Базы данных материалов для САПР в машиностроении. Елисеев В.В., Хливненко Л.В

Рис. 1.34

Если измерения поперечной деформации проводили по изменению ширины образца, litrans в формуле (1.18) заменяется соответственно на Bi.

Результаты испытаний заносят в протокол, структура которого приведена в табл. 1.6.

40

Параллельно с традиционным методом определения упругих характеристик материала выполняется эксперимент по их определению с помощью электронных датчиков перемещений и усилия.

Для этого на образце устанавливают цифровые датчики перемещений типа МТ10 в продольном и поперечном направлениях к оси образца. В процессе нагружения в упругой области записывается текстовый файл показаний датчиков.

Обработку результатов испытаний целесообразно проводить в Excel по формулам (1.17), (1.18).

Полученные двумя способами значения сравнивают по точности, вычисляя относительные погрешности определения этих характеристик вторым способом как наименее трудоемким.

1.7. Лабораторная работа № 6 Построение диаграммы рекристаллизации и определение

критической деформации недопустимого роста зерна

Цель работы. Определение предельной деформации заготовки, при превышении которой возникают недопустимое разрыхление поверхности листа в результате последующей термообработки.

1.7.1. Теоретическая справка

Поверхностная структура некоторых термоупрочняемых материалов меняется в зависимости от предшествующего деформирования и термической обработки. Поэтому во время многопереходной обтяжки с промежуточной термообработкой деталей из таких материалов на поверхности листа возникают дефекты типа «апельсиновой корки». Физическая природа «апельсиновой корки» состоит в недопустимом росте зерна на

42

поверхности листа в результате рекристаллизации в процессе термообработки [7].

Величина зерна X зависит также от предшествующей деформации, скорости деформирования, режимов термообработки, химического состава сплава и некоторых других факторов. Наибольшая деформация в листе, после которой в процессе термообработки размеры зерна не превышают заданного значения, называется критической деформацией кр (рис. 1.35).

X

Рис. 1.35

1.7.2. Испытания

Для построения диаграммы первичной рекристаллизации партию из 8 образцов на одноосное растяжение (рис. 1.1), ориентированных вдоль прокатки, термообрабатывают по режиму, характерному для обтяжки деталей из этого материала на первом переходе. Например, для алюминиевых сплавов 2024 и 7075 это состояние после отжига. Образцы растягивают до различных деформаций, измеряемых на базе

80 мм, в диапазоне (1)=(0.1 0.8)Аg, где (1)=ln(l(1)/l0); l(1),l0-

43

расчетная длина после первого перехода и до испытания соответственно. Во время растяжения скорость деформирования должна быть равна максимальной скорости при обтяжке (около 0,01 с-1).

После этого образцы термообрабатывают по режиму промежуточной термообработки. В центре расчетной длины образца делают микрошлиф (можно 2-3 шлифа) и протравливают в течение 20-30 сек. Для алюминиевых сплавов используют травитель, состоящий из 80 мл воды, 10 мл HF, 5 мл HNO3, 5 мл HCl. Затем травитель смывают, высушивают шлиф и измеряют под металлографическим микроскопом размеры зерна. Измеряют длину 10 зерен вдоль оси образца, а затем вычисляют среднее арифметическое.

Измерения проводят 3-5 раз в различных местах шлифа и

вычисляют осредненное значение зерна X . Повторяя

измерения на всех образцах, получают зависимость X =f( ) и строят диаграмму рекристаллизации. Обычно для

алюминиевых сплавов допускаемый размер зерна [ X ], по которому определяют критическую деформацию, принимают

равным от 0.100 до 0.200 мм. Если [ X ] не задается, кр определяют как деформацию начала интенсивного роста зерна.

Результаты испытаний каждого образца партии оформляют в виде протокола, структура которого показана в табл. 1.7.

44

1.8. Лабораторная работа № 7 Определение коэффициента влияния промежуточной

термообработки

Цель работы. Определение коэффициента влияния промежуточной термообработки на восстановление ресурса пластичности материала заготовки.

1.8.1. Теоретическая справка

Исходная предельная деформация * материала заготовки в определенном состоянии на втором переходе (*2) после

промежуточной термообработки уменьшается в зависимости от деформации первого перехода (1) по следующему закону:

где - коэффициент влияния промежуточной термообработки, зависящий как от вида промежуточной термообработки, так и марки материала [4]. Он изменяется от 0 при полной релаксации (восстановлении пластических свойств)

деформации первого перехода до 1, если термообработка не проводится [8].

В общем случае i-го перехода имеем:

где * - предельная деформация исходно недеформированного материала, термообработанного по режиму промежуточной термообработки, предшествующей i-му переходу; (j) - приращение деформации заготовки на j-м переходе; (k) - коэффициент влияния термообработки, следующей за k-м переходом.

46

1.8.2. Испытания

Коэффициент влияния термообработки определяют по следующей методике. Партию из 10 образцов на одноосное растяжение (рис. 1.1), ориентированных вдоль прокатки, термообрабатывают по режиму промежуточной термообработки.

Например, для алюминиевых сплавов Д16 и В95 это состояние после отжига. Образцы растягивают до различных деформаций, измеряемых на базе l0= 80 мм.

Три образца на первом переходе не растягивают ( (1) =0),

остальные растягивают до различных деформаций: 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6 и 0.7 от равномерной деформации Аg материала в состоянии, соответствующем состоянию на первом переходе.

Скорость деформирования должна соответствовать приблизительно 0.002 0.008 с-1.

Измеряют расчетную длину образца после первого этапа растяжения l(1). Образцы термообрабатывают по режиму промежуточной термообработки и растягивают повторно до разрушения.

Поскольку у некоторых сплавов (например, Д16) во время термообработки происходят структурные превращения и изменяются размеры, повторно измеряют расчетную длину образца l0(2) перед началом второго растяжения.

По диаграмме растяжения (рис. 1.4) по формуле (1.3), в которой l0=l0(2), определяют равномерную деформацию Ag(2) по методике, описанной в разделе 1.1. Эта деформация будет равна предельной деформации устойчивости (*2) на втором

переходе (1.19). Деформацию первого перехода определяют, как и в предыдущей лабораторной работе № 5.

47

Коэффициент для данного типа промежуточной термообработки вычисляют по методу наименьших квадратов из (1.19):

где n – число испытаний.

Результаты испытаний оформляют в виде протокола, структура которого показана в табл. 1.8.

48