Способ определения физико-механических свойств материала

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА,заключающийся в том, что при различньтх нагрузках внедряют индентор в поверхность образца, измеряют глубину восстановленных отпечатков, определяют динамический коэффициент твердости и физико-механические свойства материаЛа образца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения модуля нормальной упругости, вдавливают индентор до фиксированного уров ня , составляющего 5-15% от радиуса индентора, определяют пластическую твердость и модуль нормальной упругости по формуле о f-iu2 Е --1 0.0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН(ИХ

РЕСПУБЛИН

4(50 С О1 N 3 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, «

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3641298/25-28 (22) 08. 06. 83 (46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) M.Ñ.Äðoçä и М.M.Ìàòëèí (71) Волгоградский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 620.178.152.26(088.8) (56) 1. Марковец М.П. Определение механических свойств материалов по твердости. М., "Машиностроение", 1979, с. 40-43.

2. Дрозд М.С. Определение механических свойств металла без разрушения. М., "Металлургия", 1965, с. 147-156 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА,заключающийся в том, что при различных нагрузках внедряют индентор в поверхность образца, измеряют глубину восстановленных отпечатков, определяют: динамический коэффициент твердости и физико-механические свойства материаЛа образца, о т л и ч а ю щ и й„„Я0„„1147951 А с я тем, что, с целью определения модуля нормальной упругости, вдавливают индентор до фиксированного уров ня, составляющего 5-157. от радиуса индентора, определяют пластическую твердость и модуль нормальной упругос ти по формуле

1"

С 1 2

ы о I

; НВ где Е,,и, — модуль нормальной упругос- ти и коэффициент Пуассона исследуемого материала; о же материала индентора ° — Радиус сферического инден- ф тора; с — фиксиРованный уровень вдав Q) ливания индентора;

h — глубина остаточного отпе; чатка;

HD — пластическая твердость исследуемого матариала — динамический коэффициент твердости, по которым судят о физико-механических свойствах материала.

3- р.

2 и

Ф 1147951 3

Изобретение относится к механичес- . до фиксированного уровня, составляюким испытаниям материалов. щего 5-157 от радиуса индентора, Известен способ определения моду- определяют пластическую твердость ля нормальной упругости материала 513, и модуль нормальной упругости по включающий упругое вдавливание дву- формуле мя последовательно прикладываемыми нагрузками шарикового индентора в

М

2 материал исследуемой детали, измере- Е= ние под нагрузкой сближения инденто — — „-1 ра с поверхностью детали и определе- 10

А) И ,ние модуля упругости по формуле

1- 2

4 1j2 1- с

2/3 213 3

И

20 где Š— модуль нормальной упругости

1 и коэффициент Пуассона исследуемого материала;

Еи,) .и — то же, материала индентора;

R — радиус сферического индентора; о — сближение индентора с поверх2S н ос тью дет али, .соответствующее разности нагрузокР иР,.

Недостатки этого способа — необходимость использования индентора большого радиуса (К = 100 мм) и необходимость производить нагружение несколько раз, при этом измеряя величину нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является способ определения физико- 3S механических свойств материала, заключающийся в том, что при различных нагрузках внедряют индентор в поверхность образца, измеряют глубину восстановленных отпечатков, определяют 40 динамический коэффициент твердости и физико-механические свойства материала образца (2 ). . Недостаток указанного способа— невозможность определения модуля нормальной упругости.

Цель изобретения — определение модуля нормальной упругости.

Цель достигается тем, что согласно способу определения физико-механических свойств материала, заключающемуся в том, что при различных нагрузках внедряют индентор в поверхность образца, измеряют глубину восстановленных отпечатков, определяют И динамический коэффициент твердости и физико-механические свойства материала образца, вдавливают индентор где Е,р- модуль нормальной упругости и коэффициент Пуассона исследуемого материала;

Eg, P то же,материала индентора,.

R — радиус сферического индентора; с — фиксированный уровень вдавливания индентора;

h — глубина остаточного отпечатка;

HD — пластическая твердость исследуемого материала;

g — динамический коэффициент твердости, по которым судят о физико-механических свойствах материала.

Способ определения физико-механических свойств материала реализуется следующим образом.

Измеряют (согласно ГОСТ 18835-73) пластическую твердость HD материала образца, определяют динамический коэффициент твердости (при статическом способе внедрения индентора он равен единице). Для этого йри двух различных нагрузках производят внедрение сферического индентора сначала статическим, а затем динамическим способом и определяют динамический коэффициент твердости по формуле

h„- Ъ 1

hr, - hate где h h — глубины восстановлен2 ных отпечатков после приложения первой и второй нагрузки статическим способом;

h и h -- то же, при динамичес- .

Я 2 ком способе.

При этом начальная скорость индентора при динамическом внедрении должна быть та же, что и используемая при определении модуля нормальной упругости.

Е= — -1

Ъ

PHD

Составитель И.Максимчук

Техред Л.коц бняк Корректор Е.CHpQ m

Редактор N.Áàíäóðà

Заказ 1567/35 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

3 1 14795

После этого производят вдавливание сферического индентора с образованием остаточного отпечатка, составляющего

5-15Х от радиуса индентора. Этот диапазон обусловлен тем, что в его пределах существует устойчивая линейная зависимость между глубиной остаточного отпечатка и нагрузкой на инден" тор. Эта операция может быть проведена на любом твердомере (прессе) или с помощью ударного твердомера любого типа, в которых индентор снабжен кольцом, опирающимся на поверхность образца при заданном погружении индентора. 15

Измеряют глубину остаточного отпечатка, например, с помощью индикатора часового типа и,определяют модуль нормальной упругости материала образца по формуле 20

1- м.

1 4

При этом коэффициенты Пуассона образцов материала и индентора могут быть определены по справочным таблицам

Таким образом, данный способ позволяет определять модуль нормальной упругости на готовых изделиях без их разрушения, обеспечивая при этом практически такую же точность, как у наиболее точного — резонансного способа.

Способ может быть непосредственно использован в промышленности с использованием существующих инденторов и нагружающих устройств ° Кроме того, при вдавливании индентора не требуется контролировать нагрузку, а необходимо обеспечить лишь вдавливание индентора до фиксированного .уровня, ограниченного простым упором, например кольцом, установленным на инденторе.