CC BY
10
УДК 620.172.2
MA. Федорова, M.Л. Fedorova, e-mail: maiija [email protected] 3.H. Соколовский, Z.N. Sokolovsky CLA. Kopueee, S.A. Koniee\> *B.A. Tapan, V.A. Tai-an
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk. Russia
* ФГУП «Научно производственное предприятие «Прогресс», г. Омск, Россия *FSUE «Scientific and Production Enterprise «Progress», Omsk, Russia
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕС УЩЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СЕТКИ ИЗ СТАЛИ 12X1SH9T В СОСТАВЕ ПЛАСТИНЧАТО-СЕТЧАТОЙ ПАНЕЛИ
THE ST AD Y OF THE MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE BEARING METAL GRID OF STEEL OF 12X1SH9T OF COMPRISING A PLATE MESH PANEL
Приводятся результаты экспериментального исследования диаграммы растяжения металлической сетки и экспериментально-теоретической оценки величины максимальных остаточных напряжений в нитях сетки после сборки. Показано существенное различие механических характеристик сетки в сравнении с характеристиками исходного материала. Анализируются причнны этого разлнчия.
The results of experimental studies the diagram expansion of a metal grid and experimentally-Theoretical estimation of tlie maximum quantity of residual stresses in The threads of the end after assembly. Shows a significant difference mechanical characteristics of the grid as compared with the characteristics of the original material. The reasons for this difference.
Ключевые слова: металлическая сетка, извлеченная нгппь, модуль увругосяги, предел текучести, предел упругости, остаточные напряжения
Keywords: metal mesh, retrieved thread[ elastic modulus, yield stress, modulus, residual stress
Металлическая сетка 1-0.9-0.22 12X18H9T, изготовленная по ГОСТ 3826-82 из нержавеющей стали, является несущим элементом шумо- и пиброиюлиругощих панелей (ПСП) [1]. Сетка, на которую крепятся металлические пластины, является основой крепления звукопоглощающего материала (слои ткани из базальтового волокна), обеспечивает всей конструкции гибкость, вместе с пластинами является вибро гасителем, обеспечивает необходимую прочность.
При изготовлении ниги сетки натягиваются и изгибаются, а также подвергаются тер-:чическим воздействиям. Поэтому7 механические характеристики сетки отличаются от соответствующих характеристик исходной нити, которые, в свою очередь, отличаются от характеристик исходного материала вследствие нагартовки и термообработки проволоки. Без определения механических свойств сетки невозможен ее расчет в составе ПСП. что и определяет актуальность задачи проводимых авторами исследований.
Исследуемая сетка характеризуется размером стороны ячейки в свету 0,9 мм и диаметрами проволок основы и угка 0,22 мм. Справочные данные [2f3] по исходным механическим характеристикам материала приведены в таблицах 1 и 2, достаточно разнятся и могут быть использованы как ориентировочные.
Механические характеристики стали 12Х18Н9Т по ГОСТ 18143-72 [2]
Таблица 1
Марка стали Диаметр проволоки Те рмоооработанная Холоднотянутая
Временное сопротивление разрыву. НУмм3 Относительное удлинение. %; при расчетной длине образца 100 мм Временное сопротивление разрыву. Н/ыы
1 класс | 2 класс
на менее
12Х18Н9Т 0.20-1.00 530-880 25 | 20 1130-1470
Механические свойства листа стали 12Х18Н9Т в зависимости от степени пластической деформации [3]
Таблица 2
Степень обжатия. % ос,1 (МПд) ст/МПя) 55(%)
Закалка 1050 °С. вода 0 30 70 280400 900 1150 550-650 350 1250 40-50 12 3
Модуль упругости стали по справочным данным — Е~ 1. Ё ■ 10:: МГТа. ij.pjj.pjj
ТТ
Ш
Г" 3 — 4
Для определения механических свойств сетки авторы испытывали на растяжение непосредственно сетку и извлеченные из сетки проволочки., которые практически сохраняли кривизну, приобретенную при плетении, что свидетельствует о наличии значительных остаточных напряжений в проволоке.
Промером извлеченной проволоки оценивался ее радиус кривизны, длина волны, которые затем использовались в расчетной части исследования, где нить сетки моделировалась стержнем постоянной начальной кривизны.
Схема и фото устройства для испытания извлеченной проволоки на растяжение представлены на рис.1. Нагрузка Р изменялась пошагово На каждом шаге натр ужения фиксировалось напряжение растяжения , относительное удлинение после нагружения и после разгрузки. В итоге строится диаграмма деформирования ст, — , определяются секуший модуль нагружения Е^ н модуль разгруз-
р
ки Е- . На рис.2 представлены экспериментальные значения сг- — sí
Для опенки предела пропорциональности <7Пц принято, что он соответствует откло-
Рнс. 1. Схема и общин вид -установки для испытаний извлеченной проволоки на растяжение: 1 - зажим, 2 — испытываемая проволока. 3 - платформа для грузов. 4 - микрометр
нению
Д =
Е?-ЕИ
100° о
н р
ЕЛ от Ei не более 50% [4]_ В результате получено
<ТПц » 200 МПа . При этом среднее значение модуля нагрузки извлеченной проволоки составило ЕН ж 1,74-104 МИ(1, т.е. сутцесгвенно ниже значения для исходной стали. Испытания сетки из 10 проволочек на испытательной машине ^'КЗСПОЕШ! 2010 показали, что
Н 4
нагрузка распределяется примерно на 8 проволочек и ЕСетк11 = 1,46.. .1.79 -10 МПа, т.е.
практически равно Е
н
о. МПа
1000 Е00 600 400 200 0
л
* А.
1 Г* Л Экс пери мент
/ Билинейная
?
0 2 4 6 Э 10 12 14 16 1Е 20 22
Е, %
Рнс. 2. Диаграмма растяжения извлечённой ниш
Уменьшение модуля упругости объясняется тем, что растягивается не прямая, а кривая проволока, кроме того, уменьшение модуля происходит после пластического деформирования [5], а также из-за наличия больпшх остаточных напряжений. Для оценки величины остаточных напряжений применен расчетный метод.
При нагрузке, соответствующей <?Пц =- 200Л Ша. расчетным пул ем определены
максимальные напряжения в круговом стержне с геометрическими параметрами извлеченной проволоки. Они составили о^^ = 479МПа. Соответственно для исходного материала
СПц (Т^.. + СПц = 679 МПа . Этот результат примерно соответствует справочным данным при степени обжатия 20. ..30% (табл.2). Значит, максимальные остаточные напряжения в извлеченной проволоке = £7ищх > 419МПа ^ т.е. для значительной части сечения
ы ы ы
Е < Е. Расчетное Е с учетом только остаточной кривизны проволоки Е 0,5Е.
Все сказанное в совокупности объясняет почти 10-кратное уменьшение эффективного модуля растяжения сетки в сравнении с исходным модулем.
В опытах определялся предел прочности, который составил ств — д>\ЪМПа. Относительное удлинение при разрыве извлеченной проволоки составило 5 = 30,2%, что несколько выше справочных значений для исходной стали, видимо из-за распрямления изначально искривленной нигн. При повторном растяжении неразрушенной проволоки получено
(5 = 20.8%.
В заключение рассмотрим построение билинейной диаграммы растяжения для сетки, необходимой для расчетов прочности ПСП [6].
Условный предел текучести сетки определим из известного соотношения для стали:
°Ь,2 *
тпц 0.5...0.7
(300...400)АШя_ Соответствующее относительное удшнение
£(<То.2)
О",
0,2
« 2%.
Билинейная аппроксимация диаграммы растяжения сетки приведена на рис.2, где Принято <5 = 20.8%.
Библиографический список
1. Пат. 2340478 Российская Федерация, МПК В60К 13/08, 001К 11/16. Панель звукоизолирующая / Зубарев А В., Трибельскии И.А., Адонин В.А., Малюгин В.И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Прогресс". - № 2007131186/11 ; заявл. 15.08.2007., опубл. 10.12.2008, Бюл. № 24. - 7 С.
2. ГОСТ 18143-72. Проволока из высоколегированной коррозионностойкой и жаростойкой стали. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1991. — 10 с.
3. Сталь марки 12Х18Н9Т: [Электронный ресурс] // Центральный металлический портал РФ М., 2009-2014 ШхЬ: ЬНр/7т<ЧаШсЬгск1у-рог1я1 га/шяНп пкЧнПоу'ЧЫГЖ! Ш'/17 (Дата обращения: 18.02.2014)
4. ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение. - М Изд-во стандартов, 1984. - 12 с.
5. Головин С.А. Упругие и демпфирующие свойства конструкционных металлических материалов / С.А.Головин, А. М. Пупшар, Д.М. Левин. - М.: Металлургия, 1987. - 190 с.
6. Федорова М А Анализ динамики ПСП при ударных нагрузках / Федорова М.А., Корнеев С А. // Динамика систем, механизмов и машин. - Омск: ОмГТУ. 2012. - № 1. -С. 63-67.
