Способ определения деформаций и образец для его осуществления

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения деформаций при изучении процессов обработки давлением волокнистых композиционных материалов (ВКМ), в частности при исследовании процесса изостатического прессования труб из В КМ. Целью изобретения является повышение точности определения деформаций в процессах обработки давлением ВКМ за счет формирования объемной координатной сетки в объеме заготовки. Между монослоями заготовки из ВКМ размещают фольгу из материала, не взаимодействующего с материалом матрицы ВКМ. После деформирования образца изготавливают шлиф поперечного сечения, определяют координаты центров волокон в каждом из монослоев и по полученным данным рассчитывают компоненты деформации. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)з 6 01 8 11/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 4797548/28 (22) 28.02,90 (46) 07.02.92. Бюл. ЬЬ 5 (71) Московский институт стали и сплавов (72) S.Ã. Бахтин, М.Б. Казеннов, Н.И. Коновалова, О.H. Перк, Р.Г, Шарафутдинав и

М.В. Шубин (53) 531.781.2 (088.8) (56) Чиченев Н.А., Кудрин А.Б., Поухин П.И, Методы исследования процессов обработки металлов давлением, — M. Металлургия, 1977; (54} СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ-: .НИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения деформаций

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения деформаций при изучении процессов обработки давлением волокнистых композиционных материалов (В КМ), в частности при исследовании процесса изостатического прессования труб из ВКМ.

Известен способ определения деформаций, заключающийся в том, что на повер- хность объекта наносят регулярный растр, регистрируют растр до и после деформирования,обьекта и получают. муаровую карти-, ну, по которой судят о деформациях объекта.

Известен также образец для определения деформаций, содержащий заготовку ис-. следуемого деформируемого объекта,и

„„ Ж„„1711000 А1 при изучении процессов обработки давлением волокнистых композиционных материалов(ВКМ), в частности при исследовании процесса изостатического прессования труб из ВКМ. Целью изобретения является повышение точности определения деформаций в процессах обработки давлением BKM за. счет формирования объемной координатной сетки в обьеме заготовки, Между монослоями заготовки из ВКМ размещают фольгу из материала, не взаимодействующего с материалом матрицы ВКМ.

После деформирования образца изготавливают шлиф поперечного сечения, определяют координаты центров волокон в каждом из монослоев и по полученным данным рассчитывают компоненты деформации. 2 с. и

1 з,п. ф-лы, 2 ил. растровую решетку, установленную на поверхности заготовки. 4

Наиболее близким к предлагаемому по ъ технической сущности и достигаемому зф- в, фекту являетея способ определения де- О формаций, заключающийся в том, что определяют координаты узлов обьемной координатной сетки в исследуемом образце до и после его деформирования и по полученным данным рассчитывают компоненты деформации; аюей

Недостатком известного способа является низкая точность определения деформаций при изучении процессов обработки давлением ВКМ, Это связано с тем, что сетка не может быть нанесена на материал волокна из-за его твердости и хрупкости, а при характерном масштабе определения

1711000 деформаций 8КМ 30- 50 мкм ширина штрихов сетки составляет 100 мкм, что снижает точность определения координат узлов и, следовательно, измерения деформаций.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является образец для определения деформаций, содержащий заготовку исследуемого деформируемого объекта и прокладки, размещенные в объеме объекта.

Недостатком известного образца является его низкая точность. Это связано с тем, что материал прокладки выбирают из условия образования твердого раствора с материалом заготовки. При изучении процессов деформирования ВКМ наличие областей твердого раствора на границах монослоев

B KM искажает картину деформации.

Целью изобретения является определение деформаций в процессах обработки давлением 8КМ, Поставленная цель достигается тем, что по способу определения деформаций, заключающемуся в том, что определяют координаты узлов объемной координатной сетки в исследуемом образце до и после его деформирования и по полученным данным рассчитывают компоненты деформации, определение координат узлов осуществляют по микрошлифу поперечного сечения, а в качестве узлов координатной сетки используют волокна материала, а также тем, что в образце для определения деформаций, содержащем заготовку исследуемого объекта и прокладки, размещенные в объеме объекта, прокладки выполнены 8 виде фольги иэ материала, не взаимодействующего с материалом матрицы композиционного материала и расположены между монослоями волокон композиционного материала, а также тем, что прокладки выполнены из фольги молибдена.

На фиг. 1 представлен образец для исследования деформаций при иэостатическом прессовании труб иэ В КМ, поперечное сечение; на фиг. 2 — фотография микрошлифа поперечного сечения образца для определения деформаций.

Образец содержит монослои 1 композиционного материала, включающего волокна

2 и матрицу 3 и прокладки 4, выполненные из фольги и размещенные между монослоями 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно .изготавливают образец для определения деформаций. Для этого перекладывают монослои композиционного материала прокладками иэ фольги, В качестве материала фольги используют материал, не взаимодействующий с материалом матрицы композиционного материала при температурно-деформационных условиях обработки давлением исследуемого

5 композиционного материала. Это условие обеспечивает отсутствие образования твердого раствора на границе между монослоями, что может исказить картину их деформирования. Подготовленный таким

10 образом образец подвергается температурно-деформацион ному воздействию, результатом которого является деформация образца. которую и необходимо определить. После окончания обработки давлени15 ем образец разрезается и изготавливается шлиф поперечного сечения, представляющего собой скол торцов волокон, размещенных в материале матрицы и отделенных друг от друга прокладками из фольги (фиг, 2), 20 Определяют координаты центров волокон в каждом из рядов после деформирования образца. Координаты центров волокон до деформирования рассчитывают, предварительно исходя из параметров монослоев

25 (диаметра и шага нанесения намотки волокон, толщины напыленного слоя материала матрицы и фольговой прокладки), а также геометрических параметров. заготовки. По полученным значениям координат центров

30 волокон до.и после деформирования по известным формулам метода координатных сеток рассчитывают компоненты деформации образца.

При изучении деформирования компо35 зиционного материала на основе бор-алюминий в качестве материала фольги целесообразно использовать молибден, не создающий твердых растворов с алюминиевой матрицей композиционного материала.

40 Пример. Определяли деформации в процессе изостатического прессования труб иэ бор-алюминия, На слой моноленты бор-алюминия толщиной 0,26 мм с шагом намотки 0,18 мм накладывали молибдено45 вую фольгу толщиной 20 мкм и полученный пакет наматывали .на скалку, в результате чего формировался образец в виде трубы из монослоев ВКМ. между которыми были размещены фольговые прокладки. Подготов50 ленный образец помещали в контейнер, в котором проводили изостатическое прессование по определенному температурно-деформацион ному режиму.

Образцы для определения деформаций

55 вырезались из средней части заготовки и имели форму дисков высотой 18 — 20 мм. В поперечном сечении диска изготавливались микрошлифы и просматривались. на оптическом микроскопе "Неофот-2" при увеличении х50. Для расчета выбирался сегмент с

1711000 минимальным и однородным перемещением волокон (узлов решетки) армированной части. Внутренняя часть заготовки (скалка), состоящая из стали марки 70ГНДХ, йри прессовании не деформировалась, что под- — 5 тверждается равенством измеренного нэ заготовке радиуса при увеличении х50 ее исходного размера.

Расчет относительных деформаций в радиальном и тангенциэльном напрэвлени- 10 ях для каждого узла решетки армированной части основан на изменении положения каждого узла после обжатия..

Координаты перемещения узлов выбраны произвольно: за нулевую точку принята 15 точка пересечения радиуса с внешней поверхностью молибденовой фольги, при этом ось абсцисс направлена Ilo радиусу, а ось ординат — по касательной к. поверхности молибденовой фольги. Относительная ради- 20 альная деформация рассчитывалась по фор. муле (Н+Нмо Х XI — 1 + 1/2Н+Нмо (H+H.)x(æ — 1)+(1/2 Н+Н„) 25 где ri — измеренное значение радиальной координаты узла, мм;

x> — порядковый номер слоя моноленты.

Подставляя энзчеиия Н 0,26 им и 30

Нмо - 0,02 мм, получаем эмпирическое урав-. нение для расчета относительной радиальной деформации (в процентах) в каждом узле

35 х х 0,28 — 0,15

Относительная тангенциальнзя дефор- . мация при приведенной к нулю оси координат рэссчитывэлзсь с второго узла по 40 соотношению он в у< Н! — Н у Н где Hi — измеренное значение тангенциальной координаты узла, мм; у — порядковый номер узла в тангенцизльном направлении(у -1, 2, 3, 4, 5, 6).

Подставляя значения Н = 0,18, получзем эмпирическое уравнение для расчета тангенциальной деформации в процентах

YI х 0,18 — Н 100 у х 0,18

В результате расчета были определены компоненты деформации по слоям прессуемого материала.

Формула изобретения

1. Способ определения деформаций, заключающийся в том, что создают в образце координатную сетку, определяют координату узлов координатной сетки в исследуемом образце до и после его деформирования и по полученным данным рассчитывают компоненты деформации, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью определения деформаций в процессах обработки давлением волокнистых композиционных материалов, состоящих иэ матрицы и волокон, для создания координатной сетки выполняют микрошлиф поперечного сечения образца, определение координат узлов осуществляют по микро- . шлифу поперечного сечения, а в качестве узлов координатной сетки используют. волокна материала, 2, Образец для определения деформаций, содержащий заготовку исследуемого деформируемого объекта и прокладки, размещенные в объеме объекта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью определения деформаций в процессах обработки давлением волокнистых композиционных материалов, состоящих из матрицы и волокон, прокладки выполнены из фольги и расположены между монослоями волокон композиционного материала.

3. Образец по и. 2; о т л и ч à ю щи йс я тем, что прокладки выполнены из молибденовой фольги;

Составитель В,Бахтин

Редактор Л.Гратилло Техред M.Mîðråíòàë Корректор Т,Малец

Заказ 332 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям,и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Дроиэводственнд-издательский комбинат "Патент", г. Ужгорсд, ул.Гагарина, 101