Пристрій для розтягування зразків з листового металу

Реферат: Пристрій для розтягування зразків з листового металу містить рухомий та нерухомий затискачі, кожен з яких обладнаний корпусом з посадочним гніздом для зразка та обмежувачами переміщення його головки. Посадочне гніздо виконано у вигляді паза, який перевищує за своїми розмірами ширину, товщину та довжину головки зразка, та прорізу, що відповідний за формою робочій частині зразка та виконаний в одній зі стінок паза співвісно проміжку між обмежувачами, прикріпленими до корпусу поруч з цією стінкою. UA 91173 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ РОЗТЯГУВАННЯ ЗРАЗКІВ З ЛИСТОВОГО МЕТАЛУ UA 91173 U UA 91173 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі вимірювального обладнання, а також до обробки металів тиском і може бути застосована в якості пристрою для деформування листових заготовок, зокрема, для визначення механічних властивостей листового металу при його випробуванні розтягуванням при високих або кріогенних температурах. Відомий пристрій для розтягування зразків з листового металу, який містить рухомий і нерухомий затискачі зразків з листового металу, кожний з яких має корпус з порожниною та дві співвісних отвори в протилежних бокових стінках корпусу, в яких встановлені штифти, а також пару затискачів бокової поверхні головок зразків, які насаджені своїми отворами в головках на штифти (електронний ресурс: режим доступу - en.wikipedia.org/wiki/Tensile_testing). Відомий різновид пристрою, що наведений вище, в якому в корпусах встановлені по два штифти, а головки зразків мають, природно по два отвори, якими вони насаджуються на штифти (M.W. Vahoney, C.W. Yamilton. Su-perplastic Aluminum Evaluation. Rockwell ISC, 1981, p. 177). Пристрої дозволяють швидко встановити зразки в затискачі, що дуже важливо для випробувань при високих або кріогенних температурах, до яких попередньо нагріти або охолоджені блоки. Недоліком блоків є низька точність випробувань, адже деформація в таких блоках здійснюється як на робочій частині зразків, так і в їх головках, що спотворює результати вимірів. Відомий затискний пристрій для випробувань зразків на розтягування, що містить корпус з механізмом стискування зразків, по два стискувачі обох головок зразків, що взаємодіють з силовим механізмом пристрою і мають профільовану робочу поверхню (пат. РФ № 2224991, МПК G01N3/04, опубл. 27.02.2004). Недоліком пристрою є складність конструкції, що обумовлена наявністю механізму переміщення затискачів та великою трудомісткістю виготовлення їх профільованої поверхні. Як прототип вибраний прилад для розтягування зразків з листового металу, який містить силовий привід, зв'язаний із затискувачами, кожен з яких виконаний у вигляді корпуса з посадочним гніздом для головки зразка та двома парами напрямних з боку торців його посадочного гнізда, які розташовані симетрично осі затискувачів, а також кришками з співвісними отворами, які мають можливість переміщення у напрямних корпусу, затискними вкладишами, що розміщені в посадочному гнізді і призначені для охоплення та затиснення бокової поверхні головки зразка (авт. свід. СРСР № 1206643, МПК G01N3/04, опубл. 23.01.1986, Бюл. № 3). Недоліками пристрою є: - значний термін кріплення зразка у пристрої, що обумовлений для кожного затискача необхідністю встановлення і закріплення двох кришок з вкладишами в посадочному гнізді після встановлення туди головки зразка; - низька точність випробувань, тому що на деформацію робочої довжини зразка, за якою визначаються пластичні характеристики металу, що випробується, накладаються деформація від стискування головок зразків вкладишами, а також деформація від теплового розширення зразків при випробуваннях з нагрівом до високих температур. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити конструкцію пристрою для розтягування зразків з листового металу за рахунок змінення форми і розмірів посадочного гнізда, що забезпечить підвищення точності вимірювання механічних властивостей металу при проведенні випробувань. Поставлена задача досягається в пристрої для розтягування зразків з листового металу, який містить рухомий та нерухомий затискачі, кожен з яких обладнаний корпусом з посадочним гніздом для зразка та обмежувачами переміщення його головки, який відрізняється тим, що посадочне гніздо виконано у вигляді паза, який перевищує за своїми розмірами ширину, товщину та довжину головки зразка, та прорізу, що відповідний за формою робочій частині зразка та виконаний в одній зі стінок паза співвісно проміжку між обмежувачами, прикріпленими до корпусу поруч з цією стінкою. При такій конструкції пристрою існує відстань між обмежувачами та стінкою паза, яка є супротивною стінці з прорізом. Ця відстань дозволяє швидко встановити зразок в затискувачі. Досить велика глибина паза, тобто відстані від дна паза до обмежувачів, обумовлює відсутність затиснення обмежувачами бокової поверхні головки зразка, що дозволяє зразку не деформуватися від цього тиску, а також вільно розширятися в гнізді від температурного розширення, не спотворюючи результати вимірів. Наявність прорізу в стінці паза обумовлює обпирання зразків заплечиками на бічні поверхні стінки гнізда і прорізу в ній, що не дозволяє зразку деформуватися за рахунок заплечиків при розтягуванні. Це також поліпшує точність вимірів механічних характеристика зразків при розтягуванні. 1 UA 91173 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показаний загальний вигляд в ізометрії затискачів пристрою, на фіг. 2 - детальний ізометричний вигляд затискачів, на фіг. 3 - схема роботи пристрою. Пристрій (фіг. 1, 2) складається з нерухомого затискача 1, який прикріплений до станини пристрою (не показана), і рухомого затискача 2, з'єднаного з силовим приводом пристрою (не показаний). Кожний затискач 1, 2 має посадочне гніздо під головку 3 зразка 4 з листового металу. Гніздо створене пазом 5 у корпусі 6 та двома кутоподібними обмежувачами 7, що прикріплені, наприклад, болтами 8 до корпусу 6 та примикають до стінки 9 паза 5, в якій виконаний проріз 10. Бокова поверхня прорізу 10 профільована під форму бокової поверхні зони переходу робочої дільниці 11 зразка 4 в головку 3. Обмежувачі 7 прикріплені до корпусу 6 з утворенням між ними проміжку 13, співвісного з прорізом 10 у стінці 9 паза 5. Розмір а проміжку 13 (фіг. 3) не перевищує ширину b головки 3 зразка 4, але має бути не меншим, ніж ширина t прорізу 10 в стінці 9 паза 5. Стінка паза 12, яка є супротивною стінці 9 з прорізом 10, знаходиться на відстані L від обмежувачів 7, яка дорівнює не менш, ніж довжині с головки 3 зразка 4. Глибина гнізда h, тобто відстань між дном паза 5 та обмежувачами 7 виконується більшою, ніж товщина S зразка 4 (його головки 3). Таким чином, гніздо виконано так, щоб головка 3 зразка 4 вільно входила в гніздо і спиралася заплечиками (радіусними зонами) на бічні поверхні стінки 9 і прорізу 10 у цій стінці 9. Пристрій працює наступним чином (фіг. 3). Наприклад, при тестуванні зразків 4 при високих температурах затискачі 1 і 2 розташовують в печі (не показана) та нагрівають до температури, що вимагається умовами тестування. Далі дверцята печі розкривають, відводять рухомий затискач 2 від нерухомого 1 на відстань (фіг. 3а), яка дозволяє вставити між стінками 12 та обмежувачами 7 обидві головки 3 зразка 4 (фіг. 3б). При цьому робоча дільниця 11 довжиною lр зразка 4 знаходиться між стінками 9 і обмежувачами 7 в прорізах 10 та проміжках 13. Як тільки експериментатор звільняє зразок 4, той падає в гніздо верхнього рухомого затискача 2 і спирається своїми заплечиками на бокові поверхні стінки 9 та прорізу 10 (фіг. 3в). Дверцята печі закривають і нагрівають зразок 4 з піччю до температури, що потребується умовами тестування. При ході рухомого затискача 2 догори (фіг. 3г, д) нижня головка 3 зразка 4 підіймається, входить в гніздо нижнього нерухомого затискача 1 і також опирається за плечиками на його бокові поверхні стінки 9 та прорізу 10. Як тільки реєструючи апаратура зафіксує початок зростання зусилля, що прикладене до зразка 4, рух рухомого затискача 2 припиняють. Після цього переміщенням рухомого затискача 2 догори починають деформацію зразка 4 з реєстрацією зусилля деформування та абсолютної величини деформації, яка сконцентрована на робочій частині 11 зразка довжиною lр. Одночасно бортовий комп'ютер пристрою розраховує напружений та деформований стан зразка 4. Тестування закінчують після розриву зразка 4 (фіг. 3e). Приклад конкретного виконання пристрою Пристрій має робоче зусилля 50 кН, яке створюється гідравлічним силовим приводом, розташованим в станині. Привод передає зусилля на верхній рухомий затискач. Нижній затискач є нерухомим і прикріплений до станини. Затискачі мають корпус габаритами 120 × 120 × 160 мм. В корпусі виконаний паз. Більш тонка стінка паза (товщина 16 мм) має проріз глибиною 26 мм і шириною t=6 мм. До стінки примикають два обмежувачі кутоподібної форми товщиною 16 мм, які прикріплені до корпусу болтами. Обмежувачі разом зі стінкою з прорізом та дном паза створюють посадочне гніздо для головки зразка глибиною h=10 мм, шириною 88 мм та довжиною 40 мм. Між двома обмежувачами існує проміжок а = 8 мм. Довжина паза в корпусі дорівнює 100 мм, тобто відстань від обмежувачів до стінки паза, що є супротивною стінці з прорізом, дорівнює L=100-40=60 мм. Затискачі можуть бути розміщеними у печі, яка на консолі (прикріплена до станини) підводиться збоку пристрою і охоплює в своєму робочому просторі затискачі із зразками. Пристрій дозволяє розтягувати один або кілька зразків з сумарною товщиною до 10 мм, довжиною перехідної зони не більш 16 мм, шириною робочої дільниці зразків до 6 мм, максимальними розмірами головок зразків 60 × 80мм. Переваги пристрою: - зусилля прикладається до заплечиків зразка, а не до його бокової поверхні; немає тиску на бокові поверхні зразка; теплове розширення зразка не обмежується затискачами - все це підвищує точність вимірів при тестуванні; 2 UA 91173 U 5 - мінімальна кількість деталей, що переміщуються забезпечує збільшення терміну експлуатації затискувачів; - значне скорочення терміну встановлення зразка в затискачі (5-8 секунд), що забезпечує мінімальні втрати температури при високотемпературному випробуванні або мінімальні втрати холоду, якщо тестування відбувається при кріогенних температурах; це забезпечує зменшення витрат на нагрів/охолодження затискачів та зразка, а також поліпшує точність вимірів за рахунок того, що, наприклад, зменшення терміну нагріву зразка дозволяє йому залишити внутрішню структуру незмінною, що дуже важливо, наприклад, при тестуванні зразків на показники надпластичності. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Пристрій для розтягування зразків з листового металу, який містить рухомий та нерухомий затискачі, кожен з яких обладнаний корпусом з посадочним гніздом для зразка та обмежувачами переміщення його головки, який відрізняється тим, що посадочне гніздо виконано у вигляді паза, який перевищує за своїми розмірами ширину, товщину та довжину головки зразка, та прорізу, що відповідний за формою робочій частині зразка та виконаний в одній зі стінок паза співвісно проміжку між обмежувачами, прикріпленими до корпусу поруч з цією стінкою. 3 UA 91173 U 4 UA 91173 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 5