Влияние напряженного состояния на механические характеристики латуни Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

2. Труханов В.Н. Надежность технических систем типа подвижных установок на этапе проектирования и испытания опытных образцов. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.

V. Prejs, V. Salnikov

Optimisation of parametres and reliability estimation of the doublrods power hydrocylinder for a freight elevator of electroloaders

Theoretical and practical aspects of optimisation of parametres and reliability estimation of the doublrods power hydrocylinder for a freight elevators of electroloaders are considered.

Keywords: an electroloader, a freight elevator, reliability, quality, optimisation of parametres, the hydrocylinder.

Получено 07.04.10

УДК 669.14.018

Г.М. Журавлев, д-р техн. наук, проф., (4872) 40-16-74,

Ле Минь Дык, асп., 953-428-69-68, leminhduc [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАТУНИ

Рассмотрен вариант определения механических характеристик латунных сплавов, необходимых для расчета процессов пластической деформации материала. Приведены примеры расчета механических характеристик с использованием испытаний на простое растяжение и сжатие.

Ключевые слова: растяжение, напряжение, деформация.

Большинство характеристик механических свойств металлов и сплавов не является их физическими константами. Они в значительной степени зависят от условий проведения испытаний. Поэтому нельзя судить

о свойствах металлических материалов по данным механических испытаний, которые проводятся разными исследователями по разным методикам. Необходимо выполнение определенных условий проведения испытаний, которые обеспечили бы постоянство результатов при многократном повторении испытаний так, чтобы эти результаты в максимальной степени отражали свойства материала, а не влияние условий испытания. Соблюдение этих правил должно гарантировать сопоставимость результатов испытаний, проведенных в разное время, в разных лабораториях, на различном оборудовании, образцах. Условия, обеспечивающие такое постоянство и сопоставимость результатов, называются условиями подобия механических испытаний.

Во многих случаях обработка металлов давлением осуществляется при статическом нагружении. Поэтому для оценки механических свойств широко используются статические испытания, которые проводятся с применением разных схем напряженного состояния в образце. К основным разновидностям статических испытаний относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Способ изготовления образца должен быть таким, чтобы в последнем создавалась структура, идентичная структуре соответствующей детали.

Важность соблюдения условий подобия при проведении механических испытаний наглядно демонстрируется стандартизацией их методики в государственном, а некоторых испытаний и в международном масштабе. В РФ имеются ГОСТ на большинство наиболее распространенных испытаний. В них с учетом всех условий подобия унифицированы формы и размеры образцов, качество их изготовления, основные методические приемы испытания, а также требования к применяемой аппаратуре, точности замера напряжений и деформаций.

Обычно проводятся испытания на одноосное растяжение или сжатие стандартных образцов, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытания на растяжения» и ГОСТ 25.503-97 «Методы испытания на сжатие». Для испытания на растяжение использовались специально изготовленные стандартные десятикратные образцы, начальная расчетная длина которых 10 = 11,3^0, где ^0

- начальная площадь поперечного сечения образца. Образцы вытачивались из прутка по ГОСТ 1497-84. Основной особенностью этих образцов является наличие длинной, сравнительно тонкой рабочей части и усиленных мест (головок) по концам для захвата.

В качестве материала использовалась латунь марок Л68 и Л70, химический состав которой приведен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав латуни, %______________________

Марка материала Медь Цинк Примеси не более 0,3

Железо Свинец Фосфор Сера

Латунь Л 68 67...70 30...33 0,1 0,03 0,005 0,002

Латунь Л 70 69...72 28...31 0.1 0,03 0,005 0,002

Для получения более достоверных результатов испытания для каждого материала проводились на пяти образцах. Растяжение образцов осуществляли с использованием универсальной испытательной машины Р-5, которая обеспечивает заданную скорость деформирования. Одновременно

107

записывали диаграмму растяжения «сила - путь деформирования». Процесс растяжения образца разделяется на две стадии. Во время первой стадии усилие растет, при этом очаг деформации охватывает всю начальную расчетную длину образца. Поля деформаций и напряжений в плоскости поперечного сечения однородны. Эта стадия процесса монотонна. Во второй стадии процесса растяжение образца характеризуется концентрацией очага деформации в области шейки. Деформации в плоскости поперечного сечения остаются однородными. Напряженное состояние становится объемным, действуют радиальные и тангенциальные растягивающие напряжения. Первая стадия соответствует участку до точки Ртах машинной диаграммы, а вторая - от точки Ртах до точки разрыва. Участок до точки Ртах называется участком устойчивой стадии процесса растяжения. Он характеризуется тем, что образец не теряет своей формы. Для этого участка справедливо равенство

¥ = ¥ —-—

, 0 , Л , ’

10 + А/,

где А/, - приращение длины образца на , стадии процесса растяжения.

По экспериментальной диаграмме растяжения «сила - путь деформирования» можно вычислить предел текучести аТ = Рт/ ¥0 - то напряжение, при котором происходит рост деформаций без заметного увеличения нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует площадка текучести, за предел текучести принимается условно величина напряжения, при котором остаточная деформация еост = 0,2 % (в некоторых случаях

б = 0,5 %).

ост. ’ /

Р

Предел прочности материала а = —, относительное удлинение

¥0

/ - / ¥ - ¥

8 = ——0100 %, относительное остаточное сужение /=—---------------— .100 %.

10 ¥0

Координаты точек кривой на устойчивой стадии

р Р 10 + А/, 1 10 + А/.

а, = —- = — —------; е,. = б, = 1п- г

¥ ¥ / /

1 , 20 (0 10

Определение приращения длины образца А/, осуществлялось следующим образом. Используя диаграмму растяжения «сила - путь деформирования» и замеряя размер образца после растяжения, вычисляем масштаб по оси приращения длины

А/

М =

об

где А!об = 1коб - 10об - натуральное приращение длины образца, получаемое в результате замера конечной расчетной длины 1коб, минус начальная рас-

четная длина /0об; А/д - приращение длины образца по диаграмме растяжения с учетом упругой составляющей.

Приращение длины образца на устойчивом участке диаграммы пластичности А/у = М А/д.

Интенсивность деформации на устойчивом участке определяется как

є

1п

Предельная степень деформации при испытаниях на одноосное растяжение Лпр =л]3 • Бу и соответствует началу процесса образования шейки.

Для испытания на сжатие изготавливались цилиндрические образцы из латуни Л68, Л70 в состоянии поставки. С целью устойчивого проведения процесса применяли образцы следующего размера: диаметр

£)0 = 24 мм и высота Н0 = 12 мм. Процесс пластического сжатия образца

осуществляется до появления на его боковой поверхности трещины. Интенсивность деформации

Нп

є

1п

Н.

Предельная степень деформации сдвига при испытаниях на одноосное сжатие Лпр = ^/3 • еу Степень деформации сдвига в момент образования трещин определялась как предельная деформация Лпр,

Данные численных значений относительного удлинения 8 , предельной степени деформации сдвига Лпр, предела прочности ав для указанных материалов и проведенных испытаний на одноосное растяжение и сжатие стандартных образцов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты испытания

Вид испытания

Материал Растяжение Сжатие

Л °в, °0,2, Л °в, °0,2,

% пр МПа МПа % пр МПа МПа

Латунь Л 68 33 4,9 344 78 38 5,3 378 80

Латунь Л 70 51 6,2 312 76 55 6,8 340 79

Выводы

1. Механические характеристики материала зависят от вида напряженного состояния, которое необходимо учитывать при выборе метода испытаний, соответствующего характеру исследуемого процесса.

2. Проведенные испытания показали, что интенсивность напряжения для исследуемых материалов при проведении опытов на сжатие выше примерно на 8.. .9 %, чем при растяжении.

Список литературы

1. Бернштейн М. Л. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1997. 431 с.

2. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжения.

3. ГОСТ 25.503-97. Методы испытания на сжатие.

4. Смирнов-Аляев Г. А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. М.: Машгиз, 1981. 464 с.

5. Теория пластических деформаций металлов / Е.П.Унксов [и др.]. под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1993. 598 с.

G. Zuravlov, Le Minh Duc

Effect of stress state on the mechanical characteristics of brass

The definition of the mechanical characteristics of brass alloys, which are necessary for the material’s calculation of plastic deformation process is shown. Some examples for calculating mechanical characteristics by using tests in ordinary stretching and compressing are proposed.

Keywords: tension, stress, deformation.

Получено 07.04.10

УДК 621.923

A.О. Ионов, асп., (4872)33-24-38, іопоу [email protected],

B.В. Прейс, д-р техн. наук, проф., (4872)33-24-38, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

РЕГРЕССИОННЫЕ МОДЕЛИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОГО БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ СТЕРЖНЕВЫХ ПРЕДМЕТОВ ОБРАБОТКИ

Рассматриваются регрессионные модели производительности роторного бункерного загрузочного устройства с вращающимися воронками для стержневых предметов обработки формы тел вращения.

Ключевые слова: регрессионная модель, роторная линия, система автоматической загрузки, бункерное загрузочное устройство, предмет обработки, производительность.

Экспериментальные исследования роторного БЗУ с вращающейся воронкой для стержневых предметов обработки показали, что относительная погрешность расчетных значений фактической производительности