Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в измерительной технике для оперативного контроля предела прочности материалов. Цель: повышение точности измерения. Сущность: способ заключается в том, что в испытуемый материал внедряют сферический индентор, регистрируют диаметр остаточного отпечатка и пластическую твердость, оценивают напряжения в центре отпечатка, измеряют нагрузку на индентор и определяют предел прочности по формуле, приведенной в описании. Положительный эффект: сокращение времени испытания, повышение точности измерения. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2011182
Класс(ы) патента: G01N3/40
Номер заявки: 4952730/28
Дата подачи заявки: 28.05.1991
Дата публикации: 15.04.1994
Заявитель(и): Волгоградский политехнический институт
Автор(ы): Славский Ю.И.; Матлин М.М.
Патентообладатель(и): Волгоградский политехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля предела прочности материалов.
Известен способ определения предела прочности материала детали, заключающийся в изготовлении из испытуемого материала детали образца для испытания на растяжение и последующего его испытания.
Этот способ имеет большую трудоемкость из-за необходимости изготовления и последующего испытания образца, его невозможно использовать при стопроцентном контроле деталей, а также при малых размерах деталей.
Наиболее близким по технической сущности является способ, заключающийся в том, что в испытуемый материал вдавливают индентор и определяют размер отпечатка, при этом при вдавливании индентора непрерывно увеличивают нагрузку до значения, соответствующего максимальному напряжению в зоне контакта, и определяют величину предела прочности σв по формуле
σв = 0,333˙ Нmax, (1)
где Нmax - максимальное напряжение.
Недостатком этого способа является высокая трудоемкость, связанная с необходимостью построения диафрагмы вдавливания индентора. Кроме того, диаграмма вдавливания не имеет четко выраженного максимума средних напряжений, что снижает точность определения предела прочности.
Сущностью изобретения является то, что в испытуемый материал внедряют сферический индентор, регистрируют диаметр остаточного отпечатка и пластическую твердость, оценивают напряжения в центре отпечатка, измеряют нагрузку на индентор и определяют предел прочности по формуле
σв= ,
(2) где σi,o = 0,955 (1-2μ2)P/d2 - интенсивность напряжения в центре отпечатка;
μ2 - коэффициента Пуассона испытуемого материала;
d - диаметр остаточного отпечатка;
НД - пластическая твердость испытуемого материала;
Р - нагрузка на индентор;
К1 = (1- μ12) π˙Е1 - коэффициент, зависящий от упругих констант материала индентора;
μ1 и Е1 - коэффициент Пуассона и модуль нормальной упругости материала индентора;
а - коэффициент, зависящий от химического состава испытуемого материала;
D - диаметр сферического индентора.
Отличительными признаками изобретения является то, что измеряют нагрузку на индентор и определяют предел прочности по предложенной формуле (2).
Найденные новые взаимосвязи между нагрузкой на индентор, диаметром остаточного отпечатка и коэффициентом Пуассона испытуемого материала позволяют определять интенсивность напряжения в центре отпечатка, по которой с учетом пластической твердости испытуемого материала и упругих свойств материала индентора определяют предел прочности испытуемого материала.
Способ реализуется следующим образом.
В испытуемый материал внедряют сферический индентор, измеряют нагрузку на индентор, после разгрузки регистрируют диаметр остаточного отпечатка и определяют интенсивность напряжений в центре отпечатка
σi,0 = 0,955 (1 - 2 μ2)Р/d2. (3)
Затем регистрируют пластическую твердость и определяют предел прочности испытуемого материала по формуле
σв= .
П р и м е р. Определение предела прочности проводили на образцах, изготовленных из различных материалов: армко-железо, сталь 45, 30ХГСА, латуни Л63, титана ВТ6, дюралюминия Д16. Индентор был изготовлен из стали ШХ-15 (μ 1 = 0,3, Е1 = 2˙ 105 МПа) и имел диаметры 5, 10, 20 мм. Коэффициенты Пуассона μ2 испытуемых материалов: армко-железа и сталей 0,3; латуни 0,34; титана 0,32; дюралюминия 0,33. Внедрение индентора в испытуемый материал выполняли с помощью пресса Бринелля. Диаметр остаточного отпечатка измеряли с помощью инструментального микроскопа МИМ-2 с ценой деления 0,005 мм. Интенсивность напряжений в центре отпечатка определяли по формуле (3). Измерение пластической твердости испытуемых материалов выполняли по ГОСТ 18835-73 "Металлы. Метод измерения пластической твердости". Результаты представлены в таблице, в которой приведены также и значения предела прочности, определенные по ГОСТ 1497-84 "Металлы. Методы испытания на растяжение", принятому в качестве эталонного способа. Как видно из таблицы, в подавляющем большинстве испытаний погрешность определения предлагаемым способом составляет около 5% .
Результаты экспериментальной проверки свидетельствуют о пригодности способа для практического использования. (56) Марковец М. П. Определение механических свойств металлов по твердости. М. : Машиностроение, 1979, с. 70-75.
Формула изобретения: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА, заключающийся в том, что в испытуемый материал внедряют сферический индентор, регистрируют диаметр остаточного отпечатка и пластическую твердость, оценивают напряжение в центре отпечатка и определяют предел прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют нагрузку на индентор и определяют предел прочности σв по формуле
σв= ,
где σi,0 = 0,955(1-2μ2) P / d 2 - интенсивность напряжений в центре отпечатка;
μ2 - коэффициент Пуассона испытуемого материала;
d3 - диаметр остаточного отпечатка;
HD - пластическая твердость испытуемого материала;
P - нагрузка на индентор;
K1 = (1 - μ1) / π˙E1 - коэффициент, зависящий от упругих констант материала индентора;
μ1и E1 - коэффициент Пуассона и модуль нормальной упругости материала индентора;
a - коэффициент, зависящий от химического состава испытуемого материала;
D - диаметр сферического индентора.