Спосіб експрес-контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу в500с

Реферат: Спосіб експрес-контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С включає відбір, підготовку, розмітку та випробування натурного зразка періодичного профілю на розтяг до руйнування, реєстрацію значень навантаження і деформації і подальше обчислення значень характеристик. Після руйнування зразка обчислюють тимчасовий опір розриву і відносне рівномірне видовження, а відповідність прокату необхідному класу міцності встановлюють за величиною добутку вр. UA 85953 U (12) UA 85953 U UA 85953 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до випробовування металів, а саме до методів визначення механічних властивостей. Переважна галузь застосування - механічні випробування довгомірних зразків холоднодеформованого арматурного прокату на розтяг і встановлення відповідності їх механічних властивостей вимогам нормативної документації. Контроль механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С по ДСТУ ENV 10080:2005, ГОСТ Р 52544-2006 та іншим стандартам передбачає визначення наступних характеристик, значення яких повинні відповідати певному рівню: 2 - межі текучості (σ0,2  500 Н/мм ); 2 - тимчасового опору розриву (σв  550 Н/мм ); - повного відносного подовження при максимальному навантаженні (δmax  2,5 %) або відносного рівномірного подовження (δр  2,0 %). Дані характеристики визначаються при проведенні випробувань на розтяг натурних зразків арматурного прокату періодичного профілю згідно з ГОСТ 12004-81 "Сталь арматурна. Методи випробування на розтяг". Відомо, що холоднодеформований арматурний прокат класу В500С має певну відмінність, яка полягає у відсутності вираженої площинки текучості на діаграмі розтягу, що свідчить про наявність умовної межі текучості (σ0,2). Визначення даної характеристики властивості можливо графічним шляхом при проведенні випробування зразків прокату на розтяг із застосуванням тензометрів, що достатньо трудомістко, або на випробувальних машинах з автоматичним записом діаграми розтягування в координатах "навантаження - деформація". Також по цій діаграмі можливо визначати і величину повного відносного подовження при максимальному навантаженні (δmax). Однак, технологічні лабораторії вхідного контролю матеріалів для виготовлення залізобетонних виробів багатьох заводів будівельної індустрії укомплектовані застарілими типами розривних машин, на яких діаграмні апарати недосконалі і в більшості випадків не працюють, внаслідок чого здійснити контроль показників механічних властивостей арматурного прокату класу В500С таких, як умовна межа текучості (σ 0,2) і повне відносне подовження при максимальному навантаженні (δmax) на них, не представляється можливим. У даній ситуації заводи з виготовлення ЗБК, закуповуючи арматурний прокат класу В500С, повинні застосовувати його без проведення вхідного контролю, довірившись сертифікату підприємства-виробника, порушуючи тим самим, встановлений регламент або вдаватися до послуг сторонніх випробувальних центрів, що дорого і не практично. Ця обставина є додатковою перешкодою для широкого застосування холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С в будівництві. Найчастіше багато виробників ЗБК просто відмовляються від використання нового перспективного виду арматурного прокату класу В500С, нехтуючи всіма його вигодами - економія металу, автоматизація процесу виготовлення зварної сітки та дужкозгинальних виробів, та інше. Для усунення наявних протиріч ведеться пошук рішень, які дозволять нівелювати наявні труднощі і спростити визначення механічних властивостей металу для даного виду продукції. Відома методика (патент РФ № 2393454, МПК G03N3/28 "Способ определения вязкости металла", опублікований в 2010 р.), згідно з якою зразок піддають розтягуванню до розриву, з фіксуванням до проведення випробування початкової довжини і вихідної площі поперечного перерізу, в процесі випробування реєструють діаграму розтягування і максимальне навантаження, після випробування реєструють кінцеву довжину зразка, при цьому в процесі випробування додатково реєструють абсолютне пружне і абсолютне пластичне подовження, а після випробування визначають в'язкість металу (характеристику пластичності) за певною математичною формулою. Даний спосіб є трудомістким, вимагає складного обладнання для запису діаграми випробування, що за вказаними раніше причинами, не придатний для вхідного контролю механічних властивостей арматурного прокату. Також відомий спосіб оцінки механічних властивостей арматурної сталі (патент РФ № 2075744, МПК G03N 3/00 "Способ оценки механических свойств арматурной стали", опублікований в 1997 р.), який полягає в тому, що використовуючи заготовку з випробувальної арматурної сталі, вирізують з неї зразок, піддають його розтягненню до руйнування і визначають параметр, за яким оцінюють механічні властивості арматурної сталі, при цьому використовують заготовку у вигляді арматурного стрижня, яку піддають відпалу в газовому середовищі, визначають товщину анізотропного шару, як зразки використовують дві частини стрижня, з поверхні однієї частини знімають шар сталі товщиною не менше товщини анізотропного шару, розтягу піддають два зразки; параметри, за якими оцінюють механічні властивості арматурної сталі, визначають для кожного зразка, а по відношенню цих параметрів додатково судять про зміну механічних властивостей арматурної сталі. Дана методика не передбачає випробувань натурних зразків арматурного прокату періодичного профілю, а 1 UA 85953 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додатковий відпал зразків змінює їх механічні властивості, що не відповідає поняттю вхідного контролю для даного виду продукції. Найближчий аналог корисної моделі, що заявляється є спосіб визначення міцнісних і пластичних характеристик арматурного прокату (ГОСТ 12004-81 "Сталь арматурна. Методи випробування на розтяг"), згідно з яким натурні зразки заздалегідь готують шляхом виправляння, визначення площі поперечного перерізу (через масу і довжину) і розмітки за допомогою міток, що наносяться ділильною машинкою, скобами або керном. Далі проводять випробування зразка на розтяг до руйнування, реєстрацію значень навантаження і деформації і подальше обчислення значень характеристик межі текучості, тимчасового опору розриву і відносних подовжень (δр, δ5). При цьому випробування зразків, у яких відсутня фізична межа текучості, проводять з використанням різних датчиків деформації (тензометрів), на підставі показань яких будують діаграму "навантаження-деформація", або на сучасних машинах з автоматичним записом таких діаграм. По діаграмі обчислюють значення умовної границі текучості (σ0,2), а також повне відносне подовження при максимальному навантаженні (δmax). Недоліки: найближчий аналог проявляється в трудомісткості процесу випробування, пов'язаного з необхідністю побудови (або запису) діаграм випробування та їх подальшої розшифровки, а також в необхідності використання дорогого випробувального обладнання та кваліфікованого персоналу для обслуговування та проведення випробувань. Задача корисної моделі є розробка способу експрес-контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С, спрощення методики випробування зразків арматурного прокату для встановлення відповідності (ідентифікації) його властивостей з вимогами стандарту. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований спосіб експрес-контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С включає відбір, підготовку, розмітку та випробування натурного зразка періодичного профілю на розтяг до руйнування, реєстрацію значень навантаження і деформації і подальше обчислення значень характеристик, згідно з корисною моделлю, після руйнування зразка обчислюють тимчасовий опір розриву (σв) та відносне рівномірне видовження (δр), а відповідність прокату необхідному класу міцності встановлюють за величиною добутку σв х δр, який повинен дорівнювати не 2 менше 1200, при обов'язкових значеннях σв і δр не менше 550 Н/мм і 2,0 % відповідно. Технічним результатом запропонованої корисної моделі є можливість проведення експресконтролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С, спрощення методики випробування зразків арматурного прокату та встановлення відповідності (ідентифікації) його властивостей вимогам стандарту. Досягнення зазначеного технічного результату забезпечується набором відмінних ознак, а саме тим, що після руйнування зразка обчислюють тільки тимчасовий опір розриву (σ в) і відносне рівномірне подовження (δр), а відповідність прокату необхідному класу міцності встановлюють за величиною добутку σв х δр, який повинен дорівнювати не менше 1200, при 2 обов'язкових значеннях σв і δр не менше 550 Н/мм і 2,0 % відповідно. При цьому відпадає необхідність у встановленні значень таких характеристик, як умовна межа текучості (σ 0,2) і відносне подовження при максимальному навантаженні (δmax), визначення яких вимагає тривалого часу і додаткового спеціального обладнання. Всі відмітні ознаки корисної моделі, що заявляється, взаємопов'язані і сприяють досягненню поставленої задачі. Так, якщо для контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С, згідно зі стандартом ДСТУ ENV 10080:2005 або ГОСТ Р 52544, вимагається визначення умовної межі текучості (σ0,2), тимчасового опору розриву (σв), повного відносного подовження при максимальному навантаженні (δ max) або відносного рівномірного подовження (δр), то запропонований спосіб передбачає визначення меншого числа показників властивостей, а саме - тимчасового опору розриву (σв) та відносного рівномірного подовження (δр). При цьому додатково обчислюють добуток значень тимчасового опору розриву і рівномірного відносного подовження (σв х δр), яке повинно бути не менше 1200. Вибір значення добутку σв х δр величиною в 1200 продиктований встановленням 10 % перевищення (запасу) щодо результату, який дає добуток цих контрольованих показників при їх мінімальних значеннях згідно з вимогами стандарту. У наведених стандартах значення характеристик σ в і δр 2 нормуються на рівні не менше 550 Н/мм і 2,0 % відповідно, тому виконання їх обов'язково. Що до того, що не проводиться визначення характеристики умовної межі текучості (σ0,2), з 2 нормованою величиною не менше 500 Н/мм , то тут немає істотних побоювань за невиконання даного показника при обов'язковому визначенні тимчасового опору розриву (σ в) - іншої характеристики міцності. Відомо, що у холоднодеформованому арматурному прокаті з вуглецевої сталі відмінність величини тимчасового опору розриву (σ в) і умовної границі 2 UA 85953 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 текучості (σ0,2) незначні, а відношення цих показників (σв/σ0,2) коливається в проміжку 1,03…1,10, при середньому значенні близько 1,075. Тому при виконанні умови за величиною 2 тимчасового опору розриву (σв) не менше 550 Н/мм , величина умовної межи текучості (σ0,2) на 2 практиці завжди буде більше 500 Н/мм . Між сукупністю суттєвих ознак об'єкта, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий зв'язок, який полягає в тому, що після проведення випробування і реєстрації значень максимального навантаження при розриві і деформації зразка поза зоною руйнування, всі наступні обчислення значень характеристик тимчасового опору розриву (σв) та відносного рівномірного подовження (δр), також, як і добутку σв х δр, є елементарними арифметичними діями. При цьому не потрібно вдаватися до запису діаграми випробування із використанням сучасного обладнання. Досить тільки зафіксувати показання індикатора навантаження на випробувальній машині, а також за допомогою штангенциркуля заміряти відстань між мітками на зразку. Отримані значення σ в і δр повинні становити не менше 2 550 Н/мм і 2,0 % відповідно, а величина добутку σв х δр становити не менш 1200, що забезпечує технічний результат, який заявляється – експрес-контроль механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С, спрощення методики випробування зразків арматурного прокату та встановлення відповідності (ідентифікація) його властивостей вимогам стандарту. Застосування описаного вище способу експрес-контролю дозволяє спростити проведення випробувань, а саме - зменшити кількість визначуваних характеристик, скоротити час самого випробування натурних зразків арматурного прокату періодичного профілю, за рахунок спрощення підготовки зразків і виключення необхідності запису діаграм випробування. Крім того, спосіб дає можливість миттєво визначати відповідність випробуваних зразків холоднодеформованого арматурного прокату нормованим вимогам для класу В500С по ДСТУ ENV 10080:2005, ГОСТ Р 52544 та іншим стандартам. Перевірку рішення, що заявляється, здійснювали при випробуванні на розтяг зразків холоднодеформованого арматурного прокату діаметром 7,5; 9,0 і 11,0 мм за методикою згідно ГОСТ 12004-81 (по прототипу) із записом діаграми руйнування і за методикою експресконтролю без запису діаграми. Після виправлення зразків довжиною 360 мм проводили їх розмітку на ділянці робочої довжини (lо = 200 мм) шляхом нанесенням міток керном через 50 мм, а також визначали площу їх поперечного перерізу (Fo). Далі зразки кріпились у захоплювачах випробувальної машини FP-100/1, і піддавалися випробуванню на розтяг. Після руйнування зразків, по стрілці силовимірювача випробувальної машини фіксували максимальне навантаження (Рmах, КН), а на зразку поза зоною розриву вимірювали залишкове подовження (Δl, мм) і проводили обчислювання значень характеристик за формулами: σ в = Pmax/ Fo (1) та δр = Δl/lo x 100 % (2). Значення характеристик умовної межі текучості (σ0,2) і повного відносного подовження при максимальному навантаженні (δmax) визначали шляхом розшифровки діаграм випробувань. Контролювали час, витрачений на іспит одного зразка. Результати, наведені в таблиці, свідчать, що використання способу експрес-контролю дозволяє з мінімальними витратами на підготовку і проведення випробування (немає необхідності в запису діаграми розтягування) визначати характеристики міцнісних (σв) та пластичних (δр) властивостей холоднодеформованого арматурного прокату, а також встановлювати його відповідність вимогам, що пред'являються стандартом. При цьому час випробування одного зразка скорочується у чотири рази, а саме випробування може здійснюватися на машинах будь-якої конструкції. Таблиця dH, мм методика іспитів 7,5 по прототипу 7,5 експресконтроль 9,0 по прототипу 2 σ0,2, Н/мм σв, Н/мм 534 537 521 546 554 525 568 564 557 570 554 578 575 589 565 2 δр, % δmax, % Добуток, σв х δр 2,4 2,2 2,3 2,4 2,3 2,4 2,7 2,5 2,8 2,7 2,5 2,6 3,0 2,8 3,1 1363 1241 1281 1368 1274 1387 1552 1472 1582 3 Клас міцності Час випробування зразка, хвилини В500С 30 В500С 7,5 В500С 30 UA 85953 U Продовження таблиці dH, мм методика іспитів 9,0 експресконтроль 11,0 по прототипу 11,0 експресконтроль 5 2 σ0,2, Н/мм σв, Н/мм 544 525 530 573 586 568 607 585 603 596 595 589 δр, % δmax, % Добуток, σв х δр 2,8 2,5 2,6 2,7 2,4 2,1 2,7 2,1 2,5 2 3,0 2,7 2,4 1694 1465 1477 1639 1400 1266 1609 1250 1470 Клас міцності Час випробування зразка, хвилини В500С 7,5 В500С 30 В500С 7,5 Запропонований спосіб може бути рекомендований для вхідного експрес-контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С по ДСТУ EN 10080-2009 (ГОСТ Р 52544-2006), що дозволить гарантовано ідентифікувати його на відповідність вимогам стандарту до продукції даного класу міцності. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб експрес-контролю механічних властивостей холоднодеформованого арматурного прокату класу В500С, який включає відбір, підготовку, розмітку та випробування натурного зразка періодичного профілю на розтяг до руйнування, реєстрацію значень навантаження і деформації і подальше обчислення значень характеристик, який відрізняється тим, що після руйнування зразка обчислюють тимчасовий опір розриву (в) і відносне рівномірне видовження (р), а відповідність прокату необхідному класу міцності встановлюють за величиною добутку вр, який повинен дорівнювати не менше 1200, при обов'язкових значеннях вір не менше 550 2 Н/мм і 2,0 % відповідно. Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 4