RU170693U1 - SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS - Google Patents

SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS Download PDF

Info

Publication number
RU170693U1
RU170693U1 RU2016146261U RU2016146261U RU170693U1 RU 170693 U1 RU170693 U1 RU 170693U1 RU 2016146261 U RU2016146261 U RU 2016146261U RU 2016146261 U RU2016146261 U RU 2016146261U RU 170693 U1 RU170693 U1 RU 170693U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
surface layer
riveted
mechanical
strength
Prior art date
Application number
RU2016146261U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Анатольевич Саврай
Алексей Викторович Макаров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук
Priority to RU2016146261U priority Critical patent/RU170693U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU170693U1 publication Critical patent/RU170693U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Abstract

Полезная модель относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения механических свойств металлов и их сплавов, упрочненных с использованием методов поверхностного пластического деформирования. Образец соответствует по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу для механических испытаний на растяжение тонких пластин и лент, содержащий головки и рабочую часть. На лицевую и торцевую поверхности рабочей части нанесен наклепанный поверхностный слой. Технический результат: возможность определения прочности наклепанного поверхностного слоя по результатам стандартных механических испытаний на осевое растяжение. 3 ил.The utility model relates to mechanical tests designed to determine the mechanical properties of metals and their alloys, hardened using surface plastic deformation methods. The sample corresponds in shape and size to a standard proportional flat sample for mechanical tensile testing of thin plates and tapes, containing the head and the working part. A riveted surface layer is applied to the front and end surfaces of the working part. Effect: the ability to determine the strength of the riveted surface layer according to the results of standard mechanical tests for axial tension. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения механических свойств металлов и их сплавов, упрочненных с использованием методов поверхностного пластического деформирования.The utility model relates to mechanical tests designed to determine the mechanical properties of metals and their alloys, hardened using surface plastic deformation methods.

Одной из важнейших задач современного машиностроения является обеспечение необходимой работоспособности и долговечности изделий в заданных условиях эксплуатации. Для решения этой проблемы широко используются различные способы обработки поверхности (ультразвуковая ударная и шоковая лазерная обработки, дробеструйная и фрикционная обработки, обкатка и др.), которые повышают статическую и усталостную прочность машиностроительных изделий за счет упрочнения поверхностных слоев, создания в них остаточных напряжений сжатия, а также перевода их структуры в нанокристаллическое состояние.One of the most important tasks of modern engineering is to ensure the necessary performance and durability of products in specified operating conditions. To solve this problem, various surface treatment methods are widely used (ultrasonic shock and shock laser treatments, shot peening and friction treatments, running-in, etc.), which increase the static and fatigue strength of engineering products by hardening the surface layers, creating residual compressive stresses in them, as well as the transfer of their structure to the nanocrystalline state.

Для прогнозирования разрушения материалов с наклепанным поверхностным слоем необходимо определение прочности этого слоя. Однако упрочненные поверхностные слои с субмикро- или нанокристаллической структурой, как правило, имеют небольшую толщину (несколько десятков микрометров), поэтому изготовление из них микрообразцов для проведения механических испытаний, таких как для объемно-упрочненных наноструктурированных материалов (Столяров В.В. Механические испытания на растяжение наноструктурных материалов // Заводская Лаборатория. Диагностика материалов. - 2008. - Т. 74. - №1 - с. 54-57), является весьма трудоемким и не исключает внесения в изготавливаемый образец структурных изменений, которые могут повлиять на результаты механических испытаний.To predict the destruction of materials with a riveted surface layer, it is necessary to determine the strength of this layer. However, hardened surface layers with a submicro- or nanocrystalline structure, as a rule, have a small thickness (several tens of micrometers); therefore, the manufacture of them is of micro samples for mechanical tests, such as for body-hardened nanostructured materials (Stolyarov V.V. Mechanical tests on stretching of nanostructured materials // Factory Laboratory. Diagnostics of materials. - 2008. - T. 74. - No. 1 - p. 54-57), is very laborious and does not exclude the introduction of a string into the fabricated sample. tural changes that may affect the results of mechanical tests.

Известен образец для механических и структурных испытаний, состоящий из образцов-свидетелей, пригодных для дальнейших исследований без дополнительной механической обработки и закрепленных на базовой основе, соответствующей стандартным образцам для механических испытаний, в котором образцы-свидетели расположены на базовой основе в шахматном порядке по двум осям симметрии, при этом образцы-свидетели представляют собой гальванические покрытия (патент RU 124803, G01N 3/00, 2013 г.).A known sample for mechanical and structural tests, consisting of witness samples suitable for further research without additional mechanical processing and fixed on a base basis corresponding to standard samples for mechanical tests, in which witness samples are staggered on a basic basis in a checkerboard pattern along two axes symmetry, while the witness samples are electroplated coatings (patent RU 124803, G01N 3/00, 2013).

Известный образец не может быть использован для определения прочности наклепанного поверхностного слоя вследствие невозможности совмещения на рабочей поверхности образца-свидетеля и наклепанного поверхностного слоя.A known sample cannot be used to determine the strength of the riveted surface layer due to the impossibility of combining on the working surface of the witness specimen and the riveted surface layer.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является образец для испытания сварной заготовки, соответствующий по форме и размерам стандартным плоским образцам с продольно расположенным сварным швом для статических испытаний на растяжение тонких пластин и лент из черных и цветных металлов для определения характеристик механических свойств, в котором образец с нанесенной координатной сеткой из ячеек круглой формы выполнен из составной заготовки, сваренной из листов разной толщины, прочности или рода материала, имеет ширину листов по обе стороны от сварного шва, обеспечивающую равнопрочность листов на образце (патент RU 2378634, G01N 1/28, G01N 3/08, 2010 г.).Closest to the claimed utility model is a sample for testing a welded billet, corresponding in shape and size to standard flat samples with a longitudinally spaced weld for static tensile tests of thin plates and tapes of ferrous and non-ferrous metals to determine the characteristics of mechanical properties, in which the sample with applied coordinate grid of round cells made of a composite billet, welded from sheets of different thicknesses, strength or kind of material, has a sheet width of both sides of the weld, ensuring equal strength sheets on the sample (patent RU 2378634, G01N 1/28, G01N 3/08, 2010).

Известный образец также не может быть использован для определения прочности наклепанного поверхностного слоя вследствие невозможности совмещения на рабочей поверхности образца-свидетеля и наклепанного поверхностного слоя.A known sample also cannot be used to determine the strength of the riveted surface layer due to the impossibility of combining on the working surface of the witness specimen and the riveted surface layer.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработки образца для определения прочности наклепанного поверхностного слоя по результатам стандартных механических испытаний на осевое растяжение.Thus, the authors were faced with the task of developing a sample for determining the strength of a riveted surface layer according to the results of standard mechanical tests for axial tension.

Поставленная задача решена в предлагаемом образце для механических испытаний, соответствующем по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу для механических испытаний на растяжение тонких пластин и лент, содержащем головки и рабочую часть, в котором на лицевую и торцевую поверхности рабочей части нанесен наклепанный поверхностный слой.The problem is solved in the proposed sample for mechanical testing, corresponding in shape and size to a standard proportional flat model for mechanical tensile testing of thin plates and tapes containing heads and a working part, in which a riveted surface layer is applied to the front and end surfaces of the working part.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен образец для определения прочности наклепанного поверхностного слоя по результатам стандартных механических испытаний на осевое растяжение.Currently, a sample for determining the strength of a riveted surface layer according to the results of standard mechanical tests for axial tension is not known from the patent and scientific literature.

В случае упрочнения поверхностного слоя материала, в частности стали, путем создания наклепанного слоя с субмикро- или нанокристаллической структурой практически невозможно измерить его механическую прочность вследствие его незначительной толщины. Создание на лицевой и торцевой поверхностях рабочей части плоского образца, соответствующего по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу с головками для механических испытаний на растяжение тонких пластин и лент наклепанного слоя с помощью поверхностного пластического деформирования, дало возможность, во-первых, исключить термомеханическое воздействие на наклепанный поверхностный слой во время изготовления образца, что позволило устранить изменение структуры наклепанного поверхностного слоя при изготовлении образца и, следовательно, исключить влияние изменения структуры наклепанного поверхностного слоя на результаты механических испытаний, во-вторых, рассмотреть образец с наклепанным поверхностным слоем как композиционный материал, состоящий из матрицы и упрочняющего слоя, что позволило определить прочность наклепанного поверхностного слоя, используя правило смесей.In the case of hardening the surface layer of a material, in particular steel, by creating a riveted layer with a submicro- or nanocrystalline structure, it is practically impossible to measure its mechanical strength due to its insignificant thickness. The creation on the front and end surfaces of the working part of a flat sample corresponding in shape and size to a standard proportional flat sample with heads for mechanical tensile tests of thin plates and tapes of a riveted layer using surface plastic deformation, made it possible, firstly, to exclude thermomechanical effects on the riveted surface layer during the manufacture of the sample, which eliminated the change in the structure of the riveted surface layer during manufacture sample and, therefore, to exclude the influence of changes in the structure of the riveted surface layer on the results of mechanical tests, and secondly, to consider the sample with a riveted surface layer as a composite material consisting of a matrix and a strengthening layer, which allowed us to determine the strength of the riveted surface layer using the rule of mixtures .

Прочность композиционного материала определяют по правилу смесей (Материаловедение: Учебник для ВУЗов / Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1986 - 384 с.), которое применительно к образцу с наклепанным поверхностным слоем имеет вид:The strength of the composite material is determined according to the rule of mixtures (Materials: Textbook for Universities / Under the general editorship of B.N. Arzamasov. - M .: Engineering, 1986 - 384 p.), Which with reference to the sample with a riveted surface layer has the form:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- временное сопротивление образца с наклепанным поверхностным слоем;Where
Figure 00000002
- temporary resistance of the sample with a riveted surface layer;

где

Figure 00000003
- временное сопротивление наклепанного поверхностного слоя;Where
Figure 00000003
- temporary resistance of the riveted surface layer;

Figure 00000004
- временное сопротивление матрицы;
Figure 00000004
- temporary resistance of the matrix;

Figure 00000005
- объемная доля наклепанного поверхностного слоя;
Figure 00000005
- volume fraction of the riveted surface layer;

tсл - толщина наклепанного поверхностного слоя;t SL - the thickness of the riveted surface layer;

tонс - толщина образца с наклепанным поверхностным слоем.t ons is the thickness of the sample with a riveted surface layer.

Временное сопротивление матрицы

Figure 00000006
определяют по результатам испытаний образца свидетеля. Таким образом
Figure 00000007
, где
Figure 00000008
- временное сопротивление образца-свидетеля.Matrix temporary resistance
Figure 00000006
determined by the test results of a witness sample. In this way
Figure 00000007
where
Figure 00000008
- temporary resistance of the witness model.

Прочность наклепанного поверхностного слоя определяют из условия:The strength of the riveted surface layer is determined from the condition:

Figure 00000009
Figure 00000009

Таким образом, создание наклепанного слоя с помощью поверхностного пластического деформирования на лицевой и торцевой поверхностях рабочей части плоского образца, соответствующего по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу с головками для механических испытаний на растяжение тонких пластин и лент, обеспечивает возможность определения прочности наклепанного поверхностного слоя по результатам стандартных механических испытаний на осевое растяжение.Thus, the creation of a riveted layer by means of surface plastic deformation on the front and end surfaces of the working part of a flat sample, corresponding in shape and size to a standard proportional flat sample with heads for mechanical tensile tests of thin plates and tapes, makes it possible to determine the strength of the riveted surface layer by standard mechanical axial tensile test results.

Образец для определения прочности наклепанного поверхностного слоя включает образец (1), соответствующий по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу с головками для механических испытаний на растяжение тонких листов и лент, и наклепанный поверхностный слой (2), созданный на лицевой и торцевой поверхностях рабочей части образца с помощью поверхностного пластического деформирования и иллюстрируется следующими графическими материалами:A specimen for determining the strength of a riveted surface layer includes a specimen (1) corresponding in shape and size to a standard proportional flat specimen with heads for mechanical tensile testing of thin sheets and tapes, and a riveted surface layer (2) created on the front and end surfaces of the working part sample using surface plastic deformation and is illustrated by the following graphic materials:

- на фиг. 1 представлен образец для определения прочности наклепанного поверхностного слоя, вид спереди;- in FIG. 1 shows a sample for determining the strength of a riveted surface layer, front view;

- на фиг. 2 представлен образец для определения прочности наклепанного поверхностного слоя, вид сверху;- in FIG. 2 shows a sample for determining the strength of a riveted surface layer, top view;

- на фиг. 3 представлено поперечное сечение образца для определения прочности наклепанного поверхностного слоя в зоне разрушения.- in FIG. 3 is a cross-sectional view of a sample for determining the strength of a riveted surface layer in a fracture zone.

Предлагаемый образец для определения прочности наклепанного поверхностного слоя может быть использован следующим образом. Изготавливают образец (1), соответствующий по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу с головками для механических испытаний на растяжение тонких пластин и лент по ГОСТ 11701-84. На лицевой и торцевой поверхностях рабочей части образца с помощью поверхностного пластического деформирования, например, фрикционной обработки (Макаров А.В. Наноструктурирующая фрикционная обработка углеродистых и низколегированных сталей // В кн. Перспективные материалы. Том IV: Учебное пособие / Под ред. Д.Л. Мерсона. - Тольятти: ТГУ, 2011 - 434 с. - Глава 3. - С. 123-208), создают наклепанный поверхностный слой (2). Определяют толщину наклепанного поверхностного слоя, например, методом микротвердости (Хрущев М.Н. Новое в области испытаний на микротвердость. - М.: Наука, 1974 - 262 с.). Изготавливают образец-свидетель, материал, форма и размеры которого аналогичны материалу, форме и размерам образца с наклепанным поверхностным слоем. Образец с наклепанным поверхностным слоем и образец-свидетель испытывают на осевое растяжение до разрушения по ГОСТ 11701-84 на разрывной машине, например, Instron 8801, и определяют их прочность. Затем определяют прочность наклепанного поверхностного слоя из условия (б).The proposed sample for determining the strength of the riveted surface layer can be used as follows. A specimen (1) is made corresponding in shape and size to a standard proportional flat specimen with heads for mechanical tensile testing of thin plates and tapes according to GOST 11701-84. On the front and end surfaces of the working part of the sample using surface plastic deformation, for example, friction treatment (Makarov A.V. Nanostructural friction treatment of carbon and low alloy steels // In the book. Promising materials. Volume IV: Textbook / Ed. D. L. Merson. - Tolyatti: TSU, 2011 - 434 pp. - Chapter 3. - P. 123-208), create a riveted surface layer (2). Determine the thickness of the riveted surface layer, for example, by the method of microhardness (Khrushchev MN New in the field of tests for microhardness. - M .: Nauka, 1974 - 262 p.). A test specimen is made whose material, shape and dimensions are similar to the material, shape and dimensions of the sample with a riveted surface layer. A specimen with a riveted surface layer and a test specimen are tested for axial tension until fracture according to GOST 11701-84 on a tensile testing machine, for example, Instron 8801, and their strength is determined. Then determine the strength of the riveted surface layer from condition (b).

Таким образом, авторами предлагается образец для механических испытаний, позволяющий измерить прочность наклепанного слоя с субмикро- или нанокристаллической структурой за счет создания образца в форме композиционного материала, что обеспечивает возможность использовать при расчетах результатов испытаний правило смесей.Thus, the authors propose a sample for mechanical testing, which makes it possible to measure the strength of a riveted layer with a submicro- or nanocrystalline structure by creating a sample in the form of a composite material, which makes it possible to use the rule of mixtures in the calculation of test results.

Claims (1)

Образец для механических испытаний, соответствующий по форме и размерам стандартному пропорциональному плоскому образцу для механических испытаний на растяжение тонких пластин и лент, содержащий головки и рабочую часть, отличающийся тем, что на лицевую и торцевую поверхности рабочей части нанесен наклепанный поверхностный слой.A mechanical test specimen corresponding in shape and size to a standard proportional flat specimen for mechanical tensile testing of thin plates and tapes containing heads and a working part, characterized in that a riveted surface layer is applied to the front and end surfaces of the working part.
RU2016146261U 2016-11-24 2016-11-24 SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS RU170693U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146261U RU170693U1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146261U RU170693U1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU170693U1 true RU170693U1 (en) 2017-05-03

Family

ID=58697230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016146261U RU170693U1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU170693U1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1649245A1 (en) * 1989-02-23 1991-05-15 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Method for determining stress epure in parts worked by cold-work hardening
JPH07333127A (en) * 1994-06-13 1995-12-22 Daido Steel Co Ltd Hardness estimating method for cold-worked part

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1649245A1 (en) * 1989-02-23 1991-05-15 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Method for determining stress epure in parts worked by cold-work hardening
JPH07333127A (en) * 1994-06-13 1995-12-22 Daido Steel Co Ltd Hardness estimating method for cold-worked part

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ МГТУ ИМ. Н. Э. БАУМАНА, НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ, ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, Технологические возможности резания с опережающим пластическим деформированием при чистовой абразивной обработке, 04.04.2013, Ярославцев В.М., стр. 67-74. Самарский государственный технический университет, Лунин В.В., Методы расчета напряженно-деформированного состояния и предела выносливости упрочненных цилиндрических деталей с концентраторами напряжений при ползучести, ДИССЕРТАЦИЯ, Самара 2015, 173 стр. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kang et al. Rolling contact fatigue in martensitic 100Cr6: Subsurface hardening and crack formation
Schönbauer et al. Pit-to-crack transition under cyclic loading in 12% Cr steam turbine blade steel
Noban et al. Fatigue characterization and modeling of 30CrNiMo8HH under multiaxial loading
Vantadori et al. Early fretting crack orientation by using the critical plane approach
Rozumek et al. Fatigue properties of notched specimens made of FeP04 steel
Rozumek et al. Surface cracks growth in aluminum alloy AW-2017A-T4 under combined loadings
Weinert et al. Investigation of corrosive influence on the fatigue behaviour of HFMI-treated and as-welded transverse non-load-carrying attachments made of mild steel S355
Santos et al. Strength and ductility of damaged tempcore rebars
Rusz et al. Effect of severe plastic deformation on mechanical and fatigue behavior of medium-c sheet steel
RU170693U1 (en) SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS
Kamaya Development of disc bending fatigue test technique for equi-biaxial loading
Laliberté-Riverin et al. A novel approach for quantifying hydrogen embrittlement using side-grooved CT samples
Marciniak et al. Fatigue failure assessment of S355J2G1W structural steel under biaxial in-and out of phase loading regarding geometrical constraints of samples
Nosov et al. Nanotechnologies of strength control of materials
RU2590224C1 (en) Method of estimating bending stress in elements of structures
Damjanović et al. Residual stress state in pipe cut ring specimens for fracture toughness testing
Scala et al. Corrosion fatigue on 2024T3 and 6056T4 aluminum alloys
Kumar et al. Mechanical behaviour of materials
RU2700328C2 (en) Method for determining the limit of endurance of material in bending
Bader et al. Effect of V notch shape on fatigue life in steel beam made of AISI 1037
Abass Fatigue Failure and Testing Methods
Tyutin et al. Study of the Mechanical Properties of Structural Steels Using Acoustic and Magnetic Methods
Shah et al. Assessment of progressive damages in concrete with acoustic emission technique
Lemaitre et al. Phenomenological aspects of damage
Cadoni et al. Strain rate effects on mechanical properties in tension of aluminium alloys used in armour applications