Спосіб випробування кільцевих зразків труб розтягуванням

Реферат: Спосіб випробування кільцевих зразків труб розтягуванням включає підготовку зразка, розміщення його на двох опорах круглого перерізу одного й того самого діаметра з паралельними осями і деформування шляхом розведення опор до розривання. Спочатку деформування здійснюють до надання зразку форми витягнутого кільця, після чого деформування зупиняють, криволінійні частини зразка притискують до поверхні опор для виключення прослизання та перерізають зразок з одного боку на лінійному відрізку, і далі продовжують деформування. UA 90183 U (12) UA 90183 U UA 90183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до методів випробувань металевих об'єктів циліндричної форми і може бути використана для випробувань на розтяг кільцевих зразків від труб, наприклад зварних прямошовних. Відомий спосіб статичних випробувань на розтяг в тангенціальному напрямку металевих кільцевих зразків з внутрішнім діаметром від 10 до 100 мм при підвищених температурах (ДСТУ 2528-94. Метод випробування на розтягування кільцевих зразків в умовах нагріву), який призначений для визначення механічних властивостей металів для порівняльних і контрольних випробувань при розтягуванні кільцевих зразків двома напівдисками до розриву. Метод дозволяє визначати в окружному напрямку межу міцності, умовну межу текучості та відносне рівномірне подовження. Зразки отримують відрізанням від труби, далі вибирають два діаметрально протилежних перетини, заміряють товщину і ширину кільця в цих перетинах, площу перерізу зразка обчислюють шляхом підсумовування добутку заміряних параметрів. Кільцевий зразок встановлюють на пристосуванні таким чином, щоб вибрані перетини збігалися з площиною роз'єму напівдиск. Далі зразок піддають розтягу шляхом переміщення одного з напівдисків. При проведенні випробувань ведуть запис діаграми деформування, за якою обчислюють відповідні характеристики. Недоліком способу є обмежений сортамент зразків, неможливість випробування кільцевих зразків діаметром більш ніж 100 мм, що звужує його технічні можливості. Нормована вимога випробування не менш ніж п'яти зразків на точку свідчить про низьку достовірності отриманих результатів. Також відомий спосіб для випробування розтягуванням кільцевих трубних зразків, який здійснюється за допомогою двох однакових плоских плит, що закріплено в розривній машині та виконані з можливістю встановлення в них зразків. Кожна плита виконана в формі трапеції та стиснена одна з одною великими основами трапецій, при цьому на робочих поверхнях плит виконано по три кільцеві проточки різних діаметрів з прямокутним поперечним перерізом заданих розмірів (Патент Росії № 2339176, кл. G01N3/08, опубл. 31.01.2007), за допомогою яких здійснюється навантаження кілець. Недоліком цього способу є також обмежений сортамент зразків як по внутрішньому, так і по зовнішньому діаметру, що можуть випробовуватись. Найбільш близьким аналогом способу, що заявляється, є спосіб розтягування кільцевих зразків, відрізаних з кінця труби, у поперечному напрямку до розривання (ДСТУ ISO 8496-2002. Металеві матеріали. Труби. Випробування на розтяг кільця двома паралельними стрижнями). Цей спосіб здійснюється за допомогою двох опор круглого перерізу одного й того самого діаметра з паралельними осями, які встановлені з можливістю відносного зміщування за умови збереження їх паралельності. За зразок беруть кільце, торцеві поверхні якого перпендикулярні осі труби. Вирізане з труби кільце розміщують на опорах і піддають деформуванню розведенням опор із заданою швидкістю до розривання. За даним стандартом передбачені випробування труб із зовнішнім діаметром більше 150 мм, товщиною стінки менше 40 мм і внутрішнім діаметром більше 100 мм. Ширина кільця повинна бути приблизно 15 мм, а якщо товщина стінки більше 15 мм, то ширина зразка допускається рівній товщині стінки. Інші рекомендації за формою зразка та його положенню при випробуванні відсутні. Такий спосіб випробування дозволяє випробовувати кільцеві зразки розтягуванням різноманітного сортаменту, але він не забезпечує достовірності отриманих результатів, бо в наявності є велика різниця між значеннями опору розриву отриманих при руйнуванні кільцевих зразків і плоских зразків з тих же кілець, які випробувались за ГОСТ 1497-84 (Дехтярев B.C. и др. Анализ напряжений при испытаниях кольцевых образцов из труб при растяжении /Металлургическая и горнорудная промышленность, 2012. № 5. С. 44-46). Це свідчить про недоліки методики за прототипом де при розрахунку тимчасового опору розриву значення навантаження ділиться на дві площі перерізу зразка, а саме руйнування (розрив) відбувається в одному місті (одному перерізі). В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення методики випробування кільцевих зразків розтягуванням з метою забезпечення достовірності отриманих результатів. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому способі випробування кільцевих зразків труб розтягуванням, що включає підготовку зразка, розміщення його на двох опорах круглого перерізу одного й того самого діаметра з паралельними осями і деформування шляхом розведенням опор до розривання, випробування проводять за два етапи. Спочатку деформування здійснюють до надання зразку форми витягнутого кільця, після чого деформування зупиняють, криволінійні частини зразка притискують до поверхні опор для виключення прослизання та перерізають зразок з одного боку на лінійному відрізку, і далі продовжують деформування. 1 UA 90183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Таке виконання способу дозволяє вирішити поставлену задачу, а саме вдосконалити методики випробування кільцевих зразків розтягуванням та підвищити достовірність отриманих результатів при випробуванні кільцевих зразків розтягуванням. Загальною ознакою для заявленого способу та прототипу є те, що випробування кільцевих зразків труб розтягуванням відбувається за умови підготовки зразка, розміщення його на двох опорах круглого перерізу одного й того самого діаметру з паралельними осями і деформування шляхом розведенням опор до розривання. Запропонований спосіб для випробування кільцевих зразків розтягуванням відрізняється від прототипу тим, що випробування проводять за два етапи. Спочатку деформування здійснюють до придання зразку форми витягнутого кільця, після чого деформування зупиняють, криволінійні частини зразка притискують до поверхні опор для виключення прослизання та перерізають зразок з одного боку на лінійному відрізку, і далі продовжують деформування до розривання зразка. Між сукупністю суттєвих ознак способу, що заявляється і досягнутим технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок, який полягає в наступному. Спочатку (на першому етапі) деформування здійснюють до придання зразку форми витягнутого кільця, після чого деформування зупиняють. Це дозволяє зразку щільно обігнуть поверхню круглих опор і спростити дію притискання криволінійної частини зразка до поверхні опор для виключення (унеможливлення) прослизання. Продовжування деформування зразка на другому етапі після перерізання його з одного боку на лінійному відрізку, приводить до того, що навантаження сприймає лише одна гілка витягнутого кільця. Тобто участь в процесі випробування приймає тільки один переріз. При цьому деформація відбувається тільки на лінійній частині витягнутого кільця, що наближує схему деформування до проведення випробування зразків за ГОСТ 149784. Разом це підвищує достовірність отриманих результатів при випробуванні кільцевих зразків розтягуванням. Застосування запропонованого способу випробування кільцевих зразків труб розтягуванням дозволяє вдосконалити стандартну методику випробування кільцевих зразків розтягуванням за ДСТУ ISO 8496-2002 та забезпечити достовірність отриманих результатів. Приклад опробування способу. Перевірку рішення, що заявляється, здійснювали при випробуванні на розтяг зразків від зварної труби розміром 159 × 4,5 мм за ГОСТ 10507-80 із сталі Ст3пс. Підготовку кільцевих зразків здійснювали шляхом порізки труби на відрізки шириною 15 мм. Частину кільцевих зразків різали уздовж напрямної труби та правили до отримання плоского зразків розміром 15 × 500 мм, які випробували на розтяг за ГОСТ 1497-84. Решту частину зразків випробували згідно з методикою за ДСТУ ISO 8496-2002 (прототип) і за методикою запропонованого способу з використанням пристрою, що складався з двох опор круглого перерізу одного й того самого діаметру з паралельними осями, що розводилися. Всі випробування проводили за допомогою випробувальної машини FP-100/1. За прототипом деформування зразків шляхом розведенням опор до розривання здійснювали без зупинки. В процесі навантаження кільцевих зразків за методикою запропонованого способу, спочатку деформування здійснюють до надання зразку форми витягнутого кільця (перший етап), після чого деформування зупиняють, криволінійні частини зразка притискували спеціальними притисками на болтах до поверхні опор для виключення прослизання, та перерізали зразок з одного боку на лінійному відрізку, і далі продовжували деформування (другий етап). В процесі випробувань по стрілці силовимірювача фіксували навантаження текучості (Рт, КН), та максимальне навантаження (Рmах, КН), а на зразку вимірювали залишкове подовження (Аl, мм) і проводили обчислювання значень характеристик. Отримані результати наведені в таблиці. Таблиця Методика іспитів за ГОСТ 1497 за ДСТУ ISO 8496 (прототип) за корисною моделлю 2 Тип зразка плоский кільцевий кільцевий σT, Н/мм 245 300 238 σВ, Н/мм 395 480 390 δ5, % 18,5 -* 18,7 *) - можливість визначення характеристики відсутня через руйнування зразка на опорі (поза зоною розмітки) 50 Результати, отримані при опробуванні запропонованого способу (методики), засвідчили близькі між собою значення показників механічних властивостей плоских і кільцевих зразків від 2 UA 90183 U 5 10 15 однієї труби, що вказує на достовірність отриманих результатів. А забезпечення навантаження кільцевого зразка тільки з одного боку на лінійному відрізку наближує схему деформування до проведення іспиту зразків за ГОСТ 1497-84, що є ознакою вдосконалення методики випробування кільцевих зразків розтягуванням відносно діючої за ДСТУ ISO 8496. Запропонований спосіб може бути рекомендований для вихідного контролю механічних властивостей труб на виробництві, а також для виконання наукових досліджень та при проведенні лабораторних робіт у вищих навчальних закладах з курсу "Механічні властивості металів та опір деформації". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб випробування кільцевих зразків труб розтягуванням, що включає підготовку зразка, розміщення його на двох опорах круглого перерізу одного й того самого діаметра з паралельними осями і деформування шляхом розведення опор до розривання, який відрізняється тим, що спочатку деформування здійснюють до надання зразку форми витягнутого кільця, після чого деформування зупиняють, криволінійні частини зразка притискують до поверхні опор для виключення прослизання та перерізають зразок з одного боку на лінійному відрізку, і далі продовжують деформування. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 3