Образец для исследования напряженно-деформированного состояния при винтовой прокатке

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 13.10.81(24) 3346522/22-02с присоединением заявки йо(23) Приоритет Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 1986522 И М. Кп. В 21 В 19/00,Г 01 В 530 Государственный комитет СССР но делам изобретениИ н открытий(ЯЗЕЙ УДКБ 2.1 774; ,353.001.4 и 531. 781 2(088 8) Опубликовано 07,01,83, Бюллетень М 1 Дата опубликования описания 070183).Заявитель ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРИИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ВИНТОВОЙПРОКАТКЕ 5 2 30 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций и определения напряженно-деформируемого состояния при винтовой прокатке и прошивке твердых тел в условиях высоких температур.Известен образец, выполненныйиз двух половин с нанесенной на одной из половин координатной сеткой, которые затем сваривают или соединяют между собой, для исследования деформированного состояния в процессах обработки металлов давлением 1 3.Недостатком этого образца является то, что он не позволяет с необходимой точностью определять деформации в процессе винтовой прокатки, так, как не учитывается искажение плоскости симметрии в процессе деформации.Известен также образец, выполненный в виде цилиндра с двумя продольными прямоугольными пазами по всей его длине, в которых жестко закреплены две пластины с нанесенными с двух сторон координатными сетками Г 2 3,Недостатком этого образца является то, что он не позволяет определить объемное напряженно-деформированное состояние при винтовой прокатке, а оценить только конечноеапряженно-деформированное позволяетплоское нсостояние.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является образец для исследования напряженно-деформированного состояния при винтовой прокатке, содержащий цилиндрическое тело с продольным пазом и жестко установленный в пазу вкладыш с нанесенной на боковые поверхности координатной сеткой 31 Йспользование образца затруднено тем, что с одной стороны, ширина паза н пластины не должна превышать шага координатной сетки, т.е, составляет не более 3 ьп 4, с другой стороны, существующими методами механической обработки сложно получать пластины толщиной менее 3 мм.Изготовление подобного образца неизбежно приводит к тому, что между стенками паза и пластины образуются зазоры, т.е. жесткость системы оказывается недостаточной, и это отрицательно сказывается на точности измерений.При скручивании образца происходит смещение узловых точек координатной сетки, в результате чего картинадеформированного состоянияфполучаетсяискаженной.Целью изобретения является увеличение жесткости и тем самым повышениеточности определения деформаций.Цель достигается тем, что в образце для исследования напряженно-деформированного состояния при винтовойпрокатке, содержащем цилиндрическоетело с продольным пазом и жестко установленный в пазу вкладыш с нанесен-,ной на боковые поверхности координат-ной сеткой, вкладыш выполнен с поперечным сечением в виде сектора с центральным углом 45-90 О и длиной равной0,25-0,3 длины цилиндра, при этомпродольный паз .расположен посрединецилиндра,Выполнение вкладыша и паза поднего в виде сектора позволяет исключить смещение поверхностей с координатными сетками относительно другдруга в процессе прокатки, а следовательно, повысить точность определения деформированного состояния в очаге деформации.Выбор центрального угла в интервале 45-90 определяется особенностямидеформации в стане винтовой прокатки.Так при угле 45 О можно оценить деформированное состояние металла под основным деформирующим инструментом. 30При центральном угле от 45 до 90 Оможно оценить деформированное состояние с учетом влияния технологического инструмента (валков и линеек), 5При центральном угле 90 можно оп-ределить деформированное состояниеза четверть оборота образца в очагедеформации. Дальнейшее увеличениецентрального угла нецелесообразно, 40так как процесс деформации более чемза четверть оборота образца в очагедеформации нельзя считать монотонным.Выбор длины вкладыша от 0,25 до0,3 определяется тем, что, с одной 45стороны, необходимо создать условия,соответствующие реальным при прокатке сплошной заготовки, т.е. необходимо иметь "жесткие" концы на выходеи входе, равные по крайней мере длине очага деформации. С другой стороны, увеличение доли жестких концовболее 0,75 от обцей длины приводитк неоправданному расходу материала итем самым к увеличению стоимости образца.Наличие вкладыша и паза под негодлиной, меньшей длины образца, исключает смещение вкладыша относительнообразца в процессе деформации, чтопозволяет использовать образец для 60определения деформированного состояния при прошивке на стане винтовойпрокатки.На фиг,1 изображен образец с расположением вкладыша в трехмерном про стран отве; наФиг. 2 - образецнафиг.3 - Разрез А"А на фиг.2, на фиг.4 Форма вкладыша с координатной сеткой.Образец для измерения деформациипри винтовой прокатке методом координатных сеток содержит цилиндрическоетело 1 с продольным пазом 2 и вкладыш3. Торцовые стенки паза расположенына одинаковом удалении от торцов цилиндра и расстояние между стенками,равное длине вкладыша, составляет0,25-0,3 от длины цилиндра. Поперечное сечение выполнено в виде секторас центральным углом 45-90,На боковые пбверхности вкладышананесена координатная сетка с определенным шагом. После установки вкладыша в паз для более прочного соединения применяют сварку.Для определения напряженно-деформированного состояния образец задаютв стан винтовой прокатки. Прокаткуосуществляют сторможением образцав очаге деформации таким образом,чтобы вкладыш заполнил очаг деформации.П р и м е р. На двухвалковом станевинтовой прокатки с бочковиднымивалками (диаметр бочки вала 380 мм)осуществляли процесс прокатки образцов с координатными сетками из стали50 А диаметром 50 мм и длиной 400 мм.Длина вкладыша равна 120 мм. Центральный угол сектора составлял 90 О .Прокатку осуществляли при следующихтехнологических режимах: обжатие впережиме 15-20, коэффициент овализации 1,08-1,15, угол подачи 15 . Образцы нагревали до температуры 1150 С.Образец затормаживали в очаге деформации при заполнении его вкладышем.Далее извлекали образец из стана,охлаждали и разъединяли его путеммеханической обработки на строгаль- .ном станке.Шаг ячейки исходной координатнойсетки равен 3 мм. Контроль исходной.сетки и измерение ее после деформации осуществляли на инструментальноммикроскопе УПЯс точностью до0,0005 мм.Использование предлагаемого изобретения по сравнению с суцествующимпозволяет увеличить жесткость образца и тем самым повысить точность определения деформированного состояния,а также применить образец при прошивке в стане винтовой прокатки.За базовый объект принят образец,испольэуеязй в МИСиС при исследованиях, По сравнению с ним предложенныйобразец позволяет определить болееточно напряжение в осевой зоне итем самым выбрать оптимальный режимпрошивки, обеспечивающий увеличениепроизводительности стана и скоростипрошивки за счет, найример, увеличения угла подачи до 20 О,Ожидаемый экономический эффект от внедрения образца, позволяющего в 1,25 раза интенсифицировать процесс прошивки, составляет 3750 руб. на одном стане,формула изобретенияОбразец для исследования напряженно-деформированного состояния при винтовой прокатке, содержащий цилинд рическое тело с продольным пазом и жестко установленный в пазу вкладыш с нанесенной на боковые поверхности координатной сеткой, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения жесткости и тем саввам повышения точности определения деформацнй,вкладыш выполнен с поперечным сечением в виде сектора с центральным углом 45-90 и длиной, равной 0,25-0,35 длины цилиндра, при этом продольныйпаз расположен посредине цилиндра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зибель Э. Обработка металлов в10 пластическом состоянии. И., ОНТИ,1934, с. 1452. Авторское свидетельство СССРв 285308 кл. 0 01 . 1/24 с 19693. Авторское свидетельство СССР15 по заявке Р 2862388/25-28,lФЗаказ 10383/11 Тираж 814 ПодписноеВНИИПИ Росударственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскя наб., д.4/5филиал ППП ВПатентю, г.ужгород, ул.Проектная, 4