RU2650431C2 - Method of testing structural material for plasticity - Google Patents

Method of testing structural material for plasticity Download PDF

Info

Publication number
RU2650431C2
RU2650431C2 RU2016121607A RU2016121607A RU2650431C2 RU 2650431 C2 RU2650431 C2 RU 2650431C2 RU 2016121607 A RU2016121607 A RU 2016121607A RU 2016121607 A RU2016121607 A RU 2016121607A RU 2650431 C2 RU2650431 C2 RU 2650431C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
plasticity
testing
matrix
structural material
Prior art date
Application number
RU2016121607A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016121607A (en
Inventor
Марат Федорович Томилов
Федор Христианович Томилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
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 образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2016121607A priority Critical patent/RU2650431C2/en
Publication of RU2016121607A publication Critical patent/RU2016121607A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650431C2 publication Critical patent/RU2650431C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/28—Investigating ductility, e.g. suitability of sheet metal for deep-drawing or spinning

Abstract

FIELD: test equipment.
SUBSTANCE: invention relates to mechanical testing of structural materials and can be used in determining mechanical characteristics of sheet materials under conditions of planar deformation. Essence: smooth planar rectangular specimen is loaded prior to failure by replaceable semi-cylindrical punches in slot-type wedge-type matrix with wall angle of 60°, minimum bending radius and thickness of the working part of sample are set near crack formed, on basis of which magnitude of ultimate plasticity of its material is calculated.
EFFECT: technical result: increasing test accuracy and reducing its labor intensity.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области механических испытаний конструкционных материалов, в частности к способам испытания конструкционного материала на пластичность, и может быть использовано при определении механических характеристик листовых материалов в условиях плоской деформации в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of mechanical testing of structural materials, in particular to methods of testing structural material for ductility, and can be used to determine the mechanical characteristics of sheet materials under conditions of flat deformation in mechanical engineering, automotive, aircraft manufacturing and other industries.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ испытания конструкционного материала на пластичность, представленный в [1].Closest to the proposed technical solution is a method of testing structural material for ductility, presented in [1].

В данном способе гладкий плоский образец прямоугольной формы нагружают до разрушения сменным пуансоном полуцилиндрической формы в сменной щелевой матрице, устанавливают минимальный радиус гиба и толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которых рассчитывают величину предельной пластичности его материала.In this method, a smooth, flat, rectangular-shaped specimen is loaded to fracture with a replaceable semicylindrical punch in a replaceable slit matrix, the minimum bending radius and the thickness of the working part of the specimen near the crack are established, based on which the ultimate ductility of its material is calculated.

Недостатком известного технического решения являются низкая точность, обусловленная дискретностью установления минимального радиуса гиба, и высокая трудоемкость проведения испытаний, связанная с необходимостью проведения испытаний серии образцов и использования большого числа сменных щелевых матриц.A disadvantage of the known technical solution is the low accuracy due to the discreteness of establishing the minimum bending radius, and the high complexity of the tests, associated with the need to test a series of samples and use a large number of replaceable slot matrixes.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности испытания и снижение его трудоемкости.The claimed technical solution is aimed at improving the accuracy of the test and reducing its complexity.

Это достигается тем, что в способе, согласно изобретению, испытания вплоть до разрушения осуществляют на одном образце в универсальной щелевой матрице клинового типа с углом наклона стенок, равным 60°.This is achieved by the fact that in the method according to the invention, tests up to fracture are carried out on one sample in a universal wedge-type slotted matrix with a wall angle of 60 °.

На чертеже приведена схема испытания. Способ осуществляют следующим образом. Гладкий плоский образец 1 прямоугольной формы, изготовленный из исследуемого материала, устанавливают на зеркало универсальной щелевой матрицы 2 клинового типа с углом наклона стенок, равным 60°. С целью уменьшения сил трения между образцом и матрицей размещают фторопластовую пленку толщиной 0,2 мм. К сменному пуансону полуцилиндрической формы прикладывают усилие Р пресса и производят изгиб образца. В ходе испытания пуансон проталкивает образец в сужающийся канал матрицы до разрушения. Начало разрушения и образование первой трещины фиксируют по спаду деформирующего усилия по шкале измерительного устройства испытательной машины. Вследствие стеснения деформации вдоль линии сгиба на рабочей части образца реализуется однородное плоское деформированное состояние.The drawing shows a test circuit. The method is as follows. A smooth flat sample 1 of a rectangular shape made of the test material is mounted on a mirror of a universal wedge-type slotted matrix 2 with a wall angle of 60 °. In order to reduce the friction forces between the sample and the matrix, a 0.2 mm thick PTFE film is placed. A press force P is applied to the interchangeable semicylindrical punch and the sample is bent. During the test, the punch pushes the sample into the tapering channel of the matrix until it breaks. The onset of fracture and the formation of the first crack are recorded by the decrease in the deforming force on the scale of the measuring device of the testing machine. Due to the constraint of deformation along the bend line, a uniform flat deformed state is realized on the working part of the sample.

Изгиб образца проводят, используя набор сменных пуансонов полуцилиндрической формы в универсальной щелевой матрице клинового типа с углом наклона стенок, равным 60°. Последовательно уменьшая в ходе испытания радиус пуансона, устанавливают минимальный радиус гиба Rmin, при котором на наружной (растянутой) поверхности образца появляется первая видимая невооруженным глазом трещина. За минимальный радиус гиба принимают радиус последнего пуансона.The bending of the sample is carried out using a set of interchangeable punches of a semi-cylindrical shape in a universal wedge-type slotted die with a wall angle of 60 °. By successively decreasing the radius of the punch during the test, the minimum bending radius R min is established , at which the first crack visible to the naked eye appears on the outer (stretched) surface of the sample. For the minimum bending radius, take the radius of the last punch.

После испытания измеряют толщину t рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины и рассчитывают величину предельной пластичности εпр его материала по формулеAfter the test, the thickness t of the working part of the specimen is measured near the crack formed and the ultimate ductility ε pr of its material is calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

Реализация предлагаемого металлосберегающего способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность определения пластичности конструкционного материала.The implementation of the proposed metal-saving method will allow, in comparison with the known technical solution, to increase the accuracy and reliability of determining the ductility of a structural material.

Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method

Испытания образцов из алюминиево-литиевого сплава 1451 осуществляли на универсальной испытательной машине Р-20 с целью исследования анизотропии пластичности этого материала в плоскости листа. Для этого из листа толщиной 1,2 мм вырезали девять прямоугольных образцов размерами в плане 30×60 мм, три из которых были ориентированы меньшей стороной вдоль прокатки, три - поперек и три - под углом 45°. Изгиб образцов осуществляли в экспериментальном штампе, который свободно, без дополнительного крепления, устанавливали на неподвижной траверсе испытательной машины. Испытываемый образец размещали на матрице таким образом, чтобы его меньшая сторона была параллельна предполагаемой линии сгиба.Testing of samples of aluminum-lithium alloy 1451 was carried out on a universal testing machine R-20 in order to study the anisotropy of the plasticity of this material in the plane of the sheet. For this, nine rectangular samples were cut from a sheet 1.2 mm thick with dimensions of 30 × 60 mm in plan, three of which were oriented with the smaller side along the rolling, three transverse and three at an angle of 45 °. The bending of the samples was carried out in an experimental stamp, which was freely, without additional fastening, mounted on a stationary traverse of the testing machine. The test sample was placed on the matrix so that its smaller side was parallel to the proposed fold line.

В результате проведения испытаний было установлено, что для исследованного сплава 1451 предельная пластичность существенно зависит от направления вырезки образцов. Максимальная величина предельной пластичности имела место в направлении прокатки и оказалась равной 0,21. Эта величина на 40% превысила предельную пластичность в направлении, перпендикулярном к направлению прокатки.As a result of the tests, it was found that for the investigated alloy 1451 ultimate plasticity substantially depends on the direction of cutting of the samples. The maximum value of ultimate ductility took place in the rolling direction and turned out to be 0.21. This value is 40% higher than the ultimate ductility in the direction perpendicular to the rolling direction.

Таким образом, представленные экспериментальные данные позволяют сделать заключение о возможности реализации с достаточной степенью точности предлагаемого способа испытания конструкционного материала на пластичность.Thus, the presented experimental data allow us to conclude that it is possible to implement, with a sufficient degree of accuracy, the proposed method for testing structural material for ductility.

Предлагаемый способ позволяет определять с высокой точностью и достоверностью характеристики механических свойств конструкционных материалов при испытании в условиях однородной плоской деформации. Этот способ может быть использован, в частности, для установления предельной пластичности конструкционных материалов при испытании в условиях плоской деформации, необходимой для построения диаграммы предельной формуемости материала, применяемой при проектировании технологических процессов обработки металлов давлением. Использование предлагаемого способа позволит определять необходимые характеристики механических свойств конструкционных материалов, применяемых в различных отраслях промышленности, путем проведения испытаний в механических лабораториях промышленных предприятий.The proposed method allows to determine with high accuracy and reliability the characteristics of the mechanical properties of structural materials when tested in conditions of uniform flat deformation. This method can be used, in particular, to establish the ultimate ductility of structural materials during testing under conditions of plane deformation, necessary to build a diagram of the ultimate formability of the material used in the design of technological processes for metal forming. Using the proposed method will determine the necessary characteristics of the mechanical properties of structural materials used in various industries, by conducting tests in the mechanical laboratories of industrial enterprises.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2555476, МПК кл. G01N 3/28, 10.07.2015, бюл №19.1. Patent RU 2555476, IPC cl. G01N 3/28, 07/10/2015, bull. No. 19.

Claims (1)

Способ испытания конструкционного материала на пластичность, заключающийся в том, что гладкий плоский образец прямоугольной формы нагружают до разрушения сменным пуансоном полуцилиндрической формы в щелевой матрице, устанавливают минимальный радиус гиба и толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которых рассчитывают величину предельной пластичности его материала, отличающийся тем, что нагружение образца осуществляют в универсальной щелевой матрице клинового типа с углом наклона стенок, равным 60°.The method of testing the structural material for ductility, namely, that a smooth, flat, rectangular-shaped specimen is loaded until it is destroyed by a semi-cylindrical interchangeable punch in a slit matrix, the minimum bending radius and the thickness of the working part of the specimen near the crack are established, based on which the ultimate plasticity of its material is calculated , characterized in that the loading of the sample is carried out in a universal wedge-type slotted matrix with an angle of inclination of the walls equal to 60 °.
RU2016121607A 2016-05-31 2016-05-31 Method of testing structural material for plasticity RU2650431C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121607A RU2650431C2 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Method of testing structural material for plasticity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121607A RU2650431C2 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Method of testing structural material for plasticity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016121607A RU2016121607A (en) 2017-12-05
RU2650431C2 true RU2650431C2 (en) 2018-04-13

Family

ID=60580979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121607A RU2650431C2 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Method of testing structural material for plasticity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650431C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU366383A1 (en) * 1969-05-19 1973-01-16 METHOD FOR TESTING INSTRUMENTAL
SU1652876A1 (en) * 1989-06-05 1991-05-30 Краматорский Индустриальный Институт Wedge-type plastometer
RU2128329C1 (en) * 1996-07-01 1999-03-27 Пермский государственный технический университет Process determining index of deformation of material
CN201277932Y (en) * 2008-10-28 2009-07-22 北京航空航天大学 Mould for testing restraint resistance of draw bead

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU366383A1 (en) * 1969-05-19 1973-01-16 METHOD FOR TESTING INSTRUMENTAL
SU1652876A1 (en) * 1989-06-05 1991-05-30 Краматорский Индустриальный Институт Wedge-type plastometer
RU2128329C1 (en) * 1996-07-01 1999-03-27 Пермский государственный технический университет Process determining index of deformation of material
CN201277932Y (en) * 2008-10-28 2009-07-22 北京航空航天大学 Mould for testing restraint resistance of draw bead

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016121607A (en) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kang et al. Experimental investigations of the effect of thickness on fracture toughness of metallic foils
US10274407B2 (en) Method of evaluating stretch-flangeability with small-scale specimen without specimen size effects
JP2011140046A (en) Method of specifying breaking strain of plate-like material
US8511178B2 (en) Screening test for stretch flanging a trimmed metal surface
Tisza et al. Springback analysis of high strength dual-phase steels
RU2650431C2 (en) Method of testing structural material for plasticity
RU2555476C2 (en) Method of testing of constructional material for plasticity
JP2009257885A (en) Test piece holding apparatus
WO2018169013A1 (en) Method for estimating hardness of cold worked part, and method for acquiring hardness/equivalent plastic strain curve of steel material
CN108693032A (en) A kind of plank compression performance test sample, fixture and method
Rahmaan et al. Effect of strain rate on shear properties and fracture characteristics of DP600 and AA5182-O sheet metal alloys
Khan et al. Development of material model for assessment of brittle cracking behavior of plexiglas
RU2578286C1 (en) Method of testing metals for bending with stretching
JP2021135128A (en) Bend test facilities of automobile body metal sheet, bend test method, and bend performance evaluation method by bend test facilities
CN109716100B (en) Material sample and method for determining the geometry of a sample
WO2022123825A1 (en) Method for calculating residual stress
JP7388201B2 (en) Stress evaluation method, bending workability evaluation method, and metal member manufacturing method
RU2617798C1 (en) Method for determining metals and alloys ductility
RU2748457C1 (en) Method for determining endurance limit of sheet material
RU2654901C2 (en) Method of estimation of friction coefficient of materials
RU2226682C2 (en) Process testing sheet materials for tension
JP5900751B2 (en) Evaluation method and prediction method of bending inner crack
Turkoz et al. Construction of forming limit diagrams for AA5754 and AA2024 aluminium alloys
Jiang Initial grain size effect on mechanical properties and springback behavior of thin metal sheets with varying rolling reduction ratios
RU2527671C2 (en) Testing method of sheet materials of tension

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190601