Спосіб визначення анізотропії за характеристиками ступеня пошкодження матеріалу внаслідок накопичування розсіяних пошкоджень

Спосіб визначення анізотропії за характеристиками ступеня пошкодження матеріалу внаслідок 3 проводять орієнтацію граней індентора за напрямком дослідження. Як вимірюваний параметр приймають довжину діагоналей відбитків, що залишилися на поверхні матеріалу після зняття навантаження, за якими розраховують середньо статистичні значення середніх арифметичних значень довжин обох діагоналей усіх відбитків кожного напрямку чи співвідношень між ними і шляхом їх порівняння судять про рівень анізотропії. Статистична обробка результатів випробування, результатом якої є визначення коефіцієнта гомогенності m (середнє квадратичне відхилення), чи коефіцієнта варіації v (відносна величина середнього квадратичного відхилення), дозволяє судити про рівень анізотропії за характеристиками ступеня пошкодження матеріалу внаслідок накопичення розсіяних пошкоджень внаслідок чутливості коефіцієнтів до пошкоджуваності структурі матеріалу. Чим менше значення коефіцієнту гомогенності m, і навпаки, чим більше значення коефіцієнту варіації v, тим більше анізотропія матеріалу. Недоліком відомого способу є недостатня достовірність визначення анізотропії властивостей матеріалу, що пов'язано з труднощами забезпечення точного орієнтування граней (діагоналей) алмазного індентора, по заданих напрямках визначення анізотропії листа. Тобто, згідно до відомого способу треба проводити орієнтування індентора не тільки по лінії вибраного напрямку, але ще проводити і орієнтування його граней відносно цієї лінії. Складність проведення такого орієнтування обумовлена тим, що індентор у вигляді чотирикутної піраміди має досить малі геометричні розміри, а висота піраміди досить мала, бо кут при його вершині дорівнює 120°. Це приводить до того, що один відбиток індентора за орієнтацією граней по напрямку, може відрізнятися від іншого. Крім цього, для реалізації відомого способу може бути використаний алмазний індентор з приладу Віккерса, що накладає обмеження щодо застосування відомого способу. В основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу розширення можливостей відомого способу, підвищити при цьому достовірність визначення рівня анізотропії за характеристиками ступеня пошкодження матеріалу внаслідок накопичення розсіяних пошкоджень по різним напрямкам і забезпечити можливість використання для цього будь-якого вимірювального приладу, що призначений для визначення твердості. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що запропонований спосіб визначення анізотропії за характеристиками ступеня пошкодження матеріалу внаслідок накопичення розсіяних пошкоджень, як і відомий спосіб, містить в собі операції визначення ділянки поверхні досліджуваного матеріалу, на якій виконують серію втискувань індентора до матеріалу під дією навантаження у різних 62452 4 напрямках, і по відмінності одержаних значень вимірюваного параметра щодо напрямків судять про рівень анізотропії, а згідно з корисною моделлю, як вимірюваний параметр приймають значення характеристик твердості матеріалу, які визначають за будь-яким методом твердості, а про рівень анізотропії матеріалу судять за показниками розсіяння значень твердості для різних напрямків. Таким чином, для реалізації пропонованого способу достатньо виконувати виміри твердості по вибраному напрямку, що дозволить виключити похибки, що пов'язані з додатковим орієнтуванням граней індентора по цим напрямках. Суть процесів, які проходять у відповідності з операціями запропонованого способу і їх послідовність, полягають у наступному. Спочатку визначають ділянку виробу і напрямки, по яким необхідно визначити характеристики ступеня пошкодження матеріалу внаслідок накопичення пошкоджень різної природи в процесі експлуатації виробу, тобто неоднорідність матеріалу. По цим напрямкам виконують серії втискувань індентора до матеріалу за будь-яким методом твердості і визначають характеристики твердості матеріалу. Далі для всіх напрямків проводять статистичну обробку результатів випробування - розраховують параметри розсіяння значень твердості, тобто визначають коефіцієнт гомогенності m (середнє квадратичне відхилення) і коефіцієнт варіації v, які характеризують ступінь пошкодження матеріалу, і за відмінностями набутих значень коефіцієнтів для всіх напрямків судять про рівень анізотропії. Чим більша різниця між значеннями коефіцієнтів гомогенності m чи коефіцієнтів варіації v за різними напрямками дослідження твердості, тим більша анізотропія матеріалу. Приклад. Дослідження придбаної анізотропії за пошкодженням матеріалу проводили на листах зі сталей 45, 25, 0Н9, 09Г2С і латуні Л63 що були пластично деформовані до однакових рівнів деформації = 15 %. Набуту анізотропію матеріалу внаслідок його деформування визначали по характеристикам ступеня пошкодження матеріалу за параметрами розсіяння значень твердості, для напрямків =0 (вздовж осі прокатки листа), =90° (поперек осі) і під кутом =45° до осі прокатки. По кожному напрямку проводили багаторазове впровадження до матеріалу індентора (по 30 вимірів) і визначали значення твердості. Потім проводили статистичну обробку середньо - статистичних чисел твердості, які були отримані за методом Роквелла (шкала HRB), усіх відбитків кожного напрямку і визначали коефіцієнти гомогенності, що характеризують ступінь пошкодження матеріалу. Результати випробування наведені у таблиці. 5 Матеріал Сталь 45 Сталь 25 Сталь 0Н9 Сталь 09Г2С Латунь Л63 62452 Напрямок вимірювання твердості відносно осі прокатки листа Вздовж Поперек Під кутом 45° Вздовж Поперек Під кутом 45° Вздовж Поперек Під кутом 45° Вздовж Поперек Під кутом 45° Вздовж Поперек Під кутом 45° З таблиці видно, що значення твердості для кожного напрямку практично однакові і за ними досить складно визначати анізотропію матеріалу. Максимальна набута анізотропія за ступенем пошкодження сталей 45, 25, 0Н9, 09Г2С і латуні Л63 внаслідок деформування, що розрахована за зміною коефіцієнта т, відповідно становить 21,4 %, 23,5 %, 9,1 %, 11 % і 18 % при заданому рівні деформації розтягування. Причому сталь 25 у більшій мірі проявляє властивості анізотропії по характеристикам ступеню пошкодження матеріалу. Таким чином, пропонований спосіб може бути використаний для визначення рівня анізотропії матеріалу елемента конструкції без порушення його цілісності по характеристикам ступеня його пошкодження внаслідок накопичення розсіяних пошкоджень за параметрами розсіяння значень твердості, які визначають будь-яким приладом, що Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 Твердість HRB v m 97,4 97,4 97,3 87,6 87,4 87,2 115,4 115,6 115,1 94,9 94,9 94,6 64,3 64,2 64,3 1,14 1,00 1,28 1,46 1,39 1,83 0,90 0,92 0,98 1,09 1,08 1,15 1,86 1,85 2,26 97,4 110 86,5 76,3 80,3 61,4 124,8 120,4 113,5 109,2 103,3 97,1 59,9 60 49,1. призначені для вимірювання твердості, шляхом виконання серії втискувань індентора до матеріалу по заданим напрямкам, при цьому пропонований спосіб дозволяє підвищити достовірність визначення анізотропії матеріалу. Джерела інформації: 1. Горб М. Л., Карпинос Д. М., Островский А. А. Экспериментальное исследование влияния деформационной анизотропии на упругопластические свойства тонколистовой стали// Проблемы прочности, 1970.- № 7.- С. 25-30. 2. Патент України № 52013 МПК G01N 3/008//. А. О. Лебедев, МР. Музика. Спосіб визначення анізотропії механічних характеристик листових матеріалів// Промисл. власність Офіційний бюлетень № 15.10.08.2010. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601