×
21.07.2020
220.018.3527

Способ определения предельного равномерного сужения

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области определения пластичных свойств металлов и может быть использовано для определения предельного равномерного сужения без разрушения материала деталей. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости, измеряют глубину отпечатка на поверхности испытуемого материала и рассчитывают предельное равномерное сужение по зависимости, учитывающей нагрузку на сферический индентор, диаметр сферического индентора, глубину отпечатка на поверхности испытуемого материала, число π и универсальную постоянную для металлов. Технический результат: упрощение способа определения предельного равномерного сужения и повышение его точности. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области определения пластичных свойств металлов и может быть использовано для определения предельного равномерного сужения без разрушения материала деталей.

Известен способ определения предельного равномерного сужения (ГОСТ 1497-84, ИСО 6892-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение"), который предусматривает вырезку из детали заготовок для образцов и последующее изготовление образцов для испытания на растяжение. Для определения предельного равномерного сужения образец подвергают растяжению под действием плавно приложенной нагрузки. Предельное равномерное сужение ψВ определяют как отношение разности начальной площади F0 и площади FВ поперечного сечения образца (в момент завершения стадии его равномерной деформации) к начальной площади поперечного сечения образца:

(1)

Недостатком этого способа является то, что он требует изготовления специальных образцов, вырезанных из готовой детали, что очевидно, приводит к частичному или полному разрушению испытуемой детали. Недостаток этого способа заключается и в больших трудозатратах и расходах материала. Таким образом, этот способ не позволяет оперативно и без разрушения производить определение предельного равномерного сужения материала.

Следует подчеркнуть (см., например, книгу В.М. Матюнина «Индентирование в диагностике механических свойств материалов» - М.: Издательский дом МЭИ, 2015. – 288 с. на стр. 179-180), что значение предельной равномерной деформации имеет большое практическое значение, поскольку от него зависит упрочняемость, пластичность и работоспособность материала; в связи с этим предельная равномерная деформация является важным диагностическим параметром материалов и изделий, характеризующим надежность их эксплуатации.

Известен способ измерения предельной равномерной пластической деформации материала деталей (а.с. 557295, МПК G01N3/08, G01B5/30, опубл. 30.06.1977, бюл. №17), заключающийся в том, что из материала, идущего на изготовление детали, изготавливают контрольный образец, подвергают одноосному растяжению и определяют предельную равномерную пластическую деформацию, пределы прочности и текучести, при этом определяют числа твердости на детали и контрольном образце при пределах прочности и текучести коническими инденторами, углы раскрытия которых соответствуют деформациям прочности и текучести, а искомую величину определяют как отношение произведения предельной равномерной пластической деформации образца на разность чисел твердости при пределах прочности и текучести образца к соответствующей разности чисел твердости, найденных для детали.

Недостатком этого способа является то, что он также требует дополнительного изготовления специальных образцов, вырезанных из детали, что очевидно, приводит к частичному или полному разрушению испытуемой детали. Таким образом, и этот способ не позволяет оперативно и без разрушения производить определение предельного равномерного сужения материала. Кроме того, и этот способ имеет большую трудоемкость из-за необходимости изготовления и последующего испытания образца; его невозможно использовать при необходимости стопроцентного контроля деталей, а также при малых размерах деталей.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения предельного равномерного сужения (описанный в книге В.М. Матюнина "Индентирование в диагностике механических свойств материалов". - М.: Издательский дом МЭИ, 2015. - 288с., на стр. 180), который предусматривает построение диаграммы внедрения сферического индентора, по которой определяют величину отношения (h/R)В, соответствующего пределу прочности материала, то есть максимуму на диаграмме внедрения (h – глубина отпечатка, соответствующая максимуму на диаграмме внедрения; R- радиус индентора). В соответствии со способом, значение предельного равномерного сужения ψВ определяют посредством эмпирически полученной для широкого круга испытанных сталей формуле

(2)

Недостатком этого способа является то, что он предусматривает построение диаграммы внедрения индентора. Как указывает и сам автор этого способа (см. указанную выше книгу В.М. Матюнина на стр. 177-178) построение диаграммы внедрения является довольно трудоемким процессом, кроме того максимум на диаграмме внедрения определяется не точкой, а горизонтальным участком, протяженность которого зависит от механических свойств материала. Поэтому найти значение (h/R)B, соответствующее максимуму диаграммы довольно трудно. Погрешность этого способа составляет порядка ±10% (см. указанную выше книгу В.М. Матюнина на стр. 180).

Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют оперативно и без разрушения образца определять предельное равномерное сужение.

В этой связи важнейшей задачей является создание нового способа определения предельного равномерного сужения, который позволял бы оперативно и без разрушения производить определение предельного равномерного сужения.

Техническим результатом является упрощение способа определения предельного равномерного сужения и повышение его точности.

Указанный технический достигается в способе определения предельного равномерного сужения, заключающемся в том, что испытуемый материал нагружают посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости, измеряют глубину отпечатка на поверхности испытуемого материала и рассчитывают предельное равномерное сужение, при этом на сферический индентор осуществляют однократную заданную нагрузку, а предельное равномерное сужение рассчитывают по зависимости

где ψB – предельное равномерное сужение испытуемого материала (%);

F – нагрузка на сферический индентор (Н);

D – диаметр сферического индентора (мм);

h– глубина отпечатка на поверхности испытуемого материала (мм);

π = 3,14;

0,0041 – универсальная постоянная для металлов, имеющая размерность МПа-1.

Сущностью изобретения является то, что однократная нагрузка на испытуемый материал посредством сферического индентора нагрузкой, величина которой находится в диапазоне, соответствующем измерению твердости обеспечивает возможность точного определения предельного равномерного сужения испытуемого материала. Предлагаемый способ реализуется в широком диапазоне значений нагрузок. Каждой однократной нагрузке на сферический индентор соответствует глубина отпечатка индентора на поверхности испытуемого материала, которая используется при расчете предельного равномерного сужения.

Заявленная новая зависимость (3) для определения предельного равномерного сужения испытуемого материала устанавливает взаимосвязи между всеми существенными параметрами, определяющими величину предельного равномерного сужения: пластические свойства материала при контактной деформации (от них зависит глубина отпечатка), прочностные свойства материала (они зависят от значения однократной нагрузки, которая задается в диапазоне, соответствующем измерению твердости). Это позволяет оперативно и с высокой точностью определять предельное равномерное сужение испытуемого материала. При этом не происходит разрушения детали.

Способ определения предельного равномерного сужения испытуемого материала реализуется следующим образом.

Испытуемый материал однократно нагружают посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости. Значение нагрузки может быть выбрано согласно стандартам, предусматривающим контроль твердости с помощью сферического индентора, например, ГОСТ 9012-59. ИСО 410-82, ИСО 6506-81 «Металлы. Методы испытаний. Измерение твердости по Бринеллю» (введ. 01.01.60; последнее изменение 12.09.18) или ГОСТ 18835-73. «Металлы. Метод измерения пластической твердости» (введ. 01.07.75; ограничение срока действия снято Межгосударственным Советом стандартизации, метрологии и сертификации, протокол №3-93, ИУС №5/6, 1993 г.). До значений твердости испытуемого материала 4500 МПа в качестве индентора используют стальной закаленный шарик (с твердостью по Виккерсу не менее HV 850 кгс/мм2); при большей твердости испытуемого материала используют сферический индентор из твердого сплава. В качестве нагружающего устройства можно использовать пресс Бринелля.

Величину нагрузки F на сферический индентор с диаметром D задают с помощью пресса Бринелля. Измеряют глубину h отпечатка на поверхности испытуемого материала. Измерение глубины остаточного отпечатка можно выполнить с помощью индикатора часового типа (с ценой деления 1 мкм), установленного на индикаторной стойке. Известные значения параметров подставляют в зависимость для определения предельного равномерного сужения. Постоянная 0,0041 МПа-1 – является универсальной для металлов, π = 3,14, D – диаметр используемого сферического индентора (мм).

Пример реализации предложенного способа.

Определение предельного равномерного сужения проводили на образцах, изготовленных из углеродистых и легированных конструкционных сталей различного уровня прочности и пластичности.

В качестве индентора использовали стальной закаленный шарик диаметром 5 мм, а для сталей с пластической твердостью большей, чем 4500 МПа - сферический индентор из твердого сплава.

В таблице представлены механические свойства испытанных материалов. За эталонные (стандарт сравнения) приняты значения предельного равномерного сужения материала ψИ,Э (%), определенные по ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) «Металлы. Методы испытания на растяжение». Предельное равномерное сужение ψB (%), определяли по зависимости (3).

Таблица

Номер образца Марка стали Нагрузка F, Н Глубина отпечатка h, мм Предельное равномерное сужение ψB,% Предельное равномерное сужение ψВ,Э, % Погрешность
1 Сталь 20 4905 0,200 13,505 13.9 2,88
2 Сталь 35 4905 0,138 9,725 10,1 3,71
3 Сталь 20Х 4905 0,053 3,973 3,8 -4,55
4 Сталь 45Х 4905 0,063 4,687 5,0 6,26
5 Сталь 38Х 4905 0,071 5,251 4,9 -7,16
6 Сталь 40ХН 2453 0,031 4,627 4,8 3,60
4905 0,064 4,476 6,75
7358 0,098 4,627 3,6

Испытания на растяжение проводили с помощью программно-технического комплекса для испытания металлов (оснащенного персональным IBM совместимым компьютером) ИР 5143-200.

При этом предельное равномерное сужение материала определяли по ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) «Металлы. Методы испытания на растяжение», принятому в качестве эталонного способа.

Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого способа погрешность определения предельного равномерного сужения по сравнению с эталонным способом по ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) не превышает (3…7)% и имеет характер двухстороннего разброса. Отметим, что как указано выше погрешность определения предельного равномерного сужения по способу-прототипу составляет ±10%.

В отличие от способа-прототипа глубина h отпечатка не требует многократного измерения при жестко фиксированных нагрузках на индентор, то есть достаточно однократной нагрузки и ее величина может быть любой. Как видно из таблицы, на примере стали 40ХН (образец №6), изменение нагрузки на индентор в достаточно широком диапазоне (в 3 раза) практически не влияет на определяемые предлагаемым способом значения предельного равномерного сужения.

Таким образом, предлагаемый способ является простым в использовании и обеспечивает следующие преимущества:

- обладает более высокой точностью в сравнении с известным способом: погрешность определения предельного равномерного сужения не превышает (3…7)% в широком диапазоне изменения пластических и прочностных свойств материала;

- не требует разрушения материала и может быть использован для контроля пластических свойств материала различных деталей машин.

Таким образом, способ определения предельного равномерного сужения, заключающийся в том, что осуществляют однократную заданную нагрузку F испытуемого материала посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости, измеряют глубину отпечатка на поверхности испытуемого материала h и рассчитывают предельное равномерное сужение по зависимости является простым, не требует разрушения испытуемой детали и обеспечивает повышение точности определения предельного равномерного сужения.


Способ определения предельного равномерного сужения
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 362 items.
13.01.2017
№217.015.8863

Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602533
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.9187

Производные 2-(адамант-2-ил)этиламина, обладающие потенциальной противовирусной активностью

Изобретение относится к новым адамантансодержащим аминам нижеуказанной общей формулы, конкретно к 2-(адамант-2-ил)пентан-1-амину и 2-(адамант-2-ил)фенилэтил-1-амину, Новые соединения проявляют антивирусную активность. В общей формуле R=СН, СН. 1 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605698
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a63b

Продольная галерея-потерна бетонной плотины

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям продольных галерей-потерн бетонных плотин. Продольная галерея-потерна 5 бетонной плотины 1 выполнена в поперечном сечении в виде треугольника Рело. Причем один из углов треугольника Рело направлен в верхнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608066
Дата охранного документа: 12.01.2017
25.08.2017
№217.015.a9ef

Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611805
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa09

Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для напорных туннелей гидроэлектростанций с обделкой. Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций включает выработку 3 с углами и со сводом во вмещающей туннель породе и бетонную обделку 2 с расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611718
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa6f

Дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации, а именно к дренажным трубам. Дренажная труба с перфорационными отверстиями 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело и имеет донную часть 1 и боковые части 2. Один из углов 4 треугольника Рело расположен в верхней сводной части трубы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611803
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa9d

Кротодренажное устройство

Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Устройство включает вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером с поперечным сечением в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611787
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aaa0

Рабочий орган кротодренажной машины

Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Рабочий орган кротодренажной машины включает вертикальный нож 1 с двумя Г-образными крыльями 2 и дренеры 4, прикрепленные к Г-образным крыльям 2 вертикального ножа 1 посредством расположенных сзади него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611800
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aae8

Осушительная дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для устройства дренажа. Осушительная дренажная труба выполнена с расположенной в ее нижней части лотковой частью и верхней части - водоприемной частью с перфорационными отверстиями. В поперечном сечении осушительная дренажная труба...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611717
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab95

Теплозащитный материал

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука содержит серу, оксид цинка, стеарин, технический углерод,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612304
Дата охранного документа: 06.03.2017
Showing 1-10 of 12 items.
27.07.2013
№216.012.5a91

Способ определения пластической твердости материала образца

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для определения пластической твердости материалов. Сущность: испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488806
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2015
№216.013.7292

Способ упрочнения стальных пластин

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам поверхностного пластического деформирования деталей дробью. Осуществляют обработку стальной пластины дробью с получением интенсивности пластической деформации в центре отпечатков дроби, равной предельной равномерной деформации при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560900
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.04.2016
№216.015.363e

Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости. Сущность: поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую α части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581746
Дата охранного документа: 20.04.2016
13.01.2017
№217.015.7a50

Способ определения предела выносливости материала при растяжении-сжатии

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения предела выносливости материала. Сущность: измеряют радиусы кривизны поверхности испытуемого материала в сечениях двумя плоскостями главных кривизн и радиус сферического индентора, по которым определяют приведенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599069
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.02.2018
№218.016.2680

Устройство для фиксации эпюры давления в соединении с натягом

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для фиксации эпюры давления в соединениях с натягом, собранных тепловым способом. Заявленное устройство для фиксации эпюры давления содержит чувствительный элемент в виде шариков, расположенных в один слой между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644033
Дата охранного документа: 07.02.2018
17.02.2019
№219.016.bbca

Способ определения истинного сопротивления разрыву

Изобретение относится к области определения прочностных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения истинного сопротивления разрыву. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством индентора диаметром D нагрузкой Р, находящейся в диапазоне, соответствующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680111
Дата охранного документа: 15.02.2019
02.10.2019
№219.017.cf9c

Способ определения предела выносливости материала при изгибе

Изобретение относится к области определения прочностных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения предела выносливости при изгибе. Сущность: измеряют радиусы кривизны поверхности испытуемого материала в сечениях двумя плоскостями главных кривизн и радиус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700328
Дата охранного документа: 16.09.2019
24.01.2020
№220.017.f96f

Способ интуитивного управления летательным аппаратом

Изобретение относится к способу интуитивного управления летательным аппаратом. Способ заключается в том, что управляют креном, тангажом и курсом посредством поворота по часовой стрелке или против и отклонения вверх-вниз, влево-вправо рукоятки управления, установленной на телескопической стойке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711770
Дата охранного документа: 22.01.2020
06.03.2020
№220.018.099c

Способ определения коэффициента пуассона

Изобретение относится к области определения упругих свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения коэффициента Пуассона. Сущность: испытуемый материал подвергают индентированию и определяют коэффициент Пуассона, при этом используют упругий индентор в виде сферы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715887
Дата охранного документа: 04.03.2020
21.05.2020
№220.018.1ec0

Способ определения относительного сужения после разрыва

Изобретение относится к области определения пластичных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения относительного сужения после разрыва. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002721314
Дата охранного документа: 18.05.2020
+ добавить свой РИД