Способ подготовки образцов из хрупких неметаллических материалов к испытаниям на одноосное сжатие
Изобретение относится к испытаниям хрупких неметаллических материалов типа неорганического стекла, ситалла или керамики на прочность при сжатии, позволяет повысить достоверность результатов испытаний путем снижения концентрации напряжений в торцовых зонах образца при его нагружении. Для этого после изготовления металлических (стальных) обойм 2 в виде полых цилиндров и опор 3, их закалки осуществляют индукционный нагрев токами высокой частоты до температуры рекристаллизации наружных сопрягаемых торцевых кромок опор 3 и обойм 2 на глубину P=(0,19...0,21)D, где D - диаметр цилиндрического образца. Затем после шлифовки термообработанных сопрягаемых деталей, закрепления с помощью клеевого состава обойм 2 и соответствующих опор 3 на торцовых зонах цилиндрического образца 1 до совмещения наружных торцов обойм 2 и опор 3 в одной плоскости подвергают образец нагружению. При этом благодаря образованию наружных кольцевых пластичных зон 5 обеспечивают равномерное пластическое деформирование опор 3 и обойм 2, что позволяет при создании в образце 1 напряжений, близких к предельным, получить практически равнонапряженное состояние по длине его рабочей части. 1 табл., 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (191 (11) 1493921 А 1 (51) 4 6 01 1х) 28, 3/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 мики на прочность при сжатии, позволяет повысить достоверность результатов испытаний путем снижения концентрации напряжен1:й в торцовых зонах образца при его нлгр жении. Для этого после изготовления металлич(„их (стальных) обойм 2 в виде полых цилиндров и опор 3, их закалки осуществляют индукционный нагрев токами высокой частоты до температуры рекристалли".ации наружных сопрягаемых торцовых кро,1ок опор 3 и обойм 2 на г.1убину P=
=-- (О, !9...0,21) d, где d — диаметр цилиндрического образца. Затем после шлифовки гермообработанных сопрягаемых деталей, закрепления с помощью клеевого состава обоим 2 и соответствующих опор 3 на торцовы| зонах цилиндрического образцы до совме:цения наружных торцов обойм 2 и опор 3 в одной плоскости подвергают образец нагружению. При этом благодаря обра1ов11нию наружных кольцевых пластичны| зон 5 обеспечивают равномерное пластическос деформирование опор 3 и обойм 2, что по1н >ляет при создании в образце напряrKeний, близких к предельным, получить практиче«ки равнонапряженное состояние по длине «го рабочей части. табл. 2 ил.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4312325/31-26 (22) 05.10.87 (46) 15.07.89. Бюл. 1|) 26 (71) Киевский автомобильно-дорожный инститх т и м. 60-дегия Великой Октябрьской социалистической, революции и Институт проблем прочности АН У(..(Р (72) И. И. Дьячков, H. (.. (nn« тов и В. Е. Марч«нко (53) 620.173 (088.8) (56) Пи«ар«нко Г (. и др. Кон«;рукционная
npn 1но«ть стекол и м«тыллов. Киев: Наукова . | мкл, 1979. «. 284
Кам«ничный И. (.. 1!особи« термисту ин«трументыль1пьго цеха. Киев: Техника, 1982, «. 136.
Квитка А.;1, Дьячков И И. H;1npsiiK«нное «11eòîÿnn«и прочносгь оболочек из хруli.
Кпх 1ц металлически| материалов. Киев:
1(аукова думка, 1983, «284. (54) х;ПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦОВ
ИЗ ХРУПКИХ НЕЧЕТАЛ,, !И(1Е(.КИХ МА
Т Е Р И А. 1 И В К И (.. П Ы Т А Н И Я.х 1 11А ОД Н ОО(: НОЕ (;iK AT I (57) Изобретение от1ьо«и1«я к и«пытаниям х р у и к и \ н e M е г 11. 1.ч и и 1. «v и х и ы 1 е р и а.ч о В т и !1 d неорганического T«к,1а, си гn;1 1n или керлИзобр«T«nn«относигся к испьпанинм материалов на прочность при с катин и мож T найти применение прн подготовке к испытаниям на одноо«ное сжатие цилиндрических образцов из хрупких неметаллических материалов типа неоргынического стекла, ситалла или керами1;и.
Цель изобретения повышение д(н товерности результатов испытаний путем снижения концентрации напряжен1(й в тор1п1Bblx зонах образца при его на<ружении.
На фиг. показан образец, размещенный в обоймах с опорами; на фиг. 2 — схема нагрева кромок.
Образец из стекла марки МКР-1 диы метром 10,0 мм (фиг. 1) размещен в обоймах 2 из стали 40Х. На торцах образцы установлены опоры 3, изготовленные из «тали 40Х. На внутренних опорных кромка| обойм 2 выполнены фаски 4 для снижения концентрации напряжения на боковой поверхности образца по линии контакта кром ки обоймы 2 при пластическом деформировании обоймы 2 и опоры 3 в процессе нагружения образца 1. Обойма 2 и опоры 3 закреплены на образце при помощи клеевого состава, содержащего следующие компоненты, мас. %; эпоксидная смола ЭД-16-76,2; (49 <9 г 1
>ийу>ил<(>ГОллт H,fi; полнэтн,)еlltl()лилчип 7,fi;
. Нл наружных тор>и>ных крочк;Ix
К;>Ж t<>fl О6оичы 2 и <)tt<>()t
<>оные и. >л(т и I II I 1(званы > l (л О6 p Рлзче н,> О6рлзцл (, О6< йчы 2 и Опорь> 3 5 вы6рлны в соответствии с эчннри и скимн ф(>Р ht >> Л Л Ч Н: () — диаметр цилнндри и (кого о6рлз(>а 1; L -- длина образцл (l.=:3d); 0 — наружный дилметр обоймы 2 ((7= 10 =3,2(1 ); l.< - длина сГ>орной снстечь> (I <=-4d); h< — тол>пина опоры 3 (h< 0,5d); >г --- глубина вкливгп(ия образца (A = 0,5« ), 1 5 <) -- толщина стенки полого цилиндра обойчы 2 (b= (, ld); размер ф;(ски 4 (1 =-0,2dXfif)n); 11 - исходный зл:!op между 60КОвой поверхностью Обрлзцл и обоймы 2 (А(=0,1 мм); Л2 — исходный заз<)р чежду торцом образца и торцом опоры 3 (12= ==0 05 мм) Р— глубина пластичной зоны 5 (Р= =0,19...0,2(d) . Система нагрева (фиг. 2) содержит одновитковый водоохлаждаечый индуктор 6 С-О6рлзн<ч< формы. Индукт<>р 6 выполнен и иид(. м"дной трубки с тол>пипой стенки 2,5 мч и >одключен к генерлгору ТВЧ (»e нокл(лн) . КОнтроль Teh Пр>(м(p Предварительно перед установкой нл О6разец 1 (фиг. 1, 2) наружные сопрягаем ые торцовые кромки закаленных О6ойч 2 н опор 3 Г>одвергают нагреву до 1043...1073 К на глу6ину Р, составляющую 2,0 чч. Нагрев осущесгвляюг токачи высокой частоты с ш>мо>цью генерлтора ТВЧ мощностью 10 кВт. Частоту f п><гак)щего тока Определяли из уравнения 1 <в Г<1. 20 I >te P — глуГ>инл нагр< ваемого слоя. г1ля О6разпа дпаме>роч 10 мм Р==— =2,0 мм, члсгота . ° =3!000 Гц. Для контроля глу6нны ила< тичной зоны Р несколько обойч и соо>ве) ствук>щих им .опор ИЗ серии о6рлГ)О>анных раз()езали в нескольких радиальных направлениях, выполняли шлифы и определяли изменение структуры материала по и(чененню чикротвердо Til от кромки в Глу6нну мл1(риала. $0 Так, опытныч путеh1 были по.(О6рлны р(жнчы нагрева С интукгором 6 (фиг. 2) <. Образной формы при члсгот(f = — 3!000 1 ö, излучаемой h1()llill()< гн 3 кВ I и мннимлльноч г злз<)ре между нн >ун)ор<>м и крочкои . 3, ) .. 4,0 чм в>1,1((>л<1;1 вр(м1( «(.Ì<>TÐH t» 4, 1л>1 н(>грг вл кромок ны60 1 fi;I (.-ОГ>р<1 111;1 <> форч;1 чндукторл 6, ttn(кол>к(при гак<)и фОРЧ< < ННЖ<>ЕT(Í Н(РОН ГНО< ГЬ ll< P(.I"P(A
П<к,»(<>x,>аж,>(ния н,> нозду;:>О комнл1 H<)H T(чперлтуры обоймы 2 и НООы 3 Ги> I верг.ллн шлпфовк(до III(рохоилтосги сопря1;«мых поверх><остей о6ойчы 2 и Опоры 1,00 . 1,25 м к ч. 3 лте ч I a !(pet tл н.>н i! x и л nf>. ра>ц(! при почощи кл(<свого с< (тлвл, укл злнн< ГО t)!attic. Для создлния к>)чес1венно>1 склейки соединяемые элеченты принудител> но с помон(1)lo струбцнн прижимали друl к .tpyt y с усилием 50 ..6)f) Н на время поли меризации клея, когорое при температуре 290...295 К составляло 20..24 ч. Далее о6рлзцы ti<)htetttaли в терчостлт, Где при 353 К их выдерживали в т«инне 8 ч, после чегo остуя<али вместе с терч<ктлгоч. (..6орнуlo систему, вклк>чаннцуlo о6рлае!t 1, жестко закрепленный в обоймах 2 < Опорами 3, разме(тили ме;кду опорными плитами и(п(>тательной установки -- пресса (tl(показаны) и подверг
В процессе нагружения происходиг рав номерно(* п.ыс Гическое деформирование опор 3 и обойч 2 за счет разгрузки их твер;1Hlx зон в кольцевых пллсти tklblx зонах 5. При этом напряжение в орцовь>х зонах образца 1 оказывается ниже, чем при исГ>ользовлнии способа-прототипа, на 13.. 17g,. Это происходит благодаря тому, что опоры и обоймы пластически деформируются практически равномерно. При нагружеиии серии из 18 идентичных образцон существенно повысилась достоверность полученных результатов — разрушение образцов происходило только в рабочей зоне. По сравнению с прототипом, предлагаемый способ подготовки образцов к испытаниям позволяет повысить до товерносгь ре зультатов испытаний на одноосное кратковременное сжатие цилиндрических образцов из хрупких высокопрочн blx металлических материалов за счет сниженил концентрации напряжений в торцовых зонах образца и возможности, практически рлвномерного пластического деформ ировлния силопереданнцих элементов -- опор и обойм - — путем создания кольцевых пластических зоп нл торцах силопередающих элементов. Значения предельной несу<пей способности образцов из технического стекла марки МКР- при кратковременных испытаниях на осноосное сжатие приведены в таблице Формула изобретения Способ подготовки образцов из хр пкнх е.;(pTàëëH÷eñкиx материалов к испытаниям 1(13()2! Коэффициент вариации, Х Колнчестно образ— Размак значений Среднее значение цов, шт. 1305... 1628 6, 7 1480 1 52...1835 5,0 1710 (5 Я!! Одпоо(нос (ж!)тие, Вкл н) I 3 Iolll /1 Й ofl(р»: l B l l и 3 Г О О В. е н и я ч е т 1 л.ч и ч е (к и х Обойм В В (!ДЕ ПО1ЫХ ЦИЛИНД()(/В II К()) ГОВЫХ ОПОР, !(Х закалку, шлифовку, вклеивание в каждую О!)о!)му с опорой торцовой:Гоны цилиндрие(к()го Образца, совчг !Гая наруж((ые гo!)(11,( каждой обоймы и соответствуюгцей опоры в одной плоскости, пт,тчаю(ци!1(.! тем, что. с целью повышения до(.т()верности результатов испытаний путем снижения концентрации напряжений в гог)новых зонах образТип образца, способ его подготовки к испытаниям Цилиндрический образец (L 30 мм, d=10,0 мм), подготовленный по cnoco()v-ïðîòîòèïó Такой же цилиндрический образец, подготовленный по предлагаемому спосо— бу (глубина пластичной зоны P = 0,20 d=2,0 мм) 18 ца при его наг! уж(нии, после )перации 3,(калки на-), л.п!. (кр(чки (")пригн мы ци1 л((.l,др)lческих поверх но(T(É h;!æäo f Об(/ич.( и опоры подверг;!IoT инлукционночу н;(греву T()KBми Вь .(.Окои ча To/11 л(l темпе")ат упы / рекристаллизации на;л ° о! Иу, Kol(рук) выбирают из соотношения Р=(0,!9...0,2!1 d, 1О !де(/ — диаметр цилиндрического образца. Несущая способность, МПа l49392l Составитель И Ландсберг Редактор М Циткнна Текред И. Верее Корректор И. Муска Закан 4!02, 4! Тираж 789 Подписное ВН111!(1И Гогу.нарствен ного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11 !035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 ! 1рцизводственно нд ап дьскнй комбинат «!1атент», г. Ужгород, ул, Гагарина, 10!
