Спосіб оцінки впливу вібрації на механічні властивості пластичних і багатофазних матеріалів

1. Спосіб оцінки впливу вібрації на механічні властивості пластичних і багатофазних матеріалів, який полягає в тому, що зразок досліджуваного матеріалу статично розтягують до заданого ступеня деформації і піддають вібрації із заданою частотою f протягом заданого часу t1 , який відрізняється тим, що додатково послідовно статично розтягують серію однакових зразків досліджувано C2 2 (19) 1 3 83731 теріалу статично розтягують до заданого ступеня деформації і піддають вібрації із заданою частотою f на протязі заданого часу t1 [Вибрации в технике: Справочник в 6-ти томах / Ред. совет: В.Н.Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981. -т. 4. Вибрационные процессы и машины /Под. Ред. Э.Э.Лавендела. - 1981. - Глава IV. Поведение упругопластических и многофазных систем под действием вибрации. С. 98-107]. Головним недоліком відомого способу є те, що за допомогою нього теж неможливо покращити міцнісні властивості матеріалів на стадії розміцнення. І більше того, з використанням відомого способу неможливо покращити міцні сні властивості матеріалів на стадії розміцнення, коли в матеріалах відбуваються процесі інтенсивного накопичення пошкоджень. Винаходом ставиться завдання розробки достовірного способу підвищення міцнісних властивостей матеріалів на стадії розміцнення за рахунок впливу вібрації. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що у способі оцінки впливу вібрації на механічні властивості пластичних і багатофазних матеріалів який полягає в тому, що зразок досліджуваного матеріалу статично розтягують до заданого ступеня деформації і піддають вібрації із заданою частотою f на протязі заданого часу t1 , згідно винаходу додатково послідовно статично розтягують серію однакових зразків досліджуваного матеріалу до ступеня деформації e B , що відповідає межі міцності матеріалу s B і піддають вібрації із заданими параметрами, розвантажують зразки і витримують на протязі заданого часу t 2 , повторно послідовно навантажують випробовувану серію зразків, перший зразок статичним розтягуванням до повного поділу на частини, другий зразок статичним розтягуванням до заданої деформації e1 , повторюють заданий цикл вібрації, розвантаження і витримки і остаточно статично розтягують до повного поділу на частини , наступні зразки навантажують статичним розтягуванням з постійно зростаючим числом проміжних заданих деформацій ei (і = 2,3,4...n), за яких повторюють заданий цикл вібрації, розвантаження і витримки і після цього остаточно статично розтягують до повного поділу на частини, а вплив вібрації, на стабілізацію дефектних стр уктур на стадії розміцнення, оцінюють за підвищенням міцнісних властивостей матеріалів, підданих вібрації і витримці на стадії розміцнення, в порівнянні з міцнісними властивостями матеріалів на цій стадії, отриманими при "чистому" статичному розтягуванні, а час вібрації t1 і витримки після вібрації t 2 вибирають із співвідношення t 2 / t1 ³ 48. У пропонованому способі вдало використовуєть ся ефект старіння матеріалів під впливом вібрації. При цьому, задаючи цикл вібрації, розвантаження і витримки можна добитися такої зміни структури матеріалу, що при повторному статичному розтягу міцнісні властивості матеріалу на ста 4 дії розміцнення можуть істотно перевищувати міцнісні властивості матеріалу на цій же стадії, отримані за "чистого" статичного розтягу. Експериментально встановлено, що мінімальний час вібрації t1 , за якого вже починають проявлятися ефекти старіння матеріалів після витримки, має бути неменшим ніж 0,5 год. Крім то го, важливу роль віді грає вибір часу ви тримки матеріалу після вібрації t 2 у розвантаженому стані. Навіть для матеріалів мало схильних до старіння (наприклад, низьковуглецеві сталі) вже при витримці 24 години після вібрації відмічається позитивна тенденція до підвищення міцнісних властивостей на стадії розміцнення при повторному статичному розтягу. Таким чином, ві дно шення величини t 2 / t1 у пропонованому спо собі повинно бути не менше 48 год. Практично для всіх матеріалів збільшення часу витримки після вібрації буде призводити до підвищення міцнісних властивостей на стадії розміцнення, тобто ефекти стабілізації дефектних структур на стадії розміцнення за рахунок впливу вібрації будуть збільшуватись. У розглядуваному випадку мова йде про стабілізацію дефектних структур на стадії розміцнення за міцнісними властивостями. Пластичні властивості матеріалів після даного режиму навантаження будуть зменшуватися. Ціка во за уважи ти , що дан у про це дур у за дано го циклу вібрації, розвантаження і витримки можна неодноразово повторювати до будь-якого повторного приросту деформації. При цьому, для кожного конкретного матеріалу вплив описаної однофазної або багатофазної процедури випробувань на міцнісні властивості матеріалу на стадії розміцнення неоднозначний. Для одного матеріалу ефект може бути максимальний при одноразовій процедурі випробувань, для іншого матеріалу - при багаторазовій. Методика випробувань реалізована на базі модернізованої установки для випробувань на релаксацію і вібрацію RelVi-5. Установка для випробувань вибрана невипадково. Навантаження зразка в даній установці здійснюється через пружини і тому можна казати про випробування на податливій машині. Природно, якщо заявляємі ефекти підвищення міцнісних властивостей матеріалів на стадії розміцнення будуть фіксува тися на даній установці , то вони в будь-яком у випа дк у будуть фіксуватися і на більш жорстких випробувальних машинах. Установка RelVi-5 обладнана високоточною комп'ютеризованою вимірювальною системою. На Фіг.1,2 подані результати випробувань низьковуглецевої сталі 20. Тут на Фіг.1 крива 1 відповідає статичному розтягу, крива 2 статичному розтягу з одночасним накладанням вібрації з частотою f = 100Гц від початку навантаження, крива 3 статичному розтягу із зупинкою навантаження в т. А і Б та впливу на ділянках В вібрації з частотою f = 100 Гц на протязі часу t1 = 0,5 год. 5 83731 Як видно з Фіг.1 крива 2 підтверджує класичні уявлення про погіршення міцнісних властивостей матеріалу при накладанні вібрації. Крива 3 показує, що короткочасний вплив вібрації погіршує міцнісні властивості матеріалу (ділянки В), однак при повторному статичному розтягу міцнісні властивості матеріалу практично можуть відновитись. На Фіг.2 крива 1 відповідає ста тичном у розтягу, крива 4 статичном у розтягу до т. А, в т. А статичний розтяг припиняється, накладається вібрація з часто тою f = 100 Гц на протязі 0,5 год, потім зразок розвантажується, витримується на протязі 24 год. (1 доба) і знову повторно статично розтягується до повного поділу на частини. Заштри хована область між кривими 1 і 4 відповідає області збільшення міцнісних властивостей сталі 20 після завданого режиму вібрації, розвантаження і Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 витримки в порівнянні з "чистим" статичним розтягом. Крива 5 на Фіг.2 відповідає статичному розтягу до т. Б, у т. Б статичний розтяг припиняється, накладається вібрація з часто тою f = 100 Гц на протязі 0,5 год., потім зразок розвантажується, витримується на протязі 30 діб і знову повторно статично розтягується до повного поділу на частини. Заштрихована область між кри вими 1 і 5 ві дпо ві дає о бла сті пі дви ще ння мі цні сни х власти востей сталі 20 після задан ого режиму вібрації, роз ван таження і витримки в порівнянні з "чистим" статичним розтягом. Таким чином, застосування способу дозво ляє пі дви щи ти міцні сні властивості матеріалів на стадії розміцнення, тобто дозволяє стабілізувати дефектні структури на стадії розміцнення за рахунок впливу вібрації. 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