трубчатых образцов под воздействием внутреннего давления или под действием осевой силы в условиях гидростатического давления. Таким образом, установка имеет широкие технологические возможности.В области испытательной техники известен целый ряд установок для испытания образцов в условиях Сложного напряженного состояния под гидростатическим давлением. Например, была предложена установка для реализации нагружения образца по схеме наружное давление - внутреннее давление - осевая сила.Однако во всех известных установках давление рабочей жидкости подается во . внутреннюю полость трубчатого.образца и вне ее с помощью специального гидроприводэ, Причем для обеспечения корректности испытаний давление жидкости повышается ступенчато, что обуславливает сложность привода, Испытания проводят в условиях высокого и сверхвысокого давлений, Поэтому возникают определенные сложности с подводом жидкости высокого давления от источника высокого давления, связанные с проблемами уплотнения и т,д. Конструкция установки достаточно сложна,Новизна изобретения состоит в соединении в установке воэможности создания высокого давления в самой испытательной камере установки с возможностью осуществления герметичного запирания рабочей жидкости внутри тонкостенного трубчатого образца за счет выполнения запорной фаски на наружном плунжере с возможностью контакта с запорной фаской, выполненной во внутренней полости рабочей камеры. При этом полость рабочей камеры сообща- ется через осевой канал, выполненный в стенке камеры, со сливным баком, Таким образом, наружный плуижер под действием средства осевого нагружения движется вниз, обеспечивая плотный контакт наружного плунжера с внутренней полостью рабочей камеры, При этом рабочая жидкость герметично запирается во внутренней полости образца. Уменьшая внугреннее дэвле 183720110 20 30 35 40 45 50 ние по заданной программе, получают раз=личные комбинации разности наружного и ; .внутреннего давлений.Таким образом, предлагаемая установ: ка достаточно проста, не требует индивиду. :ального привода для создания высокого давления, жидкость высокого давления гер метично запирается во внутренней полостиобразца.Установка обладает широкими техноло, .гическими возможностями.Коническая поверхность контакта на: ружного плунжера с полостью рабочей ка: меры имеет широкую поверхностьсоприкосновения, тем самым обеспечивает, :ся надежное направление плунжера, Для ; обеспечения надежного и длительного гер. :метичного запирания жидкости высокие: наружного плунжера и полости рабочей ка"меры,В предлагаемой установке запорная : фаска выполняется именно на наружном . плунжере и контактирует с запорной фас: кой, выполненной во внутренней полости, рабочей камеры, и в установке сочетается : :возможность создания высокогодавления в ; самой испытательной камере установки с,; воэможностью осуществления герметично.го запирания рабочей жидкости внутри образца. При этом полость рабочей камерысообщается со сливным баком посредством дополнительного канала, выполненного в :стенке камеры,На чертеже показана установка для ис: пытания образцов материалов в условиях , гидростатического давления,Установка содержит рабочую камеру 1 с цилиндрической полостью 2 и радиальным: каналом 3, сообщенным посредством за: порных злементов (вентили) 4, 5 со средст; вом 6 подачи жидкости (насос) и сливным баком 7, два коаксиально расположенныхплунжера 8, 9, установленных в полости 2 камеры 1 с возможностью осевого пере мещения, и средство осевого нагруженияплунжеров 8, 9 (не показано), На наруж.:ном плунжере 8 и обращенной к нему поверхности полости 2 камеры 1 выпол: нены взаимосопрягаемые запорные фаски 10, 11, э в противоположной: размещению плунжеров 8, 9 стенке каме. : ры 1 выполнен дополнительный канал 12, сообщенный посредством дополнительного запорного элемента вентиль) 13 со сливным баком 7.Установка работает следующим об-.. разом. Реализуемая схема нагружения трубчатого образца наружное давление - внутреннее давление - осевая сила,С помощью насоса 6 рабочая жидкость итрубопроводу через открытые вентили 4, 14 подается в полость 2 рабочей камеры 1, При этом наружный плунжер 8 занимает верхнее положение, После этого венили 4, 14 закрываются. Под действием средства осевого нагружения наружный плунжер 8 движется вниз, сжимая рабочую жидкость, до соприкосновения запорной фаски 10 с запорной фаской 11, выполненной во внутренней полости 2 рабочей камеры 1, При этом, поскольку полость внутри образца 15 сообщается с полостью 2 рабочей камеры 1, наружное давление равно внутреннему давлению рабочей жидкости. Наружный плункер 8 контактирует с полостью 2 рабочей камеры 1 по конической поверхности, при атом рабочая жидкость герметично и надежно запирается во внутренней полости образца 15, 0 величине наружного и внутреннего давлений судят по показаниям манометров 16, 17. При этом жидкая среда воздействует на нижний торец плунжера 9, стремясь растянуть прикрепленныЙ к нему образец 15, Тогда с помощьО вентиля 13 плавно уменьшаот внутреннее давление по заданной программе, осуществляя различные комбинации наружного и внутреннего давлений. Одновременно осуществляют растяжение Образца 15 по заданной программе, По окончании испытаний открывают вентили 5, 13 и рабочая жидкость сливается в бак 7. Цикл работы установки возобновляется, Реализация предлагаемой установки для испьтания образцов матери- апов в условиях гидростатического давления позволяет построить диаграмму пластичности в координатах. Конструкция установки достаточно проста и не требует дополнительного источника высокого давления, Упрощается эксплуатация установки и обеспечивается корректность испытаний. Формула изобретения Устаноька для испьтания образцов материалоь в условиях гидростатического давлейия,. содержащая рабочую камеру с цилиндрической полостью и радиальным каналом, сообщенным посредством запорньх элементов со средством подачи жидкости и сливным баком, два коаксиально расположенных плунжера, установленных в полости камеры с возможностью осевого перемещения, и средство осевого нагру.кения плунжера, отл ича ющая с я тем, что, с целью расширения технологических воэ1837201 оставитель С.Карнауехред М.Моргентал Корректор И,Шмакова дакто каз 2861 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ельский комбинат "Патент", г. Уж ул,Гаглпинз, 10 роизводственно можностей эа счет обеспечения нагружения образца комбинацией наружного и внутреннего давлений, на наружном плунжере и обращенной к нему поверхности полости камеры выполнены взэимосопрягаемые запорные фаски, а в противоположной размещению плунжеров стенке камеры выполнен допол нител ьн ый канал, сообщенный по.средством дополнительного запорного зле мента со сливным баком,