Способ экспериментального определения параметров пластической деформации при механической обработке металлов



Способ экспериментального определения параметров пластической деформации при механической обработке металлов
Способ экспериментального определения параметров пластической деформации при механической обработке металлов
Способ экспериментального определения параметров пластической деформации при механической обработке металлов

 

G01N1/30 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2527139:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изучения деформированного состояния обрабатываемого материала в зоне пластического деформирования при механической обработке с помощью делительных сеток. Сущность: осуществляют нанесение системы координатных меток на поверхности образца с помощью прижима к этой поверхности инструмента, твердость которого превышает твердость материала детали. В качестве инструмента используют клише с острыми выступающими элементами, имеющими форму четырехгранных пирамид, образующими заданную систему координатных (реперных) точек, являющихся точками пересечения плоскости исследуемого образца с гранями индентора. Образованные углубления заполняют нетвердеющей люминесцентной краской, сохраняющей свои свойства при пластическом деформировании, после чего производят механическую обработку образца, а затем измеряют параметры измененного рисунка сетки, по которым вычисляют параметры пластического деформирования. Технический результат: повышение качества картины поля деформации и увеличение точности измерения параметров пластического деформирования материала образца за счет более точного определения расположения меток сетки. 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изучения деформированного состояния обрабатываемого материала в зоне пластического деформирования при механической обработке с помощью делительных сеток.

Уровень техники

Известны способы исследования деформированного состояния материала с помощью делительных сеток, позволяющие получать наиболее полную информацию о процессе деформации (Гольдшмидт М.Г. Деформации и напряжения при резании металлов. - Томск: STT, 2001, - 180 с.). На первом этапе из образца исследуемого материала изготавливают шлиф, затем на полированной поверхности образца наносят с определенным шагом делительную сетку. После чего подготовленный образец подвергают энергетическому воздействию обработкой давлением или обработкой резанием и измеряют геометрические параметры измененного рисунка сетки, по которым определяют параметры пластической деформации образца. Сетку наносят царапанием, а также вдавливанием в поверхность образца конического индентора. Недостатком таких способов является недостаточная (неудовлетворительная) точность определения параметров деформированного состояния образца при больших пластических деформациях, особенно при высоких степенях пластического деформирования, например резании с предварительным пластическом деформированием (ППД) и т.п.

Наиболее близким техническим решением является способ экспериментального определения параметров пластической деформации при резании металлов с использованием способа получения координатной сетки, включающего нанесение системы координатных меток на поверхности образца путем прижима к этой поверхности инструмента, твердость которого превышает твердость материала образца, в качестве инструмента используют металлическое клише с острыми выступающими элементами, имеющими форму четырехгранных пирамид, образующими заданную систему координатных точек (Патент РФ №2466813, МПК B21D 22/02, G01N 1/28 опубл. 27.05.2011 г.). Основным недостатком этого способа является то, что достаточно достоверные результаты определения параметров пластической деформации достигаются при относительно небольших степенях пластической деформации, когда различимы координатные (реперные) метки сетки, т.е. границы углублений, после осуществления процесса пластического деформирования. С увеличением степени пластической деформации границы меток, их расположения становятся все более неопределенными в связи с деформационным изменением структуры материала (образованием текстуры) на поверхности образца, в которой углубления нанесенной сетки становятся практически неразличимыми, сливаясь с рисунком текстуры. В этом случае ухудшается качество наглядной картины поля деформации и, соответственно, возможность провести на ней точные измерения.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение качества картины поля деформации и увеличение точности измерения параметров пластического деформирования материала образца за счет более точного определения расположения меток сетки.

Задача решается за счет того, что в способе экспериментального определения параметров пластической деформации при механической обработке металлов, включающем нанесение системы координатных (реперных) меток на поверхности образца с помощью прижима к этой поверхности инструмента, твердость которого превышает твердость материала детали, в качестве инструмента используют клише с острыми выступающими элементами, имеющими форму четырехгранных пирамид, образующими заданную систему координатных (реперных) точек, образованные углубления заполняют нетвердеющей люминесцентной краской, сохраняющей свои свойства при пластическом деформировании, после чего производят механическую обработку образца, а затем измеряют параметры измененного рисунка сетки, по которым вычисляют параметры пластического деформирования.

Перечень фигур

На фиг.1 показана микрофотография деформированного состояния прямоугольной делительной сетки в корнях стружки (увеличение х487) при резании стали 40ХСШ (резание с ППД).

На фиг.2 показана микрофотография деформированного состояния прямоугольной делительной сетки в корнях стружки (х487) при резании стали 12Х18Н9Т (резание).

На фиг.3 показана микрофотография деформированного состояния прямоугольной делительной сетки в корнях стружки (х487) при резании стали 12Х18Н9Т (резание с ППД).

Осуществление изобретения

Осуществление изобретения проводят в несколько этапов:

1. Изготовление шлифов из образцов исследуемых материалов толщиной 3 мм.

2. Разметка способом царапания микрокоординатной делительной сетки на полированной поверхности образцов, шаг сетки 0,05 мм.

3. Накернивание углублений в углах ячеек сетки с помощью индентора микротвердомера ПМТ-3, сторона квадрата углубления около 12 мкм и образование таким образом системы координатных (реперных) точек, являющихся точками пересечения плоскости исследуемого образца с гранями индентора.

4. Заполнение углублений люминесцентной краской ФЛК-01 путем нанесения кистью и снятие излишков краски эластичным шпателем непосредственно перед проведением исследования, не допуская высыхания краски (процесс высыхания около 2 часов).

5. Проведение процесса механической обработки, в частности резания. При резании с ППД в зоне перед резцом устанавливают накатной деформирующий ролик. Элементы режима резания, материал и геометрические параметры режущего инструмента выбирают в соответствии с принятыми нормативами.

6. Получение картины измененной сетки с помощью приспособления для мгновенного фиксирования процесса резания (устройство мгновенного останова), или с помощью высокоскоростной микрофото- и микровидеосъемки (с помощью микроскопа).

7. Измерение геометрических элементов измененного рисунка сетки и определение на этой основе расчетным путем параметров пластической деформации исследуемого материала. Изменение положения координатных (реперных) точек нанесенной координатной сетки (за реперные точки принимают точки пересечения плоскости исследуемого образца с гранями индентора) при деформации позволяет из геометрических соотношений расстояний между ними определить величину относительного сдвига ε в зоне стружкообразования. В условиях, например, резания, относительный сдвиг связан с интенсивностью деформации εi, соотношением

ε i = ε 3 .

По интенсивности деформации в предположении единой кривой течения находится величина интенсивности деформации δi. В соответствии с этим изменение картины координатной сетки дает возможность определить напряженно-деформированное состояние δii в любой точке зоны стружкообразования.

Наличие люминесцентной краски при ультрафиолетовом облучении позволяет точно определить расположение координатных (реперных) точек на измененной картине сетки в том случае, когда зрительно положение этих точек становится неопределимым даже при большом увеличении. Светящиеся же частицы краски показывают месторасположения реперных точек.

Использование предложенного способа позволило воспроизвести реальную картину деформаций, происходящих в зоне резания, и впервые дать математические зависимости для расчетов напряженно-деформированных состояний материала в зоне резания во времени. Нанесение микрокоординатных сеток при исследовании напряженно-деформированного состояния зоны резания дало возможность уточнить величину зоны стружкообразования и рассчитать время протекания деформационных процессов, а также время перехода исходного материала заготовки в материал стружки (10-4…10-7 с).

Способ применим для исследования пластических деформаций при проведении других технологических операций, связанных с пластическим деформированием, таких как осадка, ковка, гибка, холодное выдавливание, высадка, вытяжка.

Способ экспериментального определения параметров пластической деформации при механической обработке металлов, включающий нанесение системы координатных меток на поверхности образца с помощью прижима к этой поверхности инструмента, твердость которого превышает твердость материала детали, в качестве инструмента используют клише с острыми выступающими элементами, имеющими форму четырехгранных пирамид, образующими заданную систему координатных (реперных) точек, являющихся точками пересечения плоскости исследуемого образца с гранями индентора, отличающийся тем, что образованные углубления заполняют нетвердеющей люминесцентной краской, сохраняющей свои свойства при пластическом деформировании, после чего производят механическую обработку образца, а затем измеряют параметры измененного рисунка сетки, по которым вычисляют параметры пластического деформирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа свойств материалов путем определения величины сопротивления их просверливанию (плотности) и может быть использовано для определения физико-механических характеристик древесины растущих деревьев, пиломатериалов, деревянных строительных конструкций различного назначения и т.п.

Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа свойств материалов. Устройство измерения сопротивления сверлению, состоящее из электрического двигателя привода вращения бурового сверла; каретки, установленной на направляющих и приводимой в движение от электрического двигателя привода подачи, например, постоянного тока через винтовую передачу; ограничителей смещения бурового сверла в поперечном направлении.

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности и может быть использовано для определения износа режущего инструмента станков с ЧПУ, функционирующих в условиях автоматизированного производства.

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке и может быть использовано для определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга после его правки.

Изобретение относится к технике измерений сопротивлений грунтов и снежно-ледяных образований резанию. .

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при изучении процесса стружкообразования пластичных материалов. .

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Изобретение относится к области машиностроения и касается прогнозирования и контроля износостойкости твердосплавных группы применяемости К режущих инструментов.

Изобретение относится к области машиностроения и касается прогнозирования и контроля износостойкости твердосплавных (группа Р) режущих инструментов. .

Изобретение относится к предварительному концентратору образцов, который может быть использован для абсорбции и десорбции образца газа. Предварительный концентратор содержит нанокомплексы металлов с углеродными нанотрубками.
Изобретение относится к области поисково-разведочных работ на золото, а также к анализу горных пород, руд, продуктов их переработки. Способ определения золотоносности горных пород включает многоступенчатое дробление исходного материала до фракции не более -0,5 мм, последующую классификацию полученного материала и обработку его бромоформом.

Способ приготовления стандартных образцов аэрозолей на основе смеси тонкодисперсного порошка, содержащего определяемые элементы, отличается тем, что используют дисперсную смесь минеральных, синтетических и биологических материалов, причем предварительно с помощью гранулометрического анализа выявляют присутствие названных видов моделирующих материалов и определяют их содержание в составе реальной атмосферной взвеси, в данном регионе применительно к конкретному сезону.

Изобретение относится к металлическим эталонным образцам со сложным напряженным состоянием, и может быть использовано для проверки и отладки существующих методов и оборудования для определения механических напряжений в сечениях толстостенных элементов металлических конструкций.

Изобретение относится к устройствам для отбора почв с нарушенной структурой и может быть использовано при извлечении различного типа почвенно-грунтовых образцов в полевых условиях для комплексного анализа земли сельскохозяйственного назначения.

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Использование: для контроля локальных изменений плотности образца горной породы в процессе его деформирования. Сущность изобретения заключается в том, что на начальном этапе выбирают равномерно распределенные по всему объему образца направления для измерения скоростей распространения упругих волн по этим направлениям и определяют длину каждого направления, поочередно в образец в начале каждого направления излучают ультразвуковые импульсы, возбуждающие в образце упругие волны, измеряют время прохождения упругой волны по каждому направлению и по полученным значениям длины и времени прохождения упругой волны по каждому направлению определяют среднюю скорость распространения упругой волны по каждому направлению, затем ступенчато через заданные равные интервалы времени деформируют образец на заданное значение, на каждой ступени деформирования определяют аналогично описанному выше средние скорости распространения упругих волн по всем выбранным направлениям, по полученным значениям средних скоростей распространения упругих волн определяют скорости распространения упругих волн для отдельных частей объема образца методом ядерных Гауссовых функций с радиусом осреднения не менее 5 мм, результаты расчетов на каждом шаге деформации отображают в виде проекции вертикального сечения образца слоем толщиной не менее 5 мм с окрашиванием участков проекции различной тональностью, пропорциональной вычисленной разнице скоростей для этих участков, между текущим и предыдущим шагом деформации, по которой судят об изменении плотности образца.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для получения костного мозга (КМ) от доноров-трупов. Для этого пунктируют крылья подвздошных костей в передней и задней трети крыльев, устанавливая в каждое по два троакара.

Изобретение относится к области аналитической химии объектов окружающей среды и направлено на разработку средств аналитического контроля параметров экосистем и полиэлементного фонового мониторинга природных вод и водных экосистем.

Изобретение относится к картриджу для биоаналитического реакционного устройства. Картридж содержит по меньшей мере одну камеру для пробы, имеющую стенку, через которую эта проба может быть обработана или проанализирована биоаналитическим реакционным устройством.

Группа изобретений относится к способу и устройству отбора проб отработавших газов двигателей внутреннего сгорания для анализа технического состояния транспортного средства по качеству использования моторных топлив и по влиянию на безопасность окружающей среды. Способ отбора проб высокотемпературных газов при температурах до 600°C включает измерение объема газа, протягиваемого через пробоотборный зонд посредством аспирации, и сбор конденсата с приведением объема отобранной пробы к нормальным условиям. Для получения представительной пробы, характеризующей источник выбросов, поток высокотемпературных газов охлаждают до температуры конденсирования паров летучих компонентов с учетом расхода топлива и режимов работы двигателя. Аспирация объема пробы осуществляется перепадом давлений в сборнике конденсата и в потоке отработавших газов, причем потоком отбираемого высокотемпературного газа создают «кипящий слой» из инициаторов конденсирования паров летучих компонентов. При этом объем отобранной пробы сопоставляют с расходом топлива и режимом работы двигателя, а конденсат сохраняют в сборнике конденсата в герметичных условиях до начала поэтапного исследования концентрации отдельных компонентов. Устройство состоит из пробоотборного зонда, средства измерения объема высокотемпературных газов и сборника конденсата. Пробоотборный зонд снабжен средством измерения температуры отбираемых газов, сборник конденсата отработавших газов имеет внешнюю вакуумированную термозащитную оболочку, между слоями которой размещена криогенная жидкость, и средство измерения температуры конденсата. Инициаторы конденсирования шарообразной формы изготовлены из химически инертного материала, обладающего способностью поглощать пары воды состава отработавших газов. Крышка сборника конденсата имеет тепловую развязку с вакуумированной термозащитной оболочкой сборника конденсата отработавших газов и патрубки ввода пробоотборного зонда и вывода криогенно обработанных газов, снабженных клапанами. При этом патрубок вывода снабжен фильтрующим элементом, а крышка сборника конденсата имеет пульт управления, взаимосвязанный со средством измерения температуры и объема газа, отбираемого для анализа, уровнемером криогенной жидкости и средством измерения температуры собранного конденсата. Техническим результатом изобретения является разработка способа и устройства отбора представительных проб высокотемпературных газов подвижных (нестационарных) источников токсичных выбросов, содержащих в своем составе конденсирующиеся компоненты, требующие для их сохранения в пробе до введения в измерительное устройство особых низкотемпературных условий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх