PL57235B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 11. VIII. 1969 57235 KI. 42 k, 37/02 MKP G 01 n Moo Twórca wynalazku: dr inz. Franciszek Rudol Wlasciciel patentu: Politechnika Krakowska, Kraków (Polska) Sposób okreslania wlasciwosci sprezystych i plastycznych materialów Przedmiotem wynalazku jest sposób okreslania wlasciwosci sprezystych i plastycznych materialów takich jak metale i ich stopy oraz tworzywa sztucz¬ ne. Sposób bedacy przedmiotem niniejszego wyna¬ lazku polega na wgniataniu w badany material wglebnika w ksztalcie stozka, pomiarze ksztaltu otrzymanego trwalego odcisku, porównaniu ksztal¬ tu otrzymanego odcisku z ksztaltem zastosowanego wglebnika i okresleniu na podstawie wyniku tego porównania wlasciwosci sprezystych i plastycz¬ nych badanego materialu.W próbie tej wykorzystuje sie zjawisko, polega¬ jace na tym, ze powstale w czasie dzialania sily obciazajacej naprezenia sprezyste — po usunieciu wglebnika czesciowo wyzwalaja sie powodujac zmiane ksztaltu odcisku w stosunku do ksztaltu zastosowanego wglebnika. Wielkosc odksztalcenia zwrotnego jest miara wlasciwosci sprezystych, a wielkosc odksztalcenia trwalego miara wlasci¬ wosci plastycznych materialu.Obecnie, wlasciwosci sprezyste i plastyczne ma¬ terialów okresla sie najczesciej za pomoca pomia¬ rów przeprowadzanych w trakcie statystycznej próby rozciagania, w której w celu okreslenia wla¬ sciwosci plastycznych, stosuje sie takie wskazniki jak wydluzenie, przewezenie lub granice plastycz¬ nosci, przy czym okresla sie w procentach wydlu¬ zenie Aio, A5, A3 i inne, w zaleznosci od dlugosci pomiarowej uzytej próbki. Dla oceny natomiast wlasciwosci sprezystych okresla sie na podstawie 10 15 30 próby rozciagania modul sprezystosci lub granice sprezystosci, jednak dla dokladnego okreslenia wlasciwosci sprezystych i plastycznych materialu nalezy dokladnie przeanalizowac pelna charakte¬ rystyke odksztalcenia w funkcji naprezenia az do pekniecia próbki.Próba rozciagania jak i inne podobne próby po¬ zwalaja dostatecznie dokladnie okreslic wlasci¬ wosci materialów jedynie do granicy sprezystosci.Im dalej poza granice sprezystosci — tym wyniki obarczone sa wiekszym bledem. Próby te sa pró¬ bami przeprowadzanymi na specjalnie przygoto¬ wanych próbkach i zalicza sie je do prób niszcza¬ cych.Natomiast próba wedlug wynalazku moze byc przeprowadzona na gotowych przedmiotach bez obawy obnizenia ich wlasciwosci uzytkowych. Sto¬ sujac te metode otrzymuje sie charakterystyke wlasciwosci sprezystych i plastycznych równiez poza granica sprezystosci.Warunkiem poprawnosci wyników jest jedynie wgniatanie wglebnika w material pod obciazeniem statycznym. Wielkosc obciazenia dobiera sie tak, by wyeliminowac wplyw innego materialu styka¬ jacego sie z materialem badanym w strefie od¬ ksztalcen plastycznych. W przypadku materialów twardych jako wglebnik stosuje sie miedzy inny¬ mi stozek Rocwella, W tym. przypadku — w wy¬ niku zaokraglenia wierzcholka stozka promieniem 0,2 mm — stosuje sie jednakowa sile obciazajaca 5723510 20 30 ¦:f?-v*:;"- , .< '. ¦ v ¦ 57235 lub jednakowa dla wszystkich prób wielkosc za¬ glebienia, w przypadku, gdy srednica odcisku jest mniejsza od 0,9 mm.Zastosowanie stozka jako wglebnika wynika z szeregu zalet jakie posiada ten ksztalt w porów¬ naniu z wglebnikami o ksztalcie kuli lub piramid¬ ki. Zastosowanie jako wglebnika kulki utrudnia dokladnosc pomiaru, gdyz przy róznych silach ob¬ ciazajacych odciski kulki nie sa do siebie geome¬ trycznie podobne i nie mozna do nich zastosowac njawa podobienstwa Kicke'a, jak równiez z tego wzgledu, ze w przypadkach mniejszych odcisków wystepuja wieksze odksztalcenia zwrotne niz w przypadku odcisków wiekszych przy zastosowa¬ niu jednej i tej,samej kulki, co powoduje koniecz¬ nosc stosowania kulek o róznych srednicach, a tym samym koniecznosc ciaglej ich wymiany.Pomiary wykonywane przy uzyciu jako wgleb¬ nika ostroslupa — obarczone sa duzym bledem od- •cz^iu ksztaltu o&cisJa^ co dyskwalifikuje stosowa¬ nie ich w praktyce. Jak wykazaly doswiadczenia najodpowiedniejszym ksztaltem wglebnika w przy¬ padku okreslenia wlasciwosci sprezystych i pla¬ stycznych materialów jest stozek, gdyz odciski stoz¬ ków wykazuja najwieksza symetrie, a ich podo¬ bienstwo geometryczne istnieje w calym zakresie stosowanych sil obciazajacych, a tym samym w ca¬ lym zakresie wielkosci odcisków.Istota sposobu okreslania wlasciwosci sprezy¬ stych i plastycznych materialów, bedaca przedmio¬ tem niniejszego wynalazku, polega na wgniataniu w badany material wglebnika o ksztalcie stozka, o kacie wierzcholkowym na przyklad 120° pod okreslonym obciazeniem.W wyniku dzialania tego obciazenia wglebnik zaglebia sie w badany material na okreslona gle¬ bokosc, przy czym zawsze wokól odcisku powstaje obwódka lub lejek, tym nie mniej zawsze jest zauwazalny slad styku powierzhcni wglebnika z powierzchnia badanego materialu.Slad ten stanowi baze do pomiaru parametrów odcisku i na podstawie wyniku.tego pomiaru okre¬ sla sie wlasciwosci plastyczne i sprezyste mate¬ rialu. Po wycofaniu wglebnika, odcisk w wyniku- dzialania naprezen zwrotnych zmienia swój ksztalt, przy czym wielkosc tych zmian jest zalezna od tego czy material jest sprezysty czy plastyczny.Jezeli material jest sprezysty jak na przyklad guma, to po wycofaniu wglebnika jego powierzchnia po¬ wróci calkowicie do stanu pierwotnego, jezeli na¬ tomiast material jest plastyczny jak na przyklad olów, to po wycofaniu wglebnika na powierzchni badanego materialu pozostanie odcisk, którego pa¬ rametry geometryczne jak glebokosc i kat wierz¬ cholkowy beda identyczne jak wielkosc zaglebienia i kat wierzcholkowy wglebnika.Celem dokonania pomiarów parametrów odcisku stosuje sie rózne, znane metody pomiaru elemen¬ tów geometrycznych odcisku lub jego replik, które uzyskuje sie przez wgniatanie w odcisk na przy¬ klad olowiu lub miekkich i plastycznych materia¬ lów. Istote okreslenia wlasciwosci plastycznych i sprezystych materialów pokazano schematycznie na rysunku, gdzie widoczny jest wglebnik 1 oraz w przekroju odcisk 2 po odksztalceniu zwrotnym, jak równiez — istotne przy okreslaniu wlasciwosci plastycznych i sprezystych — elementy geome¬ tryczne odcisku i wglebnika, takie jak. kat wierz¬ cholkowy wglebnika a, kat wierzcholkowy odcisku a + (Aa), glebokosc H odcisku wglebnika bedacego pod obciazeniem pelnej sily obciazajacej, glebo¬ kosc h odcisku po odksztalceniu zwrotnym, oraz wartosc odksztalcenia zwrotnego Ah: Miara wlasci¬ wosci sprezystych jest wielkosc Ah zas plastycz¬ nych h.Jezeli material jest idealnie plastyczny to Ah = O a h = H, zas róznica katów (a + Aa) — a = Aa ¦— O. Jezeli natomiast material jest ideal¬ nie sprezysty to h = O a Ah = h, zas róznica ka- is tów (a + Aa) — a = Aa = 180° — a' Wielkosci h i Ah sa zalezne od wielkosci odcisku czyli od wiel¬ kosci zastosowanej sily obciazajacej, natomiast Aa jest od nich niezalezna. Sposób wedlug wynalazku pozwala na uproszczone wyznaczenie w praktyce wskaznika sprezystosci lub plastycznosci.Praktyczne zastosowanie sposobu wedlug wyna¬ lazku przedstawiaja zestawione nizej wartosci zmiany kata wierzcholkowego dla róznych mate¬ rialów: stal w stanie zmiekczonym Aa ~ 30' stal w stanie zahartowanym Aa ~ 5°—8° tworzywa sztuczne Aa ~ 5°—40° guma Aa = do 60° Przyklad zastosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku, do obliczania wspólczynnika sprezystosci: Z rysunku wynika zaleznosc H = h + Ah, skad 35 40 45 5t 55 Ah = poniewaz d W - "2" - a oraz £ i. = ~2~ 8 2 H—h, d 3,464 JV = 0,288 d d 3 + tc Ao_ 2 tg _Aa 2) gdzie d — srednica odcisku a — kat wierzcholkowy wglebnika, przy czym w rozpatrywanym przykladzie a — 12*0° wiec d_ 3,464 , _ Aa Ah = H - h = ^-u—- - _d_ 2 \l/T /- Aa / V l/a 4- to^ ' = d « j. Aa i-tg- 8,197 - 4,732 tg ^5 57235 6 Z otrzymanej wartosci Ah wylicza sie wspól¬ czynnik sprezystosci: E = HR'CAh gdzie a — naprezenie srednie, równe na przyklad licz¬ bie twardosci HR'C w przypadku, gdy kat a = 120°. it PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób okreslania wlasciwosci sprezystych i pla¬ stycznych materialów a szczególnie metali i ich stopów oraz tworzyw sztucznych, znamienny tym, ze w badany material wgniata sie wglebnik w ksztalcie stozka, mierzy sie po usunieciu wgleb- nika ksztalt otrzymanego trwalego odcisku i na podstawie wartosci zmiany jego ksztaltu w sto¬ sunku do ksztaltu wglebnika okresla sie wlasci¬ wosci sprezyste i plastyczne materialu. PL