RU2654901C2 - Method of estimation of friction coefficient of materials - Google Patents

Method of estimation of friction coefficient of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2654901C2
RU2654901C2 RU2016123528A RU2016123528A RU2654901C2 RU 2654901 C2 RU2654901 C2 RU 2654901C2 RU 2016123528 A RU2016123528 A RU 2016123528A RU 2016123528 A RU2016123528 A RU 2016123528A RU 2654901 C2 RU2654901 C2 RU 2654901C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coefficient
materials
sample
friction
deformation
Prior art date
Application number
RU2016123528A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016123528A (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 RU2016123528A priority Critical patent/RU2654901C2/en
Publication of RU2016123528A publication Critical patent/RU2016123528A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2654901C2 publication Critical patent/RU2654901C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to treatment of metals by pressure and can be used to estimate coefficient of friction during plastic deformation of sheet materials in mechanical engineering, automotive, aircraft building and other industries. Summary of invention: sample in form of plate of test sheet material with previously plotted grid is placed on mirror of slot matrix and clamped with clamp. Then, press force is applied to cylindrical punch and plastic is deformed. By method of coordinate grids, parameters of deformed state are established and average friction coefficient of materials is determined by formula.
EFFECT: technical result: increasing accuracy and reliability of method of estimation of friction coefficient of materials.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давление и может быть использовано для определения коэффициента трения при пластическом деформировании листовых материалов в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.The invention relates to the processing of metals pressure and can be used to determine the coefficient of friction during plastic deformation of sheet materials in mechanical engineering, automotive, aircraft and other industries.

Известен способ определения коэффициента трения материалов [1], который заключается в том, что образец деформируют путем приложения к нему сжимающего усилия между двумя плоскими штампами, а о коэффициенте трения судят по изменениям поверхностного слоя материала. Недостатком этого способа является невысокая точность определения коэффициента трения, обусловленная необходимостью замеров сдвига поверхностного слоя материала, который неравномерен по поверхности образца.A known method for determining the coefficient of friction of materials [1], which consists in the fact that the sample is deformed by applying a compressive force between two flat dies, and the coefficient of friction is judged by changes in the surface layer of the material. The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the coefficient of friction, due to the need to measure the shear of the surface layer of the material, which is uneven over the surface of the sample.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения коэффициента трения материалов, представленный в [2].Closest to the proposed technical solution is a method for determining the coefficient of friction of materials, presented in [2].

В данном способе образец деформируют путем приложения к нему сжимающего усилия и измеряют параметр нагружения, образовавшийся в результате деформирования, по которому судят о коэффициенте трения.In this method, the sample is deformed by applying compressive force to it, and the loading parameter resulting from the deformation is measured, which is used to judge the coefficient of friction.

Недостатком известного технического решения является низкая точность, так как определяемый по этому способу средний коэффициент трения устанавливается по результатам измерения только одного параметра нагружения, образовавшегося в результате деформирования, момент для измерения которого устанавливается визуально по началу проскальзывания образца.A disadvantage of the known technical solution is the low accuracy, since the average friction coefficient determined by this method is established by measuring only one loading parameter resulting from deformation, the moment for measurement of which is set visually at the start of slipping of the sample.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение точности способа определения коэффициента трения материалов.The claimed technical solution is aimed at improving the accuracy of the method for determining the coefficient of friction of materials.

Это достигается тем, что до начала деформирования на одну из поверхностей образца наносят координатную сетку, по искажению которой устанавливают параметры деформированного состояния, а коэффициент трения определяют по формулеThis is achieved by the fact that prior to the deformation, a coordinate grid is applied to one of the sample surfaces, the distortion of which sets the parameters of the deformed state, and the friction coefficient is determined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где n - параметр упрочнения материала;where n is the parameter of hardening of the material;

Figure 00000002
; εt - окружная деформация;
Figure 00000002
; ε t - circumferential deformation;

R, R0 - расстояния от рассматриваемых точек на цилиндрической поверхности деформированного образца до его оси симметрии, R>R0;R, R 0 are the distances from the considered points on the cylindrical surface of the deformed sample to its axis of symmetry, R> R 0 ;

R'=R/Rц; Rц - радиус цилиндрического пуансона;

Figure 00000003
;R '= R / R c ; R C is the radius of the cylindrical punch;
Figure 00000003
;

Δεt=εt(R0)-εt(R) - приращение окружной деформации;Δε t = ε t (R 0 ) -ε t (R) is the increment of circumferential deformation;

εm - меридиональная деформация;ε m is the meridional deformation;

Δεm=εm(R0)-εm(R) - приращение меридиональной деформации.Δε m = ε m (R 0 ) -ε m (R) is the increment of the meridional deformation.

При этом повышается точность и достоверность определения коэффициента трения, так как его средняя величина рассчитывается по результатам установления параметров деформированного состояния большого числа ячеек координатной сетки, находящихся в области контакта образца с пуансоном.This increases the accuracy and reliability of determining the coefficient of friction, since its average value is calculated from the results of establishing the parameters of the deformed state of a large number of grid cells located in the contact area of the sample with the punch.

На чертеже представлена схема реализации способа. Способ осуществляют следующим образом. Из листа испытуемого материала вырезают образец в форме пластины. На одну из поверхностей образца наносят координатную сетку. Затем образец 1 размещают на зеркале щелевой матрицы 2 и зажимают прижимом 3. К цилиндрическому пуансону 4 прикладывают усилие пресса и производят пластическое деформирование образца.The drawing shows a diagram of the implementation of the method. The method is as follows. A sheet-shaped sample is cut from a sheet of test material. A coordinate grid is applied to one of the surfaces of the sample. Then, the sample 1 is placed on the mirror of the slit matrix 2 and clamped with a clamp 3. A pressure is applied to the cylindrical punch 4 and plastic deformation of the sample is performed.

После испытания образец извлекают из матрицы, методом координатных сеток устанавливают параметры деформированного состояния и определяют коэффициент трения.After the test, the sample is removed from the matrix, using the grid method, the parameters of the deformed state are established and the coefficient of friction is determined.

Реализация предлагаемого способа позволит по сравнению с известным техническим решением повысить точность и достоверность определения коэффициента трения.The implementation of the proposed method will allow, in comparison with the known technical solution, to increase the accuracy and reliability of determining the coefficient of friction.

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

Реализацию способа осуществляли на стандартной испытательной машине ЦД-40. Формовке подвергали три плоских образца прямоугольной формы с размерами в плане 300×70 мм и толщиной 1,2 мм, изготовленные из стали 08пс в состоянии поставки. Пластическое деформирование производили в экспериментальном штампе, обеспечивающем жесткую фиксацию головок образца в ходе испытания. Штампы свободно, без дополнительного крепления располагали на столе испытательной машины.The implementation of the method was carried out on a standard testing machine TsD-40. Three flat samples of rectangular shape with dimensions in the plan of 300 × 70 mm and a thickness of 1.2 mm, made of steel 08ps in the delivery state, were subjected to molding. Plastic deformation was carried out in an experimental stamp, providing a rigid fixation of the sample heads during the test. Stamps freely, without additional fastening placed on the table of the testing machine.

Для установления параметров деформированного состояния после испытания определяли деформации по предварительно нанесенной на рабочую часть образца фотоконтактным способом координатной сетке из системы пересекающихся окружностей диаметром d=2,6 мм. С этой целью на инструментальном микроскопе УИМ-22 с точностью ±0.001 мм в среднем по длине контакта образца с цилиндрическим пуансоном сечении измеряли размеры ячеек деформированной координатной сетки а, b соотвественно в окружном и меридиональном направлении, а также расстояния R от центров этих ячеек до оси симметрии образца.To establish the parameters of the deformed state after the test, the strains were determined by the coordinate grid previously applied to the working part of the sample by the photocontact method from a system of intersecting circles with a diameter of d = 2.6 mm. For this purpose, on a UIM-22 instrumental microscope, the cell sizes of the deformed coordinate grid a , b, respectively, in the circumferential and meridional directions, as well as the distance R from the centers of these cells to the axis, were measured with an accuracy of ± 0.001 mm on average along the length of the contact of the sample with the cylindrical punch cross section symmetry of the sample.

Окружную εt и меридиональную εm логарифмические деформации рассчитывали по формуламThe circumferential ε t and meridional ε m logarithmic deformations were calculated using the formulas

Figure 00000004
Figure 00000004

Установив параметр упрочнения материала (n=0,2), а также радиус цилиндрического пуансона (Rц=45 мм) и располагая экспериментально установленными распределениями окружной εt=εt(R) и меридиональной εm=εm(R) по формуле (1), определяли средний коэффициент трения. Усредненная по результатам испытаний трех образцов величина среднего коэффициента трения составила 0,23.By setting the parameter of material hardening (n = 0.2), as well as the radius of the cylindrical punch (R c = 45 mm) and having experimentally determined distributions of the circumferential ε t = ε t (R) and meridional distributions ε m = ε m (R) according to the formula (1), the average coefficient of friction was determined. The average coefficient of friction averaged over the test results of three samples was 0.23.

Таким образом, представленные экспериментальные данные позволяют сделать заключение о возможности реализации с достаточной степенью точности предлагаемого способа определения коэффициента трения материалов.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 determining the coefficient of friction of materials.

Использование предлагаемого способа позволит определять значения среднего коэффициента трения листовых материалов, применяемых в различных отраслях промышленности путем проведения испытаний в механических лабораториях промышленных предприятий и НИИ.Using the proposed method will determine the average coefficient of friction of sheet materials used in various industries by testing in mechanical laboratories of industrial enterprises and research institutes.

Источники информацииInformation sources

1. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия. 1967. С. 166-168.1. Gromov N.P. Theory of metal forming. M .: Metallurgy. 1967.S. 166-168.

2. АС СССР 905750, кл. G01N 19/02. 15.02.82, БИ №6.2. AS of the USSR 905750, cl. G01N 19/02. 02.15.82, BI No. 6.

Claims (9)

Способ определения коэффициента трения материалов, заключающийся в том, что образец деформируют путем приложения к нему сжимающего усилия и измеряют параметр процесса нагружения, образовавшийся в результате деформирования, по которому судят о коэффициенте трения, отличающийся тем, что до начала деформирования на одну из поверхностей образца наносят координатную сетку, по искажению которой устанавливают параметры деформированного состояния, а коэффициент трения определяют по формулеA method for determining the coefficient of friction of materials, which consists in the fact that the sample is deformed by applying a compressive force to it, and the parameter of the loading process formed as a result of deformation is measured, which is used to judge the coefficient of friction, characterized in that prior to the deformation, one of the surfaces of the sample is applied coordinate grid, the distortion of which sets the parameters of the deformed state, and the friction coefficient is determined by the formula
Figure 00000005
Figure 00000005
 где n - параметр упрочнения материала;where n is the parameter of hardening of the material;
Figure 00000006
; εt - окружная деформация;
Figure 00000006
; ε t - circumferential deformation; R, R0 - расстояния от рассматриваемых точек на цилиндрической поверхности деформированного образца до его оси симметрии, R>R0;R, R 0 are the distances from the considered points on the cylindrical surface of the deformed sample to its axis of symmetry, R> R 0 ; R'=R/Rц; Rц - радиус цилиндрического пуансона;
Figure 00000007
R '= R / R c ; R C is the radius of the cylindrical punch;
Figure 00000007
 Δεt=εt(R0)-εt(R) - приращение окружной деформации;Δε t = ε t (R 0 ) -ε t (R) is the increment of circumferential deformation; εm - меридиональная деформация;ε m is the meridional deformation; Δεm=εm(R0)-εm(R) - приращение меридиональной деформации.Δε m = ε m (R 0 ) -ε m (R) is the increment of the meridional deformation.
RU2016123528A 2016-06-14 2016-06-14 Method of estimation of friction coefficient of materials RU2654901C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123528A RU2654901C2 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Method of estimation of friction coefficient of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123528A RU2654901C2 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Method of estimation of friction coefficient of materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016123528A RU2016123528A (en) 2017-12-15
RU2654901C2 true RU2654901C2 (en) 2018-05-23

Family

ID=60718312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123528A RU2654901C2 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Method of estimation of friction coefficient of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2654901C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1157409A1 (en) * 1983-10-28 1985-05-23 Войсковая часть 75360 Method of determining friction force in movable joint at seizing
SU1236350A1 (en) * 1985-01-04 1986-06-07 Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов Method of determining friction coefficient under screw rolling
RU2251680C2 (en) * 2003-05-05 2005-05-10 Ооо Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института Method of determining friction coefficient between tool and blank
KR20100076407A (en) * 2008-12-26 2010-07-06 주식회사 포스코 Method for detecting friction coefficient of strip

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1157409A1 (en) * 1983-10-28 1985-05-23 Войсковая часть 75360 Method of determining friction force in movable joint at seizing
SU1236350A1 (en) * 1985-01-04 1986-06-07 Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов Method of determining friction coefficient under screw rolling
RU2251680C2 (en) * 2003-05-05 2005-05-10 Ооо Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института Method of determining friction coefficient between tool and blank
KR20100076407A (en) * 2008-12-26 2010-07-06 주식회사 포스코 Method for detecting friction coefficient of strip

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016123528A (en) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6399269B1 (en) Hardness estimation method for cold-worked parts and hardness-equivalent plastic strain curve acquisition method for steel
CN108693032A (en) A kind of plank compression performance test sample, fixture and method
RU2654901C2 (en) Method of estimation of friction coefficient of materials
JP4261080B2 (en) Residual stress measurement method
RU2555476C2 (en) Method of testing of constructional material for plasticity
Ma et al. Measurement of local strain path and identification of ductile damage limit based on simple tensile test
RU2324918C1 (en) Method of evaluation of critical strain during local sheet stamping
KR101012844B1 (en) Method for detecting friction coefficient of strip
RU2650431C2 (en) Method of testing structural material for plasticity
CN210037443U (en) Device for measuring deformation resistance of metal plate
CN116569011A (en) Calculation method of residual stress
RU2359243C2 (en) Die instrument for sheet metal testing for spring back and critical parametres at three-point bending (versions)
RU2226682C2 (en) Process testing sheet materials for tension
CN113790977A (en) Method for measuring ultimate bending fracture strain of metal plate
Veenaas et al. Determination of forming limit diagrams for thin foil materials based on scaled Nakajima test
RU2466813C2 (en) Method of producing grid on part
RU2426979C2 (en) Procedure for test and assessment of ability of flats to stamping
RU2308697C1 (en) Method of testing sheet material
RU2621324C2 (en) Procedure for assessment of ability of flats to stamping
RU2682127C1 (en) Method of testing sheet metal
RU2344405C2 (en) Method of testing spring action and boundary parameters of sheet material during double-angle bending (versions)
RU2344407C1 (en) Method of testing biaxial stretching of sheet material
RU2527671C2 (en) Testing method of sheet materials of tension
JP4093486B2 (en) Damage evaluation test method and damage evaluation test apparatus during ironing
Trzepieciński et al. Experimental Evaluation of Draw Bead Coefficient of Friction

Legal Events

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

Effective date: 20190615