2.3.4. Визначення щільності
Розрахунок щільності отриманих заготовок після ущільнення методом гарячого штампування проводили за методом гідростатичного зважування, згідно стандартної методики (ГОСТ 15139-69).
Для визначення густини твердого тіла гідростатичним зважуванням тіло спочатку зважували у повітрі, а потім у рідині, густина якої відома. Всі зважування треба виконувати при однаковій температурі. Гідростатичне зважування здійснювали на аналітичних вагах. До однієї шальки терезів знизу прикріплюють підвіс з гачком, який вільно проходить через отвори в основі вітрини терезів і в столі. Підвіс урівноважується тягарцем, поміщеним на другу шальку. Коли тіло зважують у рідині, його прикріплюють на тонкій відповідної довжини прямій дротині (щоб зменшити вплив поверхневого натягу). Рекомендується занурювати дротину в рідину до 30 мм (щоб вага дротини в рідині була мінімальною.
Перед зважуванням зразки покривались захисним шаром з вазеліну. Після цього зразки висушувались та зважувались.
При розрахунках необхідно враховувати масу вазеліну:
Також необхідно вказувати вагу дротини на якій висить зразок:
г
;
,
де:
т – вага води, об’єм якої дорівнює об’єму заготовки
m1. – вага заготовки на повітрі;
m 2 – вага заготовки з захисним шаром на повітрі;
m3. – вага заготовки з захисним шаром у воді.
Тоді
Отримані дані зведені до таблиці.
Таблиця 2.10 Щільність отриманих зразків.
|
Для сплавів з лігатурою |
Вміст твердої фази, % |
Щільність зразків, γ г/см3 | |
|
Після пресування |
Після ГШ | ||
|
Al– Ti – C (у планетарному млині) |
5 |
2,6245 |
2,8488 |
|
10 |
2,6228 |
2,7988 | |
|
15 |
2,6758 |
2,8125 | |
|
Al– Ti – C (у змішувачі типу «п'яна бочка») |
5 |
2,5802 |
2,6941 |
|
10 |
2,6094 |
2,7021 | |
|
15 |
2,6481 |
2,7403 | |
Рис. … Графік залежності щільності матеріалу від кількості зміцнюючої фази та способу змішування шихти.
Проаналізувавши дані після гарячої штамповки алюмоматричних композиційних матеріалів за запропонованою схемою ми отримали значення щільності в межах 2,6941 -2,8488 г/см3. У зразків, що були отримані у змішувачі типу «п'яна бочка» щільність поступово зростає із зростанням кількості зміцнюючої фази і досягає максимального значення при вмісті лігатури – 15 % , в той час як зразки, де вихідну шихту змішували у планетарному млині, найбільші значення щільності мають при вмісті лігатури - 5 % та 15 %.
2.3.5. Підготовка зразків для механічних випробувань
Рисунок 2.15 – Схема розкрою на штапики для визначення механічних властивостей
Отримані зразки спочатку зачищалися на абразивному крузі, а потім розрізалися на електроіскровому верстаті на прямокутні штапики за схемою, рис 2.15. В результаті такого розкрою циліндричної заготовки були підготовані зразки для механічних випробувань.
2.3.6 Випробування на розтягування
Випробування зразків проводилися на машині TIRA-test-2300.
Установка для випробування на міцність TIRA-test-2300 (рис. 3.2) придатна для визначення властивостей міцності і деформації твердих матеріалів при навантаженнях на розтягування, стиснення і вигин. Механічне навантаження може бути створене статичним чином, як знакозмінне навантаження низьких частот.
Машина для випробування на міцність складається з пристрою навантаження, пульта вимірювання і управління, а також периферійних приладів для пристрою навантаження і виведення даних.
Пристрій навантаження має велику жорсткість (К=12*10-7 Н/м – жорсткість датчика).
Механічну енергію необхідну для навантаження, створює перманентно порушуваний електродвигун постійного струму. Змінні перетворювачі вимірювання сил, які забезпечені тензометричними смужками, створюють аналоговий навантаженню сигнал, який після перетворення в цифровий сигнал, подається обчислювальній машині і аналізується. Після закінчення випробування на розтягування або стиснення на друкуючому пристрої відруковуються результати випробувань у вигляді діаграм. Відповідно до попереднього вибору даних визначаються статистичні значення. Переміщення траверси реєструється за допомогою прорізного диска і подається обчислювальній машині для обробки.
Один із захватів нерухомий. Деформація здійснюється шляхом вертикального переміщення другого захвату. На датчику, розрахованому на навантаження 100 кг. Схематичне зображення зразків, що досліджують представлено на рисунку …. Вимірником зусилля служить трубчастий (циліндровий) динамометр високої жорсткості (К=12*10-7н/м).
Рис. … Схематичне зображення зразків для випробування на одноосне розтягування
Рисунок 3.2 – Схема універсальної випробної машини:
1 – зразок; 2 – пристрій навантаження; 3 – датчик деформації; 4 – датчик навантаження; 5 – друкувальний пристрій
Таблиця 2.11 Результати механічних випробувань
|
Склад матеріалу |
Вміст твердої фази, % |
σ0,2 МПа
|
σв МПа
|
δ, % |
ψ, % |
|
Al – Ti – C (у планетарному млині) |
5 |
103,2 |
140,7 |
12,9 |
11,42 |
|
10 |
112,2 |
154,5 |
7,06 |
6,58 | |
|
15 |
156,7 |
179,7 |
2,3 |
2,25 | |
|
Al – Ti C (у змішувачі типу «п'яна бочка»)
|
5 |
59,2 |
95,7 |
7,04 |
6,32 |
|
10 |
81,8 |
109,5 |
4,76 |
4,54 | |
|
15 |
100,1 |
136,8 |
6,7 |
6,28 |
a)
б)
Рис. … Графіки залежності границі текучості (а) та границі міцності (б) від вмісту твердої фази та способу змішування лігатури з матричним матеріалом.
Як видно з графіків на рис. … та з таблиці … спосіб змішування карбідовмішуючої лігатури суттєво впливає на величини границі текучості та границі міцності отриманих зразків навіть за відносно малої кількості твердої фази у матеріалі.