Деформации испытания

Молоты — машины динамического, ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными (падающими) частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Поэтому при выборе молотов руководствуются массой их падающих частей. Энергия, накопленная падающими частями, не вся расходуется на деформирование заготовки. Часть ее теряется на упругие деформации инструмента и колебания шабота — детали молота, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем больше КПД. Практически масса шабота бывает в 15 раз больше массы падающих частей, что обеспечивает КПД удара туд = = 0,8-й),9.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Нагрев инструмента до высоких температур (800—1000 °С) вызывает структурные превращения в металле, из которого он изготовлен, снижение твердости инструмента и потерю режущих свойств. Нагрев инструмента вызывает изменение его геометрических размеров, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Например, при обтачивании цилиндрической поверхности на токарном станке удлинение резца при повышении его температуры изменяет глубину резания, и обработанная поверхность получается конусообразной. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления па станке заготовка деформируется. Температурные деформации инструмента, приспособления, заготовки и станка снижают качество обработки.

Высоколегированный аустенит, полученный при нагреве под закалку, обладает большой устойчивостью, поэтому охлаждающей средой при закалке является масло. Для уменьшения деформации инструмента применяют ступенчатую закалку в расплавленных солях (чаще при 500—630 °С).

наличие в станке большого количества прямых и обратных связей, характеризующихся нелинейными процессами; упругие деформации ряда узлов станка, контактные деформации инструмента и обрабатываемой детали, температурные деформации об-

свойствами исследуемых металлов, жесткостью спиральных сверл и спецификой деформации инструмента. На основании исследований вибраций спиральных сверл и стойкостных опытов даны рекомендации по выбору геометрических параметров инструмента, СОЖ и режимов резания.

факторов. Основные из них следующие: 1) деформация заготовки • и детали с течением времени; 2) правильность установки и закрепления заготовки на станке; 3) соблюдение в процессе обработки постоянства твердости, припуска, усилия закрепления, притупления инструмента и т. д.; 4) точность оборудования; 5) износ инструмента; 6) температурные деформации инструмента и станка; 7) жесткость системы станок—инструмент1—приспособление; 8) выдерживание условий взаимного расположения деталей; 9) назначение последовательности операций.

Для повышения точности обработки надо учитывать также температурные деформации инструмента, детали и станка, а также повышение жесткости системы станок—инструмент—приспособление— деталь. Станки, предназначенные для чистовых операций, должны периодически проверяться на точность; фасонный инструмент для чистовых операций перед выдачей в работу должен контролироваться, а иногда иметь даже паспорт; оправки для крепления инструмента должны быть возможно более жесткими и точными. Вылет инструмента должен быть сокращен до минимума, а в некоторых случаях нужно предусматривать дополнительные опоры для инструмента для повышения его жесткости. Иногда повышают даже жесткость слабых узлов оборудования.

Однако изготовление, установка и эксплуатация таких датчиков связана со значительными трудностями, а ошибки в установке инструмента, износ режущей кромки, деформации инструмента не компенсируются имеющимися датчиками обратной связи, что снижает точность обработки.

Предварительную термическую обработку для уменьшения деформации инструмента проводят по режиму: закалка от 790—800 °С н отпуск при 520—600 °С. В этом состоянии стали получают менее шероховатую поверхность при резании (твердость HRC 22-25).

Молоты - машины динамического, ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными (падающими) частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Поэтому при выборе молотов руководствуются массой их падающих частей. Энергия, накопленная падающими частями, не вся расходуется на деформирование заготовки. Часть ее теряется на упругие деформации инструмента и колебания шабота - детали, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем больше КПД. Практически масса шабота бывает в 15 раз больше массы падающих частей, что обеспечивает КПД удара г\уя = 0,8 ... 0,9.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Нагрев инструмента до высоких температур 800 ... 1000 °С вызывает структурные превращения в металле, из которого он изготовлен, снижение твердости инструмента и потерю режущих свойств. Нагрев инструмента вызывает изменение его геометрических размеров, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Например, при обтачивании цилиндрической поверхности на токарном станке удлинение резца при повышении его температуры изменяет глубину резания, и обработанная поверхность получается конусообразной. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления на станке заготовка деформируется. Температурные деформации инструмента, приспособления, заготовки и станка снижают качество обработки.

Испытания на длительную прочность проводят более ускоренно, чем испытания на ползучесть, поскольку в этом случае прикладываются более высокие нагрузки, вызывающие значительно большие деформации.

При диагностировании технического состояния длительно проработавших аппаратов предлагается механические характеристики металла конструктивных элементов аппарата определять на специальных образцах несложной формы. Для реализации плоской деформации испытания проводятся на широких образцах с соотношением сторон поперечного сечения b/h > 5. Соосность приложения нагрузки Р при растяжении достигается специальным приспособлением шарнирного типа. Методика предусматривает испытания двух типов образцов: гладких и с надрезом (трещиной) (рис. 5.4). Обязательным условием является равенство толщины образцов и толщины стенки аппарата h. Остальные размеры указаны на рис. 5.4.

По виду деформации различают испытания на растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.

Статические испытания на растяжение относятся к самым распространенным видам испытаний. Это объясняется тем, что, во-первых, при сравнительно простом оборудовании в исследуемой зоне образца можно создать однородность напряженного состояния для всех его точек и, во-вторых, по механическим характеристикам материала, полученным при статическом испытании на растяжение, часто можно судить и о поведении материала при других видах деформации.

испытания при постоянной деформации;

Испытания при постоянной деформации проводятся на образцах в виде скоб, пластин, вилок и т. п. В этих испытаниях образцам перед погружением в коррозионно-активную среду сообщается обычно как упругая, так и пластическая деформация. Такое направление испытаний в наибольшей степени отвечает требованию массовости, но имеет тот недостаток, что трудно выявить напряжение в отдельных зонах сложного образца и особенно учесть падение напряжений в процессе испытания. Падение напряжений в образце начинается с появлением первой трещины. Кроме того, если испытания проводятся при высокой температуре, то падение напряжений происходит также из-за процесса релаксации.

Рис. 5.1. Кривые «истинные напряжения-деформации» испытания образцов наноструктурной Си при комнатной температуре: а — растяжение; б — сжатие

Из опыта эксплуатации кулачковых и торсионных пластометров и задач, которые стоят в области изучения реологических свойств металлов и сплавов для процессов ОМД, можно определить требования, которым должны удовлетворять современные установки подобного типа:- 1) широкий регулируемый скоростной диапазон испытаний в пределах 0,01—500 с~!; 2) возможность получения больших степеней деформации (испытания на плоскую осадку, кручение); 3) возможность воспроизведения самых различных, заранее программируемых и управляемых с помощью ЭВМ законов нагружения как за один цикл испытаний, так и при дробном деформировании; 4) возможность записи кривых релаксаций в паузах между нагружениями с длительностью пауз от 0,05 до 102 с; 5) фиксация структуры металла с помощью резкой закалки образца в любой точке кривой течения; 6) оснащение установок высокотемпературными печами для нагрева образцов до 1250 °С в обычной среде и в вакууме или среде инертного газа до 2000—2200 °С; 7) возможность воспроизведения при испытаниях, особенно дробных, различных законов изменения температуры металла, фиксация температуры образца с помощью быстродействующих пирометров; 8) возможность проведения испытаний не только при одноосных схемах напряженного состояния, но и в условиях сложнонапряженного состояния, особенно при исследовании предельной пластичности; 9) обеспечение высоких требований по жесткости машин, по техническим характеристикам измерительной и регистрирующей аппаратуры, возможность стыковки с ЭВМ (УВМ) для автоматизированной обработки данных и управления экспериментом.

Можно перечислить ряд факторов, которые в той или иной степени могут влиять на результаты пластометрических исследований, проведенных по различным методам испытаний: 1) тип кристаллической решетки металла, анизотропия свойств и состояние поставки образцов; 2) эффект динамики нагружения и жесткости испытательной машины (особенно при растяжении); 3) роль гидростатического давления и масштабного фактора при различных видах испытаний; 4) роль теплового эффекта пластической деформации и температурного градиента по длине и сечению образца; 5) способ крепления образца и контактные условия при испытаниях.

В условиях высокоскоростного нагружения большую роль играют динамический и тепловой эффект пластической деформации. Поэтому, если в условиях статического нагружения кривые текучести какого-либо материала при испытаниях на сжатие и растяжение могут быть близки, то при динамическом нагру-жении такого совпадения скорее всего не будет.

Существенным недостатком метода испытания на кручение сплошных образцов является значительная неоднородность распределения деформаций, скоростей деформации и напряжений по сечению испытываемого образца.