Спосіб визначення зміни об’єму матеріалу в процесі деформування при статичному розтягу або стиску

Спосіб визначення зміни об'єму матеріалу в процесі деформування при статичному розтягу або стиску, що включає операції виготовлення зразка з матеріалу, що підлягає дослідженню, визначення його початкового об'єму Vo, де формування зразка до отримання заданого деформованого стану і визначення зміни ΔV об'єму матеріалу 3 38484 Згаданий спосіб є недостатньо точним. Це пов'язане з методичними складностями. Так, зокрема, важко забезпечити однакове змочування зразків рідиною. Використання приладів, що надають результат з певною похибкою, а також вплив людського фактору, суттєво зменшують точність отриманих результатів. Крім цього, спосіб потребує дорогого спеціального вимірювального обладнання. В основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такого способу визначення зміни об'єму деформованого матеріалу в процесі його деформування при статичному розтязі або стиску, який би дозволив підвищити точність за рахунок використання для його реалізації більш доступних засобів і зменшити впливу на результати вимірювань похибок вимірювальних приладів і людського фактору. Поставлена задача вирішується у пропонованому способі, який, як і відомий спосіб визначення зміни об'єму матеріалу в процесі деформування при статичному розтязі або стиску, включає операції виготовлення зразка з матеріалу, що підлягає дослідженню, визначення його початкового об'єму Vo , де формування зразка до отримання заданого деформованого стану і визначення зміни ΔV об'єму матеріалу зразка, а, відповідно до пропозиції, проводять стандартні випробування зразка матеріалу на одновісний розтяг або стиск, за результатами випробувань будують діаграму залежності коефіцієнту поперечної деформації від деформації, за якою визначають коефіцієнт поперечної деформації, що відповідає заданому деформованому стану, а зміну об'єму матеріалу при цьому стані визначають з виразу: ΔV=Vo [е(1-2μ)ε -І], де ΔV - зміна об'єму матеріалу зразка після його деформування до заданого деформованого стану; Vo - початковий об'єм матеріалу; e - натуральне число (e=2,718...); μ - поточне значення коефіцієнту поперечної деформації при заданому деформованому стані; ε - поточне значення деформації матеріалу. Автори експериментально винайшли вираз, який дозволяє визначити ΔV. За показову характеристику металу прийнятий коефіцієнт поперечної деформації ц, який є важливим показником деформаційних процесів в металі, що зумовлені зміною його щільності внаслідок розпушування. Для визначення коефіцієнту поперечної деформації ц проводять стандартні випробування зразка металу на одновісний розтяг або стиск згідно до стандарту [ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. - М.: Изд-во стандартов. - 1990], за якими визначають поперечну ε1 і повздовжню ε деформації, що зазвичай представляють у логарифмічному виді ε1=In(d/d 0); ε=ln(l/l0), звідки d/d0=eε1 а l/l0=еε , де d0 і d, l0 і l - відповідно початкові і кінцеві значення діаметра і довжини зразка. Тоді коефіцієнт поперечної деформації μ μ=-ε1/ε, звідки ε1=-με. 4 За результатами випробувань будують діаграму залежності коефіцієнту поперечної деформації від деформації, а оцінку зміни об'єму матеріалу при деформуванні до необхідного за технологією виготовлення виробу рівня деформації, проводять шляхом порівняння з початковим об'ємом Vo=(pd0 2/4)×l0 значень об'єму матеріалу при цьому рівні деформації V=(pd2/4)×l: V/Vo=ld2/l0d0 2. Підставляємо замість l/l0, d2/d02 і ε 1 їх значення, і маємо V/Vo=eε ×(eε1)2=eε+2ε1=е(1-2μ)ε Таким чином, зміну об'єму матеріалу ΔV=V-Vo в процесі деформування можна визначити за згаданим вище виразом: ΔV=Vo[е(1-2μ)ε -l]. Пропонований спосіб дозволяє підвищити точність і одночасно значно спростити визначення зміни об'єму матеріалу в процесі деформування, оскільки передбачає використання традиційного обладнання, яке є у типовій заводській випробувальній лабораторія. Крім цього, пропонований спосіб має більшу інформативність при його практичному застосуванні, завдяки тому, що за побудованою діаграмою коефіцієнта поперечної деформації можна визначити зміну об'єму матеріалу, практично, при будь-якому наперед заданому деформованому стані, для чого потрібно здійснити тільки одне стандартне випробування зразка на одновісний розтяг або стиск. Тоді як згідно до відомого способу для кожного рівня деформації потрібно проводити нове випробування. Окрім сказаного, пропонований спосіб дозволив підвищити точність визначення зміни об'єму матеріалу зразка після його деформування до заданого деформованого стану ΔV за рахунок використання для його реалізації більш доступних засобів і зменшення впливу на результати вимірювань похибок вимірювальних приладів і людського фактору. Приклад Для визначення зміни об'єму матеріалу в процесі деформування виготовляли дві серії стандартних циліндричних зразків із сталей 35 і 15ХГС. Згадані зразки випробовували на одновісний розтяг. За результатами випробувань будували діаграми залежності коефіцієнту поперечної деформації від деформації. Результати вимірювання коефіцієнту поперечної деформації показали, що для сталі 35 він набуває максимального значення (μ=0,48) при рівні деформації ε=4%, а потім плавно знижується і при ε=8% - μ=0,45, тоді як для сталі 15ХГС коефіцієнт поперечної деформації набуває максимального значення (μ=0,44) при рівні деформації ε=2%, а потім знижується до μ=0,4 при ε=8%. Порівнюючи значення об'ємів зразків металів у початковому стані Vo і після деформування до заданого деформованого стану V, які були розраховані за коефіцієнтами поперечної деформації для досліджуваних сталей, визначали зміну об'єму металів ΔV=V-Vo . Результати розрахунку показали, що при заданому деформованому стані ε=2%, який потрібен для виготовлення виробу, для сталі 35 зміна об'єму становить ΔV1=0,35мм 3, а для сталі 15ХГС ΔV2=0,32мм 3, а при більш високих рівнях пластичної деформації, наприклад, ε=5%, зміна 5 38484 об'єму відповідно становить ΔV1=0,81мм 3 і ΔV2=0 ,67мм 3. Таким чином, пропонований спосіб дозволяє підвищити точність визначення зміни об'єму матеріалу при заданому деформованому стані за раху Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 6 нок зменшення впливу на результати вимірювань похибок вимірювальних приладів і людського фактору, а також використанням для його реалізації широко доступних традиційних засобів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601