Устройство для испытания образцов материалов при выдавливании

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - повышение точности и расширение номенклатуры испытуемых материалов путем обеспечения испытания и упрочняющихся материалов. В механизм поджатия в виде двух запрессованных друг в друга цилиндров 4 и 5 с заданным натягом помещают зажим в виде частей 1-3, при этом в рабочей части 3 выполнен канал 10, в который помещают контейнер 11 с матрицей 12, пуансоном 13 и образцом 19. Поверхности сопряжения частей 1-3 расположены параллельно оси внешней конической поверхности 18 зажима. В промежуточной части 2, дополнительной части 1 и цилиндрах 4 и 5 выполнены радиальные отверстия 14, 16 и 17, соосные между собой. В отверстии 14 размещен прозрачный элемент 15, поверхность которого взаимодействует с поверхностью пуансона 13, матрицы 12 и образца 19. При выдавливании образца 19 через матрицу 12 пуансоном 13 фиксируют через элемент 15 деформацию образца 19. За счет поджатия частей, сила которого больше распорного усилия, образец не затекает между элементом 15 и частями зажима. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1589124 (g))g G 01 N 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

19

7

ГОСУДАРСТ81=ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4485856/25-28 (22) 21.09.88 (46) 30.08.90. Бюл. 11 32 (71) Московский автомеханический институт (72) В.А;Головин, Y).Ê.Ôèëëèïoa и В.И.Брылеев . (53) 621.172 ° 24(088.8) (56) Норицын И.А. Теория обработки металлов давлением. М.: МАМИ, 1975, с. 94-96.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫДАВЛИВАНИИ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения повышение точности и расширение номенклатуры испытуемых материалов путем обеспечения испытания и упроч.няющихся материалов. В механизм поджатия в виде двух запрессованных друг в друга цилиндров 4 и 5 с задан1589124

1 2

Р; r; (r +

) г

45 ным натягом помещают зажим в виде частей 1-3, при этом в рабочей части

1 выполнен канал 10, в который помещают контейнер 11 с матрицей 12, пуансоном-13 и образцом 19. Поверхности сопряжения частей 1-3 расположены параллельно оси внешней конической поверхности 18 зажима. В промежуточной части 2, дополнительной части 3 и цилиндрах 4 и 5 выполнены радиальные отверстия 14, 16 и

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов при выдавливании.

Цель изобретения - повышение точности и расширение номенклатуры испытуемых материалов путем обеспечения испытания и упрочняющихся материалов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в сборе; на фиг. 2 - за жим, аксонометрия.

Устройство содержит .зажим из трех сопряженных рабочей 1, промежуточной 2 и дополнительной 3 частей с отверстиями в промежуточной и дополнительной частях, цилиндрический механизм поджатия частей 1 — 3 одна к другой, выполненный, например, в виде двух коаксиальных цилиндров 4 и 5 с внутренней конической полостью и с коническими поверхностями 6 и 7, внешней конической поверхностью 8 цилиндра 5, соответствующей внутренней поверхности 7 цилиндра 4, и внешней цилиндрической поверхностью

9 цилиндра 4, размещенный в выполненном в рабочей части 1 канала 10 контейнер 11, расположенные в контейнере 11 матрицу 12 с пуансоном 13 и расположенное в промежуточной части

2 отверстие (окно) 14 с прозрачным элементом 15, поверхность которого взаимодействует с боковой поверхностью матрицы 12 и пуансоном 13. При этом в цилиндрах 4 и 5 выполнено радиальное отверстие 16. В дополнительной части 3, выполненной в виде сектора, так же ка к и рабочая часть 1, выполнено отверстие 17, соосное с отверстиями 16 и 14. Промежуточная часть 2 выполнена в виде плиты. Наружные поверхности 18 зажима (наруж17, соосные между собой. В отверстии

14 размещен прозрачный элемент 15, поверхность которого взаимодействует с поверхностью пуансона 13, матрицы

12 и образца 19. При выдавливании образца 19 через матрицу 12 пуансоном 13 фиксируют через элемент 15 деформацию образца 19. За счет поджатия частей, сила которого больше распорйого усилия, образец не затекает между элементом 15 и частями зажима. 2 ил. ные боковые поверхности всех трех частей 1 - 3) выполнены коническими.

Плоскости сопряжения частей 1

20 зажима установлены параллельно оси а-а конуса поверхности 18.

Предварительно в цилиндр 4 по поверхности 7 запрессовывают поверхностью 8 цилиндр 5 с натягом д, кото25 рыи как и другие натяги 4., рассчитывают следующим образом.

Исходными данными являются:

r. — относительный радиус поверхности, на который приложено давление

30 в цилиндрах 4 и 5, i = 0,1,2,...,k," Я) - допустимое напряжение на внутренней поверхности i-го слоя;

Е - модуль упругости;

Р; — давление внутреннее или от

35 натяга на Рассматриваемой поверхности в цилиндрах;

r. — относительный радиус поверх3 ности, в точках которой определяется напряжение.

40 Нормальные тангенциальные напряже ния под действием внутреннего давления, приложенного на рассматриваемой поверхности, равны

Нормальные тангенциальные напряжения от действия внешнего давления равны

Pi г; (rj + 1) (г — 1) г г< — г.

Давление на контактных поверхностях в цилиндрах 4 и 5 от натяга равно

Е.Д; (r — r g ) (r; — 1) (3) 5

Подставляя значения из (3) в (1) и (2), находим выражение для определения нормальных тангенциальных напряжений от натяга:

1589124 навливают устройство на плите преСса (не показаны) и воздействуют на пуансон 13 вотрой плитой.

Е-8;(r g + r, )(r; — 1) (9;j r — 1) .r 7

3 (4)

6 е;; (5)

Пользуясь Формулами (4) и (5) для точек, расположенных на внутренних поверхностях цилиндров, т.е. при — 0,1,2,..., находим нормальные тангенциальные напряжения от предварительных натягов и приложенного внутреннего давления. Сумму этих напряжений приравниваем к допустимому напряжению на растяжение для материала рассматриваемого цилиндра °

В результате получим систему линейных уравнений, решая их,найдем величину натягов - д ..

После определения натягов д неI обходимо, пользуясь формулой (3), найти давление Р,. на контактных поверхностях, а по формулам (1), (4) и (5) - распределения нормальных тангенциальных напряжений 6 ; .

В результате строим эпюры распре" деления нормальных тангенциальных + напряжений.

Внутреннее давление определяем по значениям бокового распора образца

19 при испытаниях (обычно равна усилию испытания). Значения нормальных тангенциальных напряжений позволяют также определять предельные условия. испытания образца 19.

Устройство работает следующим образом.

Образец 19 помещают в матрицу 12 под пуансон 13 и все вместе в контейнер 11 ° Контейнер 11 устанавливают в канал 10 рабочей части 1 зажима и собирают зажим так, чтобы прозрачный элемент 15 контактировал с поверхностями матрицы 12, пуансона

13 и образца 19 с координатной сеткой. После этого запрессовывают зажим в цилиндры 4 и 5 поверхностью 18 по поверхности 6 с рассчитанным натягом д; так, что ось канала совпадает с осью отверстия 17 и окна 14. Уста5

Перед смотровым окном 14 устанавливают кино- и фотоаппаратуру для фиксирования кинематически течения образца 19 испытуемого материала по

1ð сетке. Затем осуществляют пуансоном

13 поэтапное или конечное нагружение (деформирование) образца 19. После окончания формообразования выпрессовывают зажим, отделяют контейнер 11 и вынимают образец 19 из полости штампа. За счет наблюдения за процессом деформирования и исключения деформации образца 19 после выдавливания легко определяется вид и форма

20 истечение образца, скорость и изменение скорости формоизменения по координатной сетке. За счет обеспечения усилия натяга большего, чем величина распора от выдавливаемого образца, 25 элемент 15 не отжимают от поверхности образца 19 и напряженное состояние образца 19 не изменяется. Все это повышает точность испытания. Обеспечение указанного натяга при величинах

30 усилий, сравнимых с пределом текучести высокопрочных материалов, позволяет испытывать не только низкопрочные пластичные материалы типа свинца, но и упрочняющиеся материалы, вплоть до углеродистых сталей.

Формула изобретения

Устройство для испытания образцов

40 материалов при выдавливании, содержащее зажим из трех сопряженных рабочей, промежуточной и дополнительной частей с отверстиями в промежуточной и дополнительной частях, механизм

45 поджатия этих частей одна к другой, размещенные в зажиме матрицу с пуансоном и прозрачный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения но5р менклатуры испытуемых материалов путем обеспечения испытания и упрочняющих материалов, механизм поджатия выполнен цилиндрическим с внутренней конической полостью и сквозным радиальным отверстием, в промежуточной и дополнительной частях отверстия выполнены соосными с радиальным отверстием в механизме поджатия, прозрачный элемент расположен в от1589124

Составитель Г.Ротницкий

ТехРед Д.Сердюкова КоРРектоР T.Малец

Редактор А.Ревин

Тираж 500

Заказ 2534

Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

7 варстии промежуточной части зажима, наружная поверхность зажима выполнена конической; поверхности сопряжения частей зажима параллельны оси ко-, нуса наружной поверхности, а устройство снабжено установленным в рабочей части зажима контейнером, в котором размещены матрица с пуансоном.