Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок

Авторы патента:

Ананченко Игорь Юрьевич (RU)

Афанасьев Евгений Васильевич (RU)

Кирюшин Александр Анатольевич (RU)

Мендель Александр Минович (RU)

G01N3/28 - исследование пластичности, например при определении пригодности листового металла для глубокой вытяжки или выдавливания

Владельцы патента RU 2437076:

Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Сущность: заготовку и контактирующие с заготовкой поверхности устройства покрывают смазкой, защемляют по контуру, и, деформируя, образуют в ней углубление. Извлекают заготовку из устройства и замеряют деформации. Используют прямоугольную заготовку с размером наименьшей стороны которой, находящимся в пределах 1.5-1.9 D_п, где D_п - диаметр пуансона. Наносят царапаньем в центре заготовки окружность радиусом R₀, равным R₀=D_п/2-(10÷15)S₀, где S₀ - толщина исходной заготовки. Деформируют заготовку на глубину Н, величину деформирования которой выбирают меньше величины глубины, при которой образуются разрывы на заготовках. Замеряют деформации на дне стакана по увеличению радиуса R₀, на основании которого судят об эффективности смазки. Технический результат: расширение возможностей оценки эффективности технологических смазок. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам испытания и оценки технологических смазок при листовой штамповке.

Эффективность технологических смазок при листовой штамповке оценивается в настоящее время по следующим показателям: а) по усилию деформирования с применением различных технологических смазок при прочих равных условиях, б) по уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой с различными технологическими смазками.

Известен способ оценки эффективности смазки по степени снижения

напряжения штамповки (σ_{ш max} и удельной работе деформирования А_уд в процессе

глубокой вытяжки в жестких штампах (Е.И.Исаченков. Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением. - М.: Машиностроение, 1978, с.30), заключающийся в том, что на образец из листового материала или/и на прижимные поверхности матрицы и прижима наносят смазку, зажимают образец по контуру прижимом, вытягивают стаканы диаметром 40, 48 и 80 мм пуансоном в матрицу, фиксируют параметры процесса Р _max - усилие вытяжки и А _в - работу вытяжки. Чем меньше напряжение штамповки σ_{ш max} и удельная работа А_уд, вычисляемые по фиксируемым параметрам, тем выше эффективность смазочного действия технологической смазки.

Известен другой способ оценки эффективности технологических смазок - по уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой (А.А.Кирюшин, Е.В.Афанасьев, Ю.А.Каратеев. Влияние технологических факторов на штампуемость кузовных деталей автомобиля. Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Информационный сборник 7, 1990, с.6), для этого на листовую заготовку наносят координатную сетку, смазывают, вытягивают деталь, замеряют искажение координатной сетки после вытяжки, по результатам замеров строят поле деформаций и проводят анализ влияния технологической смазки на путь и величины деформаций. С улучшением качества смазки наблюдается сдвиг в область более благоприятного напряженно-деформированного состояния и уменьшение величин деформаций.

Известен способ определения штампуемости листовых материалов (А.С. СССР 934305, МКИ G01N 3/28. Способ определения штампуемости листовых материалов). Данный способ, принятый за прототип, позволяет также определить технологичность применяемых смазок.

Способ осуществляется следующим образом: устанавливают в устройство для определения штампуемости дисковую заготовку начальным диаметром D_исх, большим предельного диаметра заготовки. Предельный диаметр заготовки - это такой расчетный диаметр, при котором заготовку можно полностью втянуть в стакан и образовать углубление заданного размера без образования в нем трещин. Затем покрывают заготовку и контактирующие с заготовкой поверхности устройства смазкой. Защемляют заготовку по контуру и образуют углубление в ее средней части, вытягивая заготовку, например, в стакан. Во время образования углубления фиксируют момент появления трещин и тотчас же прекращают вытяжку. Извлекают заготовку из устройства и замеряют диаметр D_p заготовки. О штампуемости судят по отношению D_исх/D_p, поскольку оно характеризует относительное изменение диаметра D заготовки, чем больше это отношение, тем эффективнее смазка.

Наряду с достоинствами данного способа испытаний также имеет место негативное влияние разброса механических свойств заготовок на результат испытаний, так как при вытяжке стакана достигают глубины, при которой происходит разрушение металла. Но, так как имеет место разброс механических свойств металла, то разрушение происходит при различной величине деформации, поэтому конечная глубина вытяжки даже для одного и того же металла будет разной.

Задачей изобретения является расширение возможностей оценки эффективности технологических смазок. Для достижения нового технического результата - исключения влияния механических свойств листового металла заготовок на результат испытания как в известном способе, заключающемся в том, что в дисковой заготовке, покрытой слоем смазки, защемленной по контуру, образуют углубление до появления трещины, предлагается новый способ.

В предлагаемом способе применяют в общем случае прямоугольную заготовку, а в частном - квадратную. Применение прямоугольной заготовки обусловлено увеличенной, по сравнению с круглой, эффективной площадью контакта заготовки с прижимом при вытяжке. Размер наименьшей стороны прямоугольной заготовки должен находиться в пределах 1,5-1,9 D_п, где D_п - диаметр пуансона. Верхнее ограничение величины - 1,9 выбрано близким по значению коэффициенту вытяжки для марки стали 08Ю - 2,0-2,2 для круглых в плане заготовок. Нижнее ограничение связано с уменьшением величины фланца образцов при испытании, это снижает активную площадь контакта с прижимными поверхностями штампа, что нежелательно. Для последующего замера деформаций размечают заготовки следующим образом: наносят царапаньем в центре заготовки окружность радиусом R₀

R₀=D_п/2-(10,0÷15,0)S₀,

где S₀ - толщина исходной заготовки.

Затем покрывают смазкой заготовку и/или контактирующие с ней поверхности штампа. Защемляют заготовку по контуру прижимом с гладкими прижимными поверхностями для более полного вытекания металла из под прижима и образуют углубление в ее средней части, вытягивая заготовку, например, в чашку.

Другое отличие состоит в том, что вытяжку производят на фиксированную глубину. Фиксированную глубину вытяжки Н выбирают в сочетании с усилием прижима, исходя из более полного проскальзывания заготовки по прижимным поверхностям, но меньше глубины, при которой появляются разрывы на заготовке.

Далее извлекают заготовку из штампа и замеряют деформации на дне стакана в определенном месте по увеличению радиуса. Для этого наносят уже на дне чашки вторую риску тем же радиусом. В итоге, замеряют деформации на дне стакана по увеличению радиуса R₀, на основании которого судят об эффективности смазки, чем меньше происходит увеличение величины радиуса R₀ при прочих равных условиях для одной серии испытаний, тем эффективнее смазка.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2. На фиг.1 показана листовая заготовка с нанесенной в центре окружностью радиусом R₀. На фиг.2 показана листовая заготовка после деформации, вытянутая на фиксированную глубину Н с нанесенным радиусом R₀ и диаметром D_п.

В таблице приведены результаты испытаний различных технологических смазок.

Результаты замеров деформации
Вид ТС	Радиус R₀, мм	Увеличение R₀, мм
Консервационная	68	0,9**
(в состоянии поставки)
Консервационно-	68	0,6**
Технологическая
(в состоянии поставки)
Консистентные
технологические:
Смазка №1	68	0,16*
Смазка №2		0,20*
Смазка №3		0,24*
Примечание: значения с двумя звездочками получены при одних технологических параметрах штамповки (давление прижима, глубина и т.д.) значения с одной звездочкой при других.

Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок, заключающийся в том, что заготовку и контактирующие с заготовкой поверхности устройства покрывают смазкой, защемляют по контуру и, деформируя, образуют в ней углубление, извлекают заготовку из устройства и замеряют деформации, отличающийся тем, что используют прямоугольную заготовку с размером наименьшей стороны которой, находящимся в пределах 1,5÷1,9 D_п, где D_п - диаметр пуансона, для последующего замера деформаций наносят царапаньем в центре заготовки окружность радиусом R₀, равным R₀=D_п/2-(10÷15) S₀, где S₀ - толщина исходной заготовки, далее деформируют заготовку на глубину Н, величину деформирования которой выбирают меньше величины глубины, при которой образуются разрывы на заготовках, замеряют деформации на дне стакана по увеличению радиуса R₀, на основании которого судят об эффективности смазки.

Способ испытания и оценки штампуемости листового проката // 2426979

Изобретение относится к технологическим способам испытания и оценки штампуемости листового проката. .

Способ прогнозирования разрушения // 2402010

Изобретение относится к способу прогнозирования разрушения тонкой пластины, выполненной из металлического материала, в качестве критерия определения разрушения в случае разрушения материала автомобильной детали, подвергнутой прессованию (штамповке).

Способ испытания и оценки эффективности смазывающих материалов при штамповке // 2400729

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Штамп-прибор для испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при двухугловой гибке с прижимом краем образца (варианты) // 2399036

Изобретение относится к листовой штамповке. .

Способ определения вязкости металла // 2393454

Изобретение относится к механическим испытаниям, применяемым для оценки надежности металлов, в частности сталей различных классов, марок, структурного состояния. .

Способ определения относительной степени упругопластической деформации материала // 2386116

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам определения свойств материала деталей при упрочнении пластическим деформированием. .

Способ нагружения плоского образца // 2377531

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для асимметричного двухосного (плоского) нагружения крестообразных образцов материалов при их испытаниях.

Способ определения вязкопластических свойств бетонной и растворной цементопесчаной смеси // 2370749

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в испытаниях по определению вязкопластических свойств материалов. .

Способ испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при двухугловой гибке с прижимом краев образца (варианты) // 2370748

Изобретение относится к листовой штамповке. .

Способ определения полосчатой структуры металла листового проката феррито-перлитных сталей // 2439169

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения

Способ прогнозирования трещинообразования, устройство обработки, программный продукт и носитель записи // 2445601

Изобретение относится к способу прогнозирования трещинообразования для выделения участка опасности трещинообразования при осуществлении анализа деформации методом конечных элементов, устройству обработки и носителю записи

Способ испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при вытяжке стакана с фланцем (варианты) // 2460985

Изобретение относится к листовой штамповке

Способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке изделий // 2506138

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой. Для исследование течения металла при горячей объемной штамповке используют металлическую заготовку с расположенной но ее оси полостью. В заготовку с натягом устанавливают пруток и соосные ему одну или несколько труб. Пруток и трубы выполнены из сталей с различным химическим составом, который отличается от химического состава металла заготовки. Производят горячую объемную штамповку заготовки с получением поковки изделия. Поковку разрезают но критическим сечениям и готовят макрошлифы. После подготовки макрошлифов и травления их реактивами анализируют распределение металла прутка и труб в поковке, по которому судят о течении металла заготовки при горячей объемной штамповке. В результате обеспечивается повышение точности определения течения металла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Способ прогнозирования степени охрупчивания теплостойких сталей // 2508532

Изобретение относится к методам тепло-прочностных испытаний конструкционных материалов преимущественно при прогнозировании и оценке работоспособности необлучаемых конструктивных элементов в атомной технике. Для продления срока службы корпусов реакторов типа ВВЭР предварительно определяют уровни зернограничных сегрегаций фосфора в образцах-свидетелях, изготовленных из стали исследуемого корпуса реактора, подвергавшихся воздействию рабочих температур реактора с выдержками в течение различного времени, определяют методом экстраполяции уровень накопления сегрегаций на момент окончания эксплуатации реактора, затем изготавливают экспериментальные образцы из стали, близкой по составу и микроструктуре к стали исследуемого корпуса реактора, проводят охрупчивающий отжиг экспериментальных образцов в исходном состоянии при температуре максимального развития отпускной хрупкости в течение различного времени, определяют сдвиг критической температуры хрупкости (ТК) и уровень сегрегаций на экспериментальных образцах, подвергшихся отжигу, определяют корреляцию между сдвигом критической температуры хрупкости и уровнем сегрегаций. По полученным корреляционной кривой и экстрополяции уровня накопления сегрегаций определяют степень охрупчивания исследуемой стали в прогнозируемый период срока эксплуатации корпуса реактора. 2 ил.

Способ определения зоны пластической деформации под изломом в образце // 2516391

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам определения в образцах после однократного ударного нагружения зон пластического деформирования под изломом, и может быть использовано для оценки изменения свойств в сталях вблизи развивающейся трещины, поэтапно или после разрушения образца, контроля причин разрушения изделия и при диагностике в технической экспертизе. Сущность: используют образец типа 15 по ГОСТ 9454-78, после разрушения образца однократным ударным воздействием по виду излома определяют степень вязкости исследуемого материала образца. Обе части образца делят по центру в направлении от поверхности излома вдоль длины частей образца. Исследуют зону пластической деформации под изломом и вглубь образца во вновь образовавшихся поверхностях в условиях плоскодеформированного состояния развития трещины, а в боковых поверхностях, параллельных вновь образовавшимся, в условиях плосконапряженного состояния, для этого в двух частях образца на исследуемые поверхности в направлении от поверхности излома по ширине и длине исследуемой части образца наносят отпечатки в виде дорожек индентором, причем величину нагрузки выбирают таким образом, чтобы деформация была преимущественно упругой, шаг между отпечатками и расстояние между дорожками были не менее трех диагоналей отпечатка. Определяют микротвердость в отпечатках, определяют границу зоны пластического деформирования по переходу, отделяющему уровень микротвердости в зоне пластического деформирования от уровня микротвердости недеформированной части и определяют зону пластического деформирования под изломом по формуле. В третьей части образца, на исследуемых поверхностях, проводят травление в травителе, выявляющем соответствующую микроструктуру в зонах пластического деформирования под изломом и в недеформированных участках в условиях формирования плосконапряженного и плоскодеформированного состояний соответственно. Четвертую часть образца используют в качестве резервной. Технический результат: обеспечение возможности комплексного исследования на одном образце всей зоны пластического деформирования под изломом, полученной в результате однократного ударного нагружения образца. 8 ил.

Способ испытания листовых материалов на растяжение // 2527671

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях одноосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности. Сущность: образец прямоугольной формы нагружают до разрушения эластичным пуансоном в жесткой щелевой матрице усилием, перпендикулярным плоскости образца. При испытании используют образец с шириной рабочей части, втрое превышающей его толщину. Определяют площадь поперечного сечения рабочей части образца в месте разрушения, на основании которой рассчитывают величину предельной пластичности его материала. Технический результат: возможность определить с высокой точностью и достоверностью характеристики механических свойств листовых материалов при одноосном растяжении. 1 ил.

Способ испытания образцов листового материала на растяжение // 2555217

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях плоской деформации. Способ испытания конструкционного листовых материалов на растяжение заключается в том, что по всей противолежащей рабочей части плоскости прямоугольного образца размещают антифрикционную прокладку, отбортовывают его края и устанавливают образец на оправку прямоугольного сечения, перед нагружением растягивающим усилием устанавливают на отбортованные края образца и оправку накладки, охватывающие торцы образца, а нагружение осуществляют через неотбортованные края образца. До начала испытания на периферии рабочей части образца формуют два продольных рифта, блокирующие деформацию образца по его ширине, нагружают образец до разрушения, измеряют толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которой рассчитывают величину предельной пластичности материала образца. Техническим результатом является повышение точности испытания путем исключения деформации по ширине рабочей части образца. 2 ил.

Способ испытания конструкционного материала на пластичность // 2555476

Изобретение относится к области механических испытаний конструкционных материалов и может быть использовано при определении механических характеристик листовых материалов в условиях плоской деформации. Способ испытания конструкционного материала на пластичность заключается в том, что гладкий плоский образец прямоугольной формы нагружают до разрушения сменным пуансоном полуцилиндрической формы в съемной щелевой матрице, устанавливают минимальный радиус гиба и толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которых рассчитывают величину предельной пластичности его материала. Техническим результатом является повышение точности испытания путем создания на рабочей части образца однородного деформированного состояния. 1 ил.

Способ построения диаграммы предельных деформаций листового материала // 2571183

Изобретение относится к листовой штамповке, а в частности к исследованию механических свойств листовых материалов для оценки их штампуемости, а также для использования в CAD/CAE-системах при компьютерном моделировании и проектировании формоизменяющих операций листовой штамповки. Сущность: диаграмму предельных деформаций строят по относительному равномерному удлинению δр по ГОСТ 11701-84, затем вычисляют ординату ln(1+δр) первой точки диаграммы предельных деформаций, далее для модели линейного растяжения изотропного образца рассчитывают абсциссу -0,5ln(1+δр) этой первой точки, из построенной первой точки проводят отрезок прямой под углом 45° к оси ординат до пересечения с этой осью ординат во второй точке, третью точку получают с абсциссой и ординатой 2ln(1+δр), соединяют вторую и третью точки отрезком прямой, из третьей точки проводят отрезок прямой ε1=ε2 до четвертой точки с абсциссой и ординатой 3ln(1+δр), а отрезок прямой, проходящей через первую и вторую точки, продлевают влево до пятой точки с абсциссой -ln(1+δр). Технический результат: сокращение времени и повышение качества проектирования технологических процессов и оснастки, экономия листового материала за счет сокращения процента брака при отладке технологических процессов, а также значительное упрощение выбора листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например кузовных деталей легковых автомобилей и другой техники. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.