Способ определения свойств деформирования

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к определению технологических параметров процессов, и может быть использовано при определении механических свойств листовых материалов. Плоский образец круглой формы нагружают эластичным пуансоном в круглой жесткой матрице в несколько этапов, на каждом из которых определяют интенсивность напряжений и интенсивность деформаций и строят диаграмму истинных напряжений. Повышается точность и достоверность испытания путем определения деформаций и напряжений в широком диапазоне пластических деформаций непосредственно по экспериментальным данным. 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к определению технологических параметров процессов (напряжений, деформаций).

Известен способ определения диаграмм истинных напряжений металлических материалов путем механических испытаний на растяжение [1]. При этом получают так называемую машинную диаграмму в координатах усилие-удлинение, на основании которой путем специального графического построения и расчета получают диаграмму истинных напряжений (диаграмму упрочения) в координатах истинное напряжение-деформация.

Определение таких диаграмм встречает большие трудности, связанные с вычислением истинной площади сечения испытуемого образца, соответствующей усилию растяжения в данный момент времени, особенно с момента локализации деформации (образованию шейки).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения свойств деформирования, представленный в патенте [2].

В данном способе образец в форме пластины подвергается свободному изгибу на двух опорах цилиндрическим пуансоном и полученная машинная диаграмма сравнивается с аналогичными расчетными диаграммами, полученными путем подбора различных моделей кусочно-линейной аппроксимации диаграмм истинных напряжений.

Недостатком известного способа является то, что он позволяет построить диаграмму истинных напряжений только при сравнительно небольших пластических деформациях.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности и достоверности испытания, а также на расширение его технологических возможностей.

Это достигается тем, что в способе определения свойств деформирования диаграмму истинных напряжений строят в области как малых, так и больших пластических деформаций, установленных непосредственно по экспериментальным данным.

На чертеже представлена схема проведения испытания: слева от оси симметрии - положение образца перед испытанием, справа - положение образца после испытания.

Способ осуществляют следующим образом. Из листа исследуемого материала вырезают образец 1 в форме диска, на одну из рабочих поверхностей которого наносят делительную сетку. Затем образец размещают на зеркале жесткой круглой матрицы 2. К контейнеру 3, в который помещен эластичный пуансон 4, прикладывают усилие пресса и проводят поэтапную вытяжку образца на заданную глубину. За счет применения в качестве материала пуансона эластичной среды при испытании обеспечивается высокая равномерность распределения давления на рабочей части образца и тем самым в ее пределах реализуется двухосное равномерное растяжение. При этом обеспечивается прижим образца к зеркалу матрицы по всему его контуру, а усилие прижима по ходу деформирования увеличивается.

После каждого этапа испытания образец извлекают из матрицы и измеряют его размеры. В процессе вытяжки эластичным пуансоном в жесткую круглую матрицу плоская заготовка преобразуется в сферический сегмент, для которого главные радиусы кривизны в окружном и меридиональном направлениях равны

R = h 2 + ( c r ) 2 2 h , ( 1 )

где h - высота сферического сегмента;

r - радиус галтели образца (радиус вытяжного ребра матрицы);

с - сумма полухорды сферического сегмента и радиуса галтели.

По величине давления q на образец со стороны эластомера и размерам образца рассчитывают интенсивность напряжений

σ 0 = q R 2 t . ( 2 )

Здесь t - толщина образца в полюсе сферического сегмента;

q = 4 P π D k 2 , ( 3 )

где Р - деформирующее усилие;

Dk - диаметр контейнера с эластичной средой.

Деформированное состояние формуемых сферических сегментов устанавливают методом делительных сеток. По начальным и конечным размерам ячеек делительной сетки на каждом этапе вытяжки определяют окружную εt и меридиональную εm деформации, рассчитывают интенсивность деформаций

ε 0 = 2 3 ε t 2 ε m 2 ε t ε m ( 4 )

и строят диаграмму истинных напряжений в координатах интенсивность напряжений σ0 - интенсивность деформаций ε0.

Реализация предлагаемого способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность определения свойств деформирования и расширить его технологические возможности.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа.

Испытания проводили на плоских круглых образцах диаметром 210 мм и толщиной 1,5 мм из алюминиевых сплавов Д16АМ и Д16АТ. Вытяжку проводили на испытательной машине ЦД40 в специальном вытяжном штампе эластичным пуансоном в круглую жесткую матрицу диаметром 70 мм с радиусом вытяжного ребра 10 мм. В качестве эластомера использовали технологическую резину марки 3826 с исходной твердостью 70HSD. Для уменьшения влияния сил трения на результаты испытаний и обеспечения условий однородного двухосного растяжения между образцом и эластомером помещали фторопластовую пленку толщиной 0,4 мм, обладающую хорошими антифрикционными свойствами. С этой же целью между образцом и матрицей размещали полиэтиленовую пленку толщиной 0,1 мм.

Для определения интенсивности деформаций до начала испытания на поверхность образцов фотоконтактным способом наносили делительную сетку из системы пересекающихся окружностей диаметром d0=2,6 мм. Так как напряженно-деформированное состояние сферических сегментов, полученных вытяжкой листовых заготовок эластичной средой в круглую жесткую матрицу, близко к двухосному равномерному растяжению, то при установлении деформированного состояния ограничивались определением деформаций трех ячеек, расположенных вблизи полюса сферы. Для этого после вытяжки с помощью инструментального микроскопа БМИ-1, с точностью 0,005 мм измеряли размеры a, b ячеек деформированной делительной сетки соответственно в окружном и меридиональном направлениях.

Окружную εt и меридиональную εm деформации определяли, используя соотношения ε t = ln ( a / d 0 ) ; ε m = ln ( b / d 0 ) . ( 5 )

Затем по формуле (4) рассчитывали интенсивность деформаций ε0.

По величине деформирующего усилия Р для каждого этапа деформирования по формуле (3) определяли давление q со стороны эластичной среды на образец. Определив размеры t, R полученного при вытяжке сферического сегмента, по формуле (2) устанавливали значение интенсивности напряжений сто и строили диаграммы истинных напряжений для испытанных материалов в области как малых, так и больших пластических деформаций. Предельные значения интенсивности деформаций в предлагаемом способе для исследованных материалов (εопр≈0,8) значительно превышает их уровень, достигаемый при испытании в условиях одноосного растяжения (εопр≈0,2). Применение таких диаграмм позволит повысить точность проектирования операций листовой штамповки и прогнозирования технологических отказов деформационного типа.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность определения свойств деформирования. Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность определять диаграммы истинных напряжений в широком диапазоне пластических деформаций и позволяет заменить собой известный способ определения диаграмм истинных напряжений с помощью испытаний на растяжение плоских образцов. Предлагаемый способ не требует применения специального оборудования и в силу простоты его реализации может быть использован в механических лабораториях промышленных предприятий.

Источники информации

1. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М., Стандартинформ, 2005.

2. Патент РФ 2020013, кл. В21D 5/00. 30.09.94, БИ №18.

Способ определения напряжений при деформировании деталей из листовых металлических материалов, включающий построение диаграммы истинных напряжений при упруго-пластическом воздействии на плоский образец цилиндрическим пуансоном, отличающийся тем, что на одну из рабочих поверхностей плоского образца в виде диска наносят делительную сетку и осуществляют его вытяжку эластичным пуансоном в круглой жесткой матрице с вытяжным ребром с образованием сферического сегмента в несколько этапов с обеспечением прижима образца к зеркалу матрицы по всему контуру, причем на каждом из этапов по величине деформирующего усилия определяют интенсивность напряжений, а методом делительных сеток - интенсивность деформаций, которые используют для построения диаграммы истинных напряжений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлов давлением и может быть использовано для получения кровельного покрытия. Металлочерепица выполнена в виде профильного листа с трапецеидально расположенными лотками и с поперечными складками жесткости.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к определению параметров гибки профилей в виде проката, сварных балок. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности для профилирования материала. .

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при возведении ограждений, при облицовке зданий и для кровли жилых, производственных, общественных зданий и сооружений.

Изобретение относится к формообразованию ребристых панелей и деталей из прессованных профилей для получения деталей двойной и знакопеременной кривизны. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к сгибанию листовых материалов, имеющих способствующие изгибанию структуры. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изделиям из холодногнутых гофрированных листов. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для сгибания стального листа при изготовлении трубы. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и предназначено для ручной гибки полосового материала. .

Изобретение относится к холодной листовой штамповке, в частности к формообразованию тонкостенных осесимметричных оболочек, и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных тонкостенных деталей усеченной сужающейся формы на прессах двойного действия.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к холодной штамповке тонколистовых металлов эластичной средой с осуществлением глубокой вытяжки за несколько проходов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке эластичной средой крутоизогнутых патрубков из особотонкостенных труб. При раздаче трубной заготовки в штампе внутренним давлением с одновременной формовкой выпуклых поверхностей, примыкающих к зоне минимального радиуса гиба, осуществляют приложение конечного значения давления наполнителя в соответствие с приведенной в формуле зависимостью.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам штамповки осесимметричных деталей из особо тонкостенных трубных заготовок. Эластичной средой в жестких матрицах последовательно формируют гофры раздачей внутренним давлением эластичной среды при осевом перемещении свободного конца трубной заготовки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам и устройствам для изготовления кольцевых деталей эластичным пуансоном в жесткую матрицу.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении из трубных заготовок изделий типа тройников, преимущественно косоугольных.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности для формообразования сильфонов, преимущественно из титановых сплавов. .

Изобретение относится к листовой штамповке, в частности к устройствам для изготовления предохранительных хлопающих мембран. .

Изобретение относится к обработке давлением листового металлического материала и может быть использовано при разработке оборудования, осуществляющего локальную формовку каналов в элементах плоских теплообменников.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам штамповки труб переменного диаметра в осевом направлении. .

Изобретение относится к механической обработке давлением тонколистового материала, а именно к штамповке с помощью эластичной среды. Давление на заготовку передают через эластичную пористую прокладку определенной плотности металлическим пуансоном, форма которого эквидистантна форме матрицы. Причем пуансон устанавливают с зазором, определяемым толщиной эластичной пористой прокладки. Повышается качество получаемых деталей сложной формы за счет устранения складкообразования. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к определению технологических параметров процессов, и может быть использовано при определении механических свойств листовых материалов. Плоский образец круглой формы нагружают эластичным пуансоном в круглой жесткой матрице в несколько этапов, на каждом из которых определяют интенсивность напряжений и интенсивность деформаций и строят диаграмму истинных напряжений. Повышается точность и достоверность испытания путем определения деформаций и напряжений в широком диапазоне пластических деформаций непосредственно по экспериментальным данным. 1 ил.

Наверх