Прочность порошковых материалов сп100, сп150д2,5 при различных видах нагрузки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

2016. Т. 21, вып. 3. Физика

УДК 539.4

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-901 -902

ПРОЧНОСТЬ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ СП100, СП150Д2,5 ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ НАГРУЗКИ

© С.И. Богодухов, В.С. Гарипов

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Российская Федерация, e-mail: ogu@mailgate.ru, e-mail: vladimir.garipov@mail.ru

В представленной статье раскрыты вопросы прочности при статических испытаниях разномодульных порошковых материалов СП100, СП150Д2,5, определены модули упругости при различных видах нагрузки. Ключевые слова: прочность; модуль упругости; порошковые материалы.

Использование порошковых материалов в промышленности сдерживается отсутствием надежных методов оценки их физико-механических характеристик [1-2]. Проведены испытания на растяжение, сжатие, кручение и изгиб порошковых материалов СП100 и СП150Д2,5 [3]. Трубчатые образцы изготавливались из серийных втулок с плотностью 6-6,2 г/см3, рис. 1. Размеры образцов: диаметр внутренний - 17Н9, диаметр наружный 19h8, длина рабочей части - 30 мм.

Для исследованных материалов проводилась селек-тативная выборка на соответствие геометрических размеров и шероховатости обработанных поверхностей.

Испытания образцов на растяжение и сжатие осуществлялись приложением статической нагрузки до их разрушения. Пределы прочности порошковых материалов определялись по величине разрушающей нагрузки, соответственно, при растяжении и сжатии на специальной разрывной машине ИР5047-50. Испытания на кручение выполнялись на специальной разрывной машине КМ-50.

Для расчета предела прочности при кручении использовалась гипотеза о равномерности распределения касательных напряжений по площади тонкостенного кольцевого поперечного сечения рабочей части образца.

Результаты обрабатывались методами математической статистики. При этом определялись основные выборочные характеристики: средние значения пределов

Таблица 1

Характеристики прочности

Растяжение Сжатие Кручение

Материал в. МИл V. % е. МПа V.% о. МПа V.%

СП 100 100.5 23,6 2К6.3 2s.i 120.6 22.1

СП 150Д2.5 114.4 21.4 324J! 24.22 73.7 12.16

Рис. 1. Трубчатый образец для испытаний на кручение

Рис. 2. Зависимость относительной продольной деформации от напряжения при сжатии или растяжении для материала СП100

прочности (а, МПа), дисперсии, средние квадратиче-ские отклонения и коэффициенты вариации (V, %). Результаты представлены в табл. 1.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что наибольшие пределы прочности исследованные порошковые материалы имеют при сжатии. Кроме того,

ISSN 1810-0198. Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки

при растяжении и сжатии отмечается повышенная (примерно на 12 %) прочность материала СП150Д2,5, что связано с легированием материала медью. При кручении больший предел прочности имеет материал СП100 (примерно на 39 %), из чего следует, что легирование материала медью уменьшает его сопротивляемость сдвиговым деформациям.

Для исследования материалов коэффициент вариации для случаев растяжения и сжатия отличается незначительно. Наиболее стабильные результаты получены для материала СП150Д2,5 (коэффициент вариации по сравнению с материалом СП100 меньше в 1,8 раза).

При растяжении и сжатии наиболее высокими пределами прочности обладает материал СПД150Д2,5.

Дополнительно проведены испытания на определение модуля упругости при сжатии и изгибе с использованием средств тензометрии.

Для измерения деформации использовались проволочные тензодатчики на пленочной основе с базой 5 мм. Результаты фиксировались многоканальной тен-зометрической станцией ММТС-64.01. Предел погрешности измерений этой системы не превышает 0,1 %.

После проведения экспериментов строили графики зависимости напряжения при изгибе или сжатии от относительной деформации, рис. 2.

Анализ графика, приведенного на рис. 2, показывает на незначительную разницу значений модуля упругости при сжатии и изгибе (в среднем разница не превышает 7,8 %).

Таким образом, в расчетах на прочность и жесткость деталей машин из порошковых сталей СП150Д2,5, СП100 необходимо учитывать наличие нелинейной разномодульности этого материала.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Богодухов С.И., Анциферов В.Н., Буланов В.Я., Гревнов Л.М. Термохимическая обработка порошковых сталей. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 421 с.

2. Богодухов С.И. Получение и свойства порошковых материалов. Оренбург: ОГУ, 2009. 180 с.

3. Богодухов С.И., Ельчанинов П.Н., Гарипов В.С. Физико-механические свойства разномодульных материалов при статических испытаниях // Высокие технологии в машиностроении: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Курган, 2012. С. 88-89.

Поступила в редакцию 10 апреля 2016 г.

UDC 539.4

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-901 -902

STRENGTH OF POWDER MATERIALS SP100, SP150D2,5 IN DIFFERENT TYPES OF LOAD

© S.I. Bogodukhov, V.S. Garipov

Orenburg State University, Orenburg, Russian Federation, e-mail: ogu@mailgate.ru, e-mail: vladimir.garipov@mail.ru

The present article deals with questions of strength in static tests multimodulus powder materials SP100, SP150D2,5, elastic moduli determined under different load types. Key words: strength; elastic modulus; powder materials.

REFERENCES

1. Bogodukhov S.I., Antsiferov V.N., Bulanov V.Ya., Grevnov L.M. Termokhimicheskaya obrabotka poroshkovykh staley. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 1997. 421 p.

2. Bogodukhov S.I. Poluchenie i svoystvaporoshkovykh materialov. Orenburg, OGU Publ., 2009. 180 p.

3. Bogodukhov S.I., El'chaninov P.N., Garipov V.S. Fiziko-mekhanicheskie svoystva raznomodul'nykh materialov pri staticheskikh ispyta-niyakh. Vysokie tekhnologii v mashinostroenii: materialy Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii. Kurgan, Kursganskiy gosudarstvennyy institut Publ., 2012, pp. 88-89.

Received 10 April 2016

Богодухов Станислав Иванович, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор кафедры материаловедения и технологии материалов, e-mail: ogu@mailgate.ru

Bogodukhov Stanislav Ivanovich, Orenburg State University, Orenburg, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor of Materials Science and Technology of Materials Department, e-mail: ogu@mailgate.ru

Гарипов Владимир Станиславович, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Российская Федерация, кандидат технических наук, доцент кафедры машиноведения, e-mail: vladimir.garipov@mail.ru

Garipov Vladimir Stanislavovich, Orenburg State University, Orenburg, Russian Federation, Candidate of Technics, Associate Professor of Mechanical Engineering Department, e-mail: vladimir.garipov@mail.ru