Устройство для испытания образца материала на сжатие в условиях гидростатического давления

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, материаловедению и измерительной технике и может быть использовано для построения диаграмм пластичности и сопротивления деформации металлических материалов. Данное устройство может применяться при проведении научных исследований и в промышленности.

Известно устройство для испытания образцов на сжатие в условиях гидростатического давления, содержащее герметичный контейнер, установленные в его полости опору и размещенный со стороны одного из торцов контейнера плунжер, установленную со стороны противоположного торца контейнера матрицу с коническим отверстием для выпрессовывания через нее вспомогательного образца, герметизирующего полость контейнера при испытании, и плит для сжатия между ними испытуемого образца, одна из которых взаимодействует с плунжером, а другая с опорой, причем в плитах выполнены дроссельные каналы, предназначенные для соединения цилиндрических полостей образца с полостью контейнера. [Устройство для испытания образцов на сжатие в условиях гидростатического давления: а.с. 1245929 СССР кл. G01N 3/08/ А.И. Колпашников, А.А. Федоров, В.И. Михеев, Б.В. Кучеряев, В.В. Кучеряев, В.А. Близнюк, М.М. Григорьев, А.В. Беспалов, А.Ф. Азаров и В.В. Глотов; заявитель и патентообладатель Московский авиационный технологический институт им. К.Э. Циолковского. - №3853577/25-28; заявл. 13.02.85; опубл. 23.07.86, Бюл. №27. - 3 с].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для испытания образца материала на сжатие при высоких гидростатического давлениях, содержащее герметичный контейнер, установленные в его полости опору и размещенный со стороны одного из торцов контейнера плунжер, матрицу с коническим отверстием, закрепленную со стороны второго торца контейнера, вспомогательный образец, установленный на матрице и предназначенный для выпрессовывания его через матрицу, и две плиты для сжатия испытуемого образца одна из которых установлена на опоре, а верхняя плита соединена со вспомогательным образцом с возможностью осевого перемещения. [Устройство для испытания образца материала на сжатие при высоких гидростатического давлениях: патент 2655043 РФ кл. G01N 3/08 А.А. Федоров, А.П. Петров, А.В. Беспалов, Р.С. Комаров; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждения высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» - №2017117507; заявл. 19.05.2017; опубл. 23.05.2018, Бюл. №15. - 4 с].

Недостатком известных устройств является невозможность обеспечения высокой степени однородной деформации испытуемого образца из-за отсутствия активного гидродинамического трения на поверхностях контакта образца с плитами.

Целью изобретения является повышение степени однородной деформации образца.

Указанная цель достигается тем, что устройство для испытания образца материала на сжатие в условиях гидростатического давления, содержит герметичный контейнер, со стороны одного из торцов которого расположена опора, а со стороны противоположного - плунжер, в полости контейнера установлены плиты для сжатия между ними испытуемого образца с цилиндрическими полостями на рабочих торцах и отверстием по оси, одна из плит взаимодействует с плунжером, а другая, имеющая дроссельный канал, с опорой, часть полости контейнера между плитой и опорой заполнена смазкой, а сама плита выполнена с возможностью перемещения вдоль оси контейнера и имеет герметичное уплотнение по поверхности контакта с ним.

На фиг. 1 изображено устройство для испытания образца материала на сжатие в условиях гидростатического давления.

Устройство содержит герметичный контейнер 2 с опорой 6, и размещенный со стороны одного из торцов контейнера плунжер 1, верхнюю 9 и нижнюю 4 плиты для сжатия между ними испытуемого образца с цилиндрическими полостями на рабочих торцах и отверстием по оси 3, причем верхняя плита взаимодействует с плунжером 1, а нижняя, имеющая дроссельный канал 8 и герметичное уплотнение 7, взаимодействует через часть полости контейнера, заполненной смазкой 5, с опорой.

Устройство работает следующим образом.

В герметичный контейнер 2 устанавливают опору 6, после чего часть полости контейнера заполняют смазкой 5, на которую опускают нижнюю плиту 4, имеющую дроссельный канал 8 и герметичное уплотнение 7. Затем на нижней плите 4 размещают испытуемый образец 3 с цилиндрическими полостями на рабочих торцах и отверстием по оси, после чего с помощью плунжера 1 на торец испытуемого образца опускают верхнюю плиту 9, обеспечивая при ее перемещении передачу усилия от плунжера 1 через испытуемый образец 3 на нижнюю плиту 4, инициируя ее перемещение и воздействие при этом на смазку 5, находящуюся в части полости контейнера 2 между нижней плитой 4 и опорой 6. При достижении необходимого гидростатического давления начинается истечение смазка 5 через дроссельный канал 8 нижней плиты 4 в осевое отверстие и цилиндрические полосы на рабочих торцах испытуемого образца 3. Непрерывный поток смазки 5 под гидростатическим давлением формирует активное гидродинамическое трение на поверхностях контакта испытуемого образца с плитами 4 и 9, что обеспечивает повышение степени однородной деформации испытуемого образца 3.

Так, например, при скорости деформирования 2⋅10^-3-10^-2 м/с, вязкости смазки 10³-10⁴ П (Пуазы), давление в объеме в полостях на цилиндрических выточках и в центральном отверстии образца составляет 80-100 МПа, что достаточно для сжатия образца из алюминиевого сплава АМЦМ без бочкообразования его цилиндрической поверхности до величины деформации 70-75%, что гарантированно превышает допустимые степени деформации в реальных процессах обработки металлов давлением.

Использование устройства для испытания образца материала на сжатие в условиях гидростатического давления позволяет достичь степени однородной деформации 70-75%.