Установка для испытания образцов материалов в условиях гидростатического давления

 

1837201 бочей жидкости до задан ного давления. П ри этом рабочая жидкость герметично запирается во внутренней полости образца. Поскольку полости внутри образца и вне его сообщаются, то наружное давление в камере установки равно внутреннему. Изменяя давление рабочей жидкости внутри образца согласно программе испытаний, получают различные комбинации разности наружноr0 и внутреннего давлений. Одновременно осуществляют программное осевое нагружение образца, Таким образом, установка позволяет реализовать сложное напряженное состояние на тонкостенных трубчатых образцах по схеме нагружения наружное давление — внутреннее давление — осевая сила.

Возникает вопрос, что дает реализация предлагаемой схемы нагружения тонкостенного трубчатого образца? 20

При обработке давлением материалы подвергаются большим пластическим деформациям. Во многих случаях обрабатываемые материалы не выдерживают эти деформации, что,приводит к их разруше- 25 нию. Для назначения оптимальных параметров технологического процесСа необходима оценка деформируемости обрабатываемого металла. С целью оценки деформируемости металлов при обработке 0 давлением необходимо знать напряженнодеформированное состояние в очаге деформации, а также зависимость пластичности металла от вида напряженного состояния, истории деформирования и других факто- З5 ров, С,И.Губкиным было высказано предположение, что на пластичность оказывают влияние как показатель напряженного состояния К, так и вид напряженного состояния, определяемый параметром 40

Надаи-Лоде-,и а, В связи с этим С.И.Губкин предлагает строить диаграмму пластичности в координатах ер = f(и о, К), где ер— предельная деформация, Однако построение полной поверхности. пластичности @ встречает целый ряд трудностей экспериментального характера. Полученные к настоящему времени экспериментальные данные относятся, главным образом,к области двухосного напряженного сос ояния. 50

Связано это с тем, что при испытании материалов в условиях объемного напряженного состояния возникают значительные трудности.

Таким образом, реализация схемы на- 55 гружения тонкостенных трубчатых образцов наружное давление — внутреннее давление — осевая сила позволяет построить полную поверхность пластичности. Есть воэможность экспериментально проверять элементы теории прочности и пластичности, что позволит создать надежные методы расчета деталей в случае контактных напряжений при расчете оружейных стволов и деталей замков артсистем, расчете аппаратов химического машиностроения, в которых используются высокие и сверхвысокие давления.

Кроме того, установка позволяет реализовать еще целый ряд схем нагружения трубчатых образцов, например испытание тонкостенных трубчатых образцов под воздействием внутреннего давления или под действием осевой силы в условиях гидростатического давления. Таким образом, установка имеет широкие технологические возможности.

В области испытательной техники известен целый ряд установок для испытания образцов в условиях Сложного напряженного состояния под гидростатическим давлением. Например, была предложена установка для реализации нагружения образца по схеме наружное давление — внутреннее давление — осевая сила.

Однако во всех известных установках давление рабочей жидкости подается во . внутреннюю полость трубчатого.образца и вне ее с помощью специального гидроприводэ, Причем для обеспечения корректности испытаний давление жидкости повышается ступенчато, что обуславливает сложность привода. Испытания проводят в условиях высокого и сверхвысокого давлений, Поэтому возникают определенные сложности с подводом жидкости высокого давления от источника высокого давления, связанные с проблемами уплотнения и т.д.

Конструкция установки достаточно сложна, Новизна изобретения состоит в соединении в установке воэможности создания высокого давления в самой испытательной камере установки с возможностью осуществления герметичного запирания рабочей жидкости внутри тонкостенного трубчатого образца за счет выполнения запорной фаски на наружном плунжере с возможностью контакта с запорной фаской, выполненной во внутренней полости рабочей камеры.

При этом полость рабочей камеры сообща- ется через осевой канал, выполненный в стенке камеры, со сливным баком. Таким образом, наружный плуижер под действием средства осевого нагружения движется вниз, обеспечивая плотный контакт наружного плунжера с внутренней полостью ра6очей камеры. При этом рабочая жидкость герметично запирается во внутренней полости образца. Уменьшая внутреннее дэвле1837201

20

40

50 ние по заданной программе, получают раз= личные комбинации разности наружного и

; : внутреннего давлений.

Таким образом, предлагаемая установ: :ка достаточно проста, не требует индивиду: :ального привода для создания высокого давления, жидкость высокого давления гер метично запирается во внутренней полости образца.

Установка обладает широкими техноло: гическими возможностями.

Коническая поверхность контакта на: ружного плунжера с полостью рабочей ка: меры имеет широкую поверхность соприкосновения, тем самым обеспечивает, : ся надежное направление плунжера. Для

; обеспечения надежного и длительного гер. : метичного запирания жидкости высокие

: требования предъявляются к качеству обра: : ботки и притирки поверхностей контакта

: наружного плунжера и полости рабочей ка, меры.

В предлагаемой установке запорная

: фаска выполняется именно на наружном . ::плунжере и контактирует с запорной фас: кой, выполненной во внутренней полости, рабочей камеры, и в установке сочетается

: :возможностьсоздания высокогодавления в

; самой испытательной камере установки с

:; воэможностью осуществления герметично го эапирания рабочей жидкости внутри об: разца. При этом полость рабочей камеры сообщается со сливным баком посредством дополнительного канала, выполненного в

: стенке камеры, На чертеже показана установка для ис: пытания образцов материалов в условиях, ::гидростатического давления, Установка содержит рабочую камеру 1 с цилиндрической полостью 2 и радиальным

: каналом 3, сообщенным посредством за: порных элементов (вентили) 4, 5 со средст; вом 6 подачи жидкости (насос) и сливным

: баком 7, два коаксиально расположенных плунжера 8, 9, установленных в полости 2

: :камеры 1 с возможностью осевого пере: мещения, и средство осевого нагружения

: плунжеров 8, 9 (не показано). На наруж. :ном плунжере 8 и обращенной к нему поверхности полости 2 камеры 1 вьгпол-: нены взаимосопрягаемые запорные фас ки 10, 11, а в противоположной

: размещению плунжеров 8, 9 стенке каме: ры 1 выполнен дополнительный канал 12, сообщенный посредством дополнительного запорного элемента (вентиль) 13 со сливным баком 7.

Установка работает следующим об-. разом.

Реализуемая схема нагружения трубчатого образца наружное давление — внутреннее давление — осевая сила, С помощью насоса 6 рабочая жидкость и трубопроводу через открытые вентили 4, 14 подается в полость 2 рабочей камеры 1.

При этом наружный плунжер 8 занимает верхнее положение. После этого вен или 4, 14 закрываются. Под действием средства осевого нагружения наружный плунжер 8 движется вниз, сжимая рабочую жидкость, до соприкосновения запорной фаски 10 с запорной фаской 11, выполненной во внутренней полости 2 рабочей камеры 1, При этом, поскольку полость внутри образца 15 сообщается с полостью 2 рабочей камеры 1, наружное давление равно внутреннему давлению рабочей жидкости. Наружный плунжер 8 контактирует с полостью 2 рабочей камеры 1 по конической поверхности, при этом рабочая жидкость герметично и надежно запирается во внутренней полости образца 1", 0 величине наружного и внутреннего давлений судят по показаниям манометров 16, 17. При этом жидкая среда воздействует на нижний торец плунжера 9, стремясь растянуть прикрепленный к нему

Образец 15, Тогда с помощь|о вентиля 13 плавно уменьша от внутреннее давление по заданной программе, осуществляя различные комби ации наружного и внутреннего давлений. Одновременно осуществляют растяжение образца 15 по заданной npof.pQMMG, ll0 окончании испытаний открывают вентили 5, 13 и рабочая жидкость сливается в бак 7. Цикл работы установки возобновляется, Реализация предлагаемой установки для испытания образцов материалов ь условиях гидростатического давления позволяет построить диаграмму пластичности в координатах. Конструкция установки достаточно проста и не требует дополнительного источника высокого давления. Упрощается эксплуатация установки и обеспечивается корректность испытаний.

Формула изобретения

Устаноька для испытания образцов материалоь в условиях гидростатического давлейия,. садержащая рабочую камеру с цилиндрической полостью и радиальным каналом, сообщенным посредством эапорных элементов со средством подачи жидкости и сливным баком, два коаксиально расположенных плунжера, установленных в полости камеры с воэможностью осевого перемещения, и средство осевого нагру.кения плунжера, отл ича ю ща я с я тем, Uòo, с целью расширения технологических воз1837201

Составитель С.Карнаух

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И.Шмакова

Редактор

Заказ 2861 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гаглпинз, 101 можностей эа счет обеспечения нагружения образца комбинацией наружного и внутреннего давлений, на наружном плунжере и обращенной к нему поверхности полости камеры выполнены взэимосопрягаемые запорные фаски, а в противоположной pasMeщению плунжеров стенке камеры выполнен дополнительный канал, сообщенный посредством дополнительного запорного зле5 мента со сливным баком,