RU2682127C1 - Method of testing sheet metal - Google Patents

Method of testing sheet metal Download PDF

Info

Publication number
RU2682127C1
RU2682127C1 RU2018120681A RU2018120681A RU2682127C1 RU 2682127 C1 RU2682127 C1 RU 2682127C1 RU 2018120681 A RU2018120681 A RU 2018120681A RU 2018120681 A RU2018120681 A RU 2018120681A RU 2682127 C1 RU2682127 C1 RU 2682127C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rolling
indicator
diameter
anisotropy
relative
Prior art date
Application number
RU2018120681A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Анатольевич Коротков
Сергей Николаевич Ларин
Валерий Иванович Платонов
Анна Николаевна Исаева
Сергей Сергеевич Яковлев
Павел Витальевич Романов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
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 "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2018120681A priority Critical patent/RU2682127C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2682127C1 publication Critical patent/RU2682127C1/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: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to the process testing of metals, namely to the determination of mechanical and plastic properties, as well as plane anisotropy at normal and elevated temperatures. Essence: in a sheet, strip or band of any width, cut a flat billet roll-wise, test it for tension, determine the mechanical and plastic characteristics of the metal, as well as the anisotropy coefficient R, then cut the billet-circle, mark the direction of rolling and draw a cylindrical cap at normal or elevated temperatures with an draw ratio of k=1.7÷2.0, determine the presence of ears in the cap and their location relative to the direction of rolling. If ears are located along and across the rolling direction, calculate the parametermeasure the height of ears located in the rolling direction Δhrelative to the hollows located at an angle of 45° to the rolling direction, calculate the diameter valuesolve the equation:, in which the parameter values are knownand find the parameter, which determine the anisotropy coefficient. Measure the height of ears Δh, located across the rolling direction relative to the hollows at an angle of 135° to rolling direction, calculate the diameter valuesolve this equation in which the parameter is knownand find the parameter, as well as anisotropy coefficient. Similarly determine the plane anisotropy, if the ears are angled 45° relative to the rolling direction.EFFECT: reducing the complexity of determining the anisotropy coefficients in different directions relative to the rolling direction and mechanical properties of the sheet material, regardless of the initial width of the sheet, strip or band at normal and elevated test temperatures.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологическим испытаниям металлов, а именно к определению механических характеристик и плоскостной анизотропии листов, полос или лент при нормальной и повышенных температурах.The invention relates to technological testing of metals, namely to the determination of mechanical characteristics and planar anisotropy of sheets, strips or tapes at normal and elevated temperatures.

Для определения плоскостной анизотропии [см. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов/ Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. - М., Тула: Машиностроение-1; Изд-во ТулГУ, 2003. - 427 с.] требуется испытывать на растяжение образцы вырезанные под различными углами относительно направления к прокатке: 0°, 45° и 90°. При этом используют способы испытания на растяжение при нормальной температуре, например, по ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение», или ГОСТ 9651-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение при повышенных температурах». Трудоемкость определения плоскостной анизотропии высокая, особенно при определении плоскостной анизотропии металла при повышенной температуре.To determine the plane anisotropy [see Isothermal deformation of high-strength anisotropic metals / Yakovlev S.P., Chudin V.N., Yakovlev S.S., Sobolev Y.A. - M., Tula: Mechanical Engineering-1; TulGU Publishing House, 2003. - 427 pp.] It is required to test tensile specimens cut at different angles relative to the direction of rolling: 0 °, 45 ° and 90 °. In this case, tensile testing methods are used at normal temperature, for example, according to GOST 1497-84 “Metals. Tensile test methods ", or GOST 9651-84" Metals. Tensile test methods at elevated temperatures. " The complexity of determining plane anisotropy is high, especially when determining plane anisotropy of a metal at elevated temperature.

На предприятиях часто используется тонколистовой металл в виде полос или лент шириной меньше 80…100 мм. Для определения механических свойств и анизотропии тонколистового металла руководствуются ГОСТ 11701-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение тонких листов или лент», на основе которого определяют механические и пластические характеристики металла по результатам растяжения пропорционального образца, вырезанного вдоль прокатки. По результатам испытания находят значения предела текучести, предела прочности, относительного удлинения и коэффициент анизотропии материала вдоль направления прокатки, тогда как в других направлениях коэффициенты анизотропии определить затруднительно из-за невозможности вырезки пропорциональных образцов под различными углами относительно направления к прокатке. Определить плоскостную анизотропию при нормальной температуре в таких материалах можно, если использовать, например, (см. патент №2025727, кл. G01N 29/00, опуб. 30.12.1994) способ определения коэффициента нормальной анизотропии прокатных листовых материалов заключающийся в том, что в материале перпендикулярно к плоскости листа возбуждают упругие продольные волны, принимают отраженные волны в точке возбуждения и измеряют время τ1 распространения этих волн в материале, определяют его упругие константы, при этом дополнительно в той же точке и в том же направлении возбуждают упругие сдвиговые волны двух поляризаций вдоль и поперек направления проката, принимают отраженные волны, измеряют времена τ2, τ3 их распространения, определяют значения параметра деформирования состояния с учетом измеренных времен τ1, τ2, τ3 и упругим константам монокристалла соответствующего материала, а о коэффициенте нормальной анизотропии судят по соотношению

Figure 00000001
. Недостатком способа является невозможность определения плоскостной анизотропии листового материала при повышенных температурах и ее изменение в зависимости от степени деформации.The enterprises often use sheet metal in the form of strips or tapes with a width of less than 80 ... 100 mm. To determine the mechanical properties and anisotropy of sheet metal, GOST 11701-84 “Metals. Tensile test methods for thin sheets or tapes ”, on the basis of which the mechanical and plastic characteristics of the metal are determined from the results of stretching a proportional sample cut along the rolling. According to the test results, the yield strength, tensile strength, elongation, and anisotropy coefficient of the material along the rolling direction are found, while in other directions the anisotropy coefficients are difficult to determine due to the impossibility of cutting proportional samples at different angles relative to the direction of rolling. Determine the planar anisotropy at normal temperature in such materials can, if, for example, be used (see patent No. 2025727, CL G01N 29/00, publ. 12/30/1994) a method for determining the coefficient of normal anisotropy of rolled sheet materials is that elastic longitudinal waves are excited perpendicular to the sheet plane, receive reflected waves at the excitation point and measure the propagation time τ 1 of these waves in the material, determine its elastic constants, while additionally at the same point and at the same in the direction they excite elastic shear waves of two polarizations along and across the rolling direction, receive reflected waves, measure the times τ 2 , τ 3 of their propagation, determine the values of the state deformation parameter taking into account the measured times τ 1 , τ 2 , τ 3 and the elastic constants of the single crystal of the corresponding material , and the coefficient of normal anisotropy is judged by the ratio
Figure 00000001
. The disadvantage of this method is the inability to determine the planar anisotropy of the sheet material at elevated temperatures and its change depending on the degree of deformation.

Плоскостная анизотропия оказывает существенное влияние на стабильность и себестоимость технологического процесса штамповки, как при нормальной, так и повышенной температуре. Наличие плоскостной анизотропии можно определять не только путем испытания на растяжение листового металла, но и с помощью вытяжки круглых заготовок с получением цилиндрического колпака. Если металл обладает плоскостной анизотропией, то после вытяжки в колпаке образуются фестоны, высота которых зависит от плоскостной анизотропии и учитывается при назначении припуска на обрезку. [см. Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семёнов (пред.) и др. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2010. 732 с.:]. Для устранения фестонообразования предлагается использовать профильную заготовку (рисунок 29, стр. 159). Для определения ее размеров используется способ, который заключается в получении с помощью вытяжки цилиндрического колпака, измерению максимальной по фестону hmax и минимальной по впадине hmin высоты колпака и построении графика (рисунок 31, стр. 159). При этом высота фестона определяется зависимостьюPlane anisotropy has a significant impact on the stability and cost of the stamping process, both at normal and elevated temperatures. The presence of planar anisotropy can be determined not only by tensile testing of sheet metal, but also by drawing round billets to obtain a cylindrical cap. If the metal has a planar anisotropy, then after drawing, festoons are formed in the cap, the height of which depends on the planar anisotropy and is taken into account when assigning the cut allowance. [cm. Forging and stamping: Reference: In 4 t. T. 4. Sheet stamping / under the total. ed. S.S. Yakovleva; ed. tip: E.I. Semenov (previous) and others. - 2nd ed., Revised. and additional.- M.: Mechanical Engineering, 2010. 732 p.:]. To eliminate festoon formation, it is proposed to use a profile blank (Figure 29, p. 159). To determine its size, a method is used that consists in obtaining a cylindrical hood by drawing, measuring the maximum at the scallop h max and the minimum at the bottom h min of the cap height and plotting (Figure 31, p. 159). The height of the festoon is determined by the dependence

Figure 00000002
Figure 00000002

где dз, dx - максимальный и минимальный диаметры профильной заготовки, a dм - диаметр рабочего отверстия матрицы вытяжки. Описанный способ построения профильной заготовки можно использовать при вытяжке в условиях нормальной и повышенной температурах не зависимо от ширины полосы или ленты и получать детали типа стакан без образования фестонов. Недостатком способа является возможность определения только наличия плоскостной анизотропии металла, тогда как нельзя узнать механические и пластические свойства листового металла, а также коэффициенты анизотропии в направлениях 0°, 45° и 90° относительно прокатки и учитывать их значения при назначении режимов штамповки.where d s , d x - the maximum and minimum diameters of the profile workpiece, ad m - the diameter of the working holes of the hood matrix. The described method for constructing a profile billet can be used for drawing under normal and elevated temperatures, regardless of the width of the strip or tape, and to obtain glass-type parts without the formation of scallops. The disadvantage of this method is the ability to determine only the presence of planar anisotropy of the metal, while it is impossible to find out the mechanical and plastic properties of sheet metal, as well as the anisotropy coefficients in the directions 0 °, 45 °, and 90 ° relative to rolling and take into account their values when assigning stamping modes.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости определения коэффициентов анизотропии в различных направлениях относительно направления прокатки и механических свойств листового материала независимо от исходной ширины листа, полосы или ленты при нормальной и повышенных температурах испытаний.The objective of the invention is to reduce the complexity of determining the coefficients of anisotropy in different directions relative to the direction of rolling and the mechanical properties of the sheet material, regardless of the initial width of the sheet, strip or tape at normal and elevated test temperatures.

Это достигается за счет того, что по предлагаемому способу испытания листового материала в листе, полосе или ленте вырезают вдоль прокатки плоский образец и испытывают его на растяжение при нормальной или повышенной температурах с определением механических и пластических характеристик, деформации по ширине

Figure 00000003
по толщине
Figure 00000004
коэффициента анизотропии
Figure 00000005
после чего вырубают заготовку-кружок диаметром 100÷150 мм в листе, или диаметром dз=0,9÷0,95 от ширины узкой полосы или ленты, на заготовке-кружке размечают направление прокатки и производят технологические испытания, осуществляя вытяжку цилиндрического колпачка при нормальной или повышенной температурах в матрице с диаметром рабочего отверстия dм=(0,5÷0,6)dз и степенью вытяжки k=1,7÷2,0, определяют визуально по результатам вытяжки наличие фестонов и расположение их относительно направления прокатки, причем, если фестоны расположены вдоль и поперек направления прокатки рассчитывают показатель
Figure 00000006
измеряют высоту фестонов расположенных вдоль прокатки Δh0 относительно впадин, расположенных под углом 45° к направлению прокатки, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000007
и решают уравнение:This is achieved due to the fact that according to the proposed method for testing sheet material in a sheet, strip or tape, a flat sample is cut along the rolling and tested for tension at normal or elevated temperatures with the determination of mechanical and plastic characteristics, deformation along the width
Figure 00000003
by thickness
Figure 00000004
anisotropy coefficient
Figure 00000005
after which they cut the billet-circle with a diameter of 100 ÷ 150 mm in a sheet, or with a diameter d z = 0.9 ÷ 0.95 of the width of a narrow strip or tape, mark the rolling direction on the billet-circle and carry out technological tests by drawing out a cylindrical cap at normal or elevated temperatures in the matrix with the diameter of the working hole d m = (0.5 ÷ 0.6) d s and the degree of drawing k = 1.7 ÷ 2.0, visually determine the presence of scallops and their location relative to the rolling direction visually , and if the scallops are located along and the pope ek calculated rolling direction indicator
Figure 00000006
measure the height of the festoons located along the rolling Δh 0 relative to the depressions located at an angle of 45 ° to the direction of rolling, calculate the diameter
Figure 00000007
and solve the equation:

Figure 00000008
Figure 00000008

в котором известны значения показателя

Figure 00000009
и находят показатель
Figure 00000010
, по которому определяют коэффициент анизотропии
Figure 00000011
, затем измеряют высоту фестонов Δh90, расположенных поперек направления прокатки относительно впадин под углом 135° к прокатке, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000012
решают данное уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000013
и находят показатель
Figure 00000014
, а также коэффициент анизотропии
Figure 00000015
, если фестоны расположены под углом 45° относительно направления к прокатке, то измеряют высоту фестонов Δh45 относительно впадин, расположенных вдоль направления к прокатке, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000016
, определяют показатель
Figure 00000017
, решают данное уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000018
и находят показатель
Figure 00000019
, рассчитывают коэффициент анизотропии
Figure 00000020
, затем измеряют высоту фестонов Δh135 относительно впадин, расположенных поперек прокатки, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000021
и решают данное уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000022
и находят показатель
Figure 00000023
, коэффициент анизотропии
Figure 00000024
.in which the indicator values are known
Figure 00000009
and find the indicator
Figure 00000010
by which the coefficient of anisotropy is determined
Figure 00000011
then measure the height of the festoons Δh 90 located across the rolling direction relative to the depressions at an angle of 135 ° to the rolling, calculate the diameter value
Figure 00000012
solve this equation, in which the indicator is known
Figure 00000013
and find the indicator
Figure 00000014
as well as the anisotropy coefficient
Figure 00000015
if the scallops are located at an angle of 45 ° relative to the direction of rolling, then measure the height of the scallops Δh 45 relative to the depressions located along the direction of rolling, calculate the diameter
Figure 00000016
, determine the indicator
Figure 00000017
, solve this equation, in which the indicator is known
Figure 00000018
and find the indicator
Figure 00000019
calculate the anisotropy coefficient
Figure 00000020
, then measure the height of the festoon Δh 135 relative to the depressions located across the rolling, calculate the diameter value
Figure 00000021
and solve this equation, in which the indicator is known
Figure 00000022
and find the indicator
Figure 00000023
, anisotropy coefficient
Figure 00000024
.

На фиг. 1 приведена схема вырезки плоского образца в полосе или ленте, для растяжения при нормальной, или повышенной температурах;In FIG. 1 is a diagram of the cutting of a flat sample in a strip or tape, for stretching at normal or elevated temperatures;

На фиг. 2 приведен колпак, полученный вытяжкой при нормальной или повышенной температуре из круглой заготовки, который имеет фестоны;In FIG. 2 shows a hood obtained by extracting at normal or elevated temperature from a round billet that has scallops;

На фиг. 3 дан график изменения высоты колпака по фестону и впадине при вытяжке заготовки диаметром dз по которому находится значение dx;In FIG. Figure 3 shows a graph of the change in the height of the hood over the scallop and cavity during the extraction of the workpiece with a diameter of d s which contains the value of d x ;

Способ осуществляется следующим образом. Из полосы или ленты шириной b0 вырезают вдоль прокатки плоский пропорциональный образец (см. фиг. 1) в соответствии с рекомендациями ГОСТ, предназначенный для испытания на растяжение при нормальной или повышенной температурах, проводят испытания на растяжение плоского образца. После испытания образца, в области равномерных деформаций измеряют деформации по ширине

Figure 00000025
и по толщине
Figure 00000026
(в числителе соответственно начальная ширина и толщина, а в знаменателе конечное значение ширины и толщины образца после растяжения), рассчитывают коэффициент анизотропии вдоль прокатки
Figure 00000027
, затем из полосы или ленты шириной b0 вырубают заготовку-кружок, диаметром dз=(0,90…0,95)b0, или из листа диаметром dз от 100 до 150 мм, проводят вытяжку в матрице с рабочим отверстием dм=(0,5÷0,6)dз и получают цилиндрический колпак (фиг. 2) с фестонами и впадинами. Визуально определяют направление образования фестонов и впадин. При этом для большинства листовых металлов возможны два случая: 1 - фестоны располагаются вдоль и поперек направления к прокатке (всего четыре), 2 - впадины располагаются вдоль и попрек направления прокатки, а фестоны под 45° относительно прокатки. В первом случае измеряют высоту фестонов, расположенных вдоль прокатки Δh0, рассчитывают значение минимального диаметра профильной заготовки по зависимости
Figure 00000028
, или находят этот диаметр с помощью графика зависимости высоты стакана по фестонам и впадинам от диаметра заготовки (фиг. 3). По известным значениям коэффициента анизотропии в направлении прокатки R0, диаметра профильной заготовки
Figure 00000029
с помощью уравнения [Обработка давлением анизотропных материалов: Учеб. пособие / С.П. Яковлев, С.С. Яковлев, В.А. Андрейченко; Тул. гос. ун.-т; Тула, 1997. - 330 с.]The method is as follows. A flat proportional specimen (see Fig. 1) is cut out from a strip or tape of width b 0 along the rolling line in accordance with the recommendations of GOST, designed for tensile testing at normal or elevated temperatures, tensile tests of a flat specimen are carried out. After testing the sample, in the area of uniform deformations, deformations are measured in width
Figure 00000025
and in thickness
Figure 00000026
(in the numerator, respectively, the initial width and thickness, and in the denominator the final value of the width and thickness of the sample after stretching), calculate the anisotropy coefficient along the rolling
Figure 00000027
, then from the strip or tape with a width of b 0 cut the blank, a circle with a diameter of d z = (0.90 ... 0.95) b 0 , or from a sheet with a diameter of d z from 100 to 150 mm, carry out an extraction in a matrix with a working hole d m = (0.5 ÷ 0.6) d s and get a cylindrical cap (Fig. 2) with scallops and troughs. Visually determine the direction of formation of festoons and troughs. In this case, for most sheet metals, two cases are possible: 1 - scallops are located along and across the direction to rolling (only four), 2 - troughs are located along and reproach of the rolling direction, and scallops at 45 ° relative to rolling. In the first case, the height of the festoons located along the rolling Δh 0 is measured, the value of the minimum diameter of the profile workpiece is calculated according to the dependence
Figure 00000028
, or find this diameter using a graph of the height of the glass on scallops and troughs on the diameter of the workpiece (Fig. 3). According to the known values of the anisotropy coefficient in the rolling direction R 0 , the diameter of the profile workpiece
Figure 00000029
using the equation [Pressure treatment of anisotropic materials: Textbook. allowance / S.P. Yakovlev, S.S. Yakovlev, V.A. Andreichenko; Tool state un-t; Tula, 1997. - 330 p.]

Figure 00000030
Figure 00000030

определяют показатель ƒв при известном значении показателя

Figure 00000031
и рассчитывают коэффициент анизотропии
Figure 00000032
. Затем измеряют высоту фестонов, расположенных под 90° к направлению прокатки Δh90, рассчитывают значения диаметра
Figure 00000033
, решают данное уравнение, в котором по известной величине показателя ƒв находят показатель
Figure 00000034
, а также коэффициент анизотропии
Figure 00000035
.determine the indicator ƒ in the known value of the indicator
Figure 00000031
and calculate the coefficient of anisotropy
Figure 00000032
. Then measure the height of the festoons located at 90 ° to the rolling direction Δh 90 , calculate the diameter
Figure 00000033
, solve this equation, in which the known value of the indicator показателя in find the indicator
Figure 00000034
as well as the anisotropy coefficient
Figure 00000035
.

Во втором случае при расположении впадин вдоль и поперек прокатки, измеряют высоту фестонов относительно впадин, расположенных вдоль прокатки

Figure 00000036
, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000037
и решают уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000038
, находят показатель ƒф, коэффициент анизотропии
Figure 00000039
, затем измеряют высоту фестонов относительно впадин, расположенных поперек прокатки
Figure 00000040
, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000041
и решают данное уравнение, в котором известен показатель ƒф и находят показатель
Figure 00000042
, коэффициент анизотропии
Figure 00000043
.In the second case, when the troughs are located along and across the rolling, the height of the festoons is measured relative to the troughs located along the rolling
Figure 00000036
calculate the diameter value
Figure 00000037
and solve the equation in which the indicator is known
Figure 00000038
, find the indicator ƒ f , the anisotropy coefficient
Figure 00000039
, then measure the height of the festoons relative to the depressions located across the rolling
Figure 00000040
calculate the diameter value
Figure 00000041
and solve this equation, in which the indicator ƒ f is known and find the indicator
Figure 00000042
, anisotropy coefficient
Figure 00000043
.

Таким образом определяется плоскостная анизотропия материала, механические и пластические свойства листового металла с любой номенклатурой размеров по ширине, при любых температурах штамповки. Уменьшается трудоемкость испытания на растяжение особенно при повышенных температурах за счет троекратного уменьшения количества образцов для растяжения, необходимых для определения коэффициентов анизотропии по известному способу.Thus, the planar anisotropy of the material, the mechanical and plastic properties of the sheet metal with any nomenclature of dimensions in width, at any stamping temperature are determined. The complexity of the tensile test is reduced, especially at elevated temperatures due to a three-fold reduction in the number of tensile samples required to determine the anisotropy coefficients by a known method.

Учет плоскостной анизотропии при разработке технологических процессов вытяжки позволяет обосновать режимы формоизменения и повысить надежность технологии штамповки листовых материалов.Consideration of planar anisotropy in the development of technological processes of drawing allows us to justify the modes of forming and increase the reliability of the technology of stamping sheet materials.

Пример. Определить механические и пластические свойства, а также плоскостную анизотропию ленты из алюминиевого сплава марки АМг6М, нормальной точности в отожженном состоянии, толщиной 1,20 мм, шириной 60 мм. В соответствии с требованиями ГОСТ 11701 «Металлы. Методы испытания на растяжение тонких листов или лент» по схеме на фиг. 1 вырезались плоские образцы (три штуки) вдоль прокатки с начальными размерами по ширине b0=10 мм и толщиной t0=1,20 мм. Рабочая длина образца 25 мм, а общая длина 140 мм. Образцы таких размеров в ленте шириной 60 мм можно ориентировать только вдоль ленты. Плоские образцы подвергали растяжению на испытательной машине в соответствии с требованиями ГОСТ 11701-84 при нормальной температуре. По результатам испытаний на растяжение были определены: условный предел текучести σ0,2=165 МПа, предел прочности σв=265 МПа, относительное удлинение δ5=22%,. По результатам измерения конечной ширины и толщины поперечного сечения растянутого образца в области равномерных деформаций был рассчитан коэффициент анизотропии R0=0,65. Затем из ленты вырубался кружок диаметром dз=56 мм. Вытяжку кружка проводили в матрице с отверстием диаметром 27 мм. При этом степень вытяжки k=2,0. В полученном колпачке под углом 45° к направлению прокатки образовались фестоны, а под углами 0° и 90° впадины. Следовательно, коэффициент анизотропии материала вдоль прокатки меньше, чем под 45° и известен показатель

Figure 00000044
. Высоту фестонов измеряли относительно впадин, расположенных в направлении 0° относительно прокатки: h45=1,8 мм. По уравнению
Figure 00000045
рассчитан минимальный диаметр профильной заготовки
Figure 00000046
. Решением уравнения найдено значение показателя
Figure 00000047
и коэффициент анизотропии
Figure 00000048
, в котором неизвестной величиной является показатель
Figure 00000049
, а известен
Figure 00000050
. Было получено значение ƒф=-0,408, по которому коэффициент анизотропии R45=l,45. Аналогично определялся коэффициент анизотропии под углом 90° относительно прокатки. Для этого определялась высота фестона относительно впадины цилиндрического колпака, расположенной под углом 90° к прокатке h90=1,73, минимальный диаметр профильной заготовки
Figure 00000051
. Решалось уравнение, в котором известным показателем был
Figure 00000052
и находилось значение показателя
Figure 00000053
, коэффициента анизотропии R90=0,67. В большинстве случаев высота всех фестонов в колпачке одинакова. Поэтому поперек прокатки R90=R0. Таким образом способ позволил определить механические и пластические свойства алюминиевого сплава, который используется в виде узкой ленты, шириной 60 мм.Example. Determine the mechanical and plastic properties, as well as the planar anisotropy of the tape from an aluminum alloy of the AMg6M brand, normal accuracy in the annealed state, 1.20 mm thick, 60 mm wide. In accordance with the requirements of GOST 11701 "Metals. Tensile Test Methods of Thin Sheets or Tapes "according to the circuit of FIG. 1, flat samples (three pieces) were cut along the rolling with initial dimensions in width b 0 = 10 mm and thickness t 0 = 1.20 mm. The working length of the sample is 25 mm, and the total length is 140 mm. Samples of such sizes in a 60 mm wide tape can only be oriented along the tape. Flat samples were stretched on a testing machine in accordance with the requirements of GOST 11701-84 at normal temperature. According to the test results of the tensile been identified: yield strength σ 0,2 = 165 MPa, tensile strength σ B = 265 MPa, elongation δ 5 = 22% ,. Anisotropy coefficient R 0 = 0.65 was calculated from the results of measuring the final width and thickness of the cross section of the stretched sample in the region of uniform deformations. Then a circle with a diameter of d z = 56 mm was cut out of the tape. The circle was drawn in a matrix with a hole with a diameter of 27 mm. In this case, the degree of drawing is k = 2.0. In the resulting cap, festoons formed at an angle of 45 ° to the rolling direction, and troughs formed at angles of 0 ° and 90 °. Therefore, the anisotropy coefficient of the material along the rolling is less than at 45 ° and the indicator is known
Figure 00000044
. The height of the festoons was measured relative to the depressions located in the direction of 0 ° relative to rolling: h 45 = 1.8 mm By equation
Figure 00000045
calculated minimum diameter of the workpiece
Figure 00000046
. The solution of the equation found the value of the indicator
Figure 00000047
and anisotropy coefficient
Figure 00000048
in which the unknown value is the indicator
Figure 00000049
is well known
Figure 00000050
. The value ƒ f = -0.408 was obtained, according to which the anisotropy coefficient R 45 = l, 45. The anisotropy coefficient was determined at an angle of 90 ° with respect to rolling. For this, the height of the scallop was determined relative to the depression of the cylindrical cap located at an angle of 90 ° to rolling h 90 = 1.73, the minimum diameter of the profile workpiece
Figure 00000051
. An equation was solved in which the known indicator was
Figure 00000052
and the value of the indicator was found
Figure 00000053
anisotropy coefficient R 90 = 0.67. In most cases, the height of all scallops in the cap is the same. Therefore, across the rolling R 90 = R 0 . Thus, the method made it possible to determine the mechanical and plastic properties of an aluminum alloy, which is used in the form of a narrow tape, 60 mm wide.

Пример 2. Необходимо определить механические и пластические свойства листового титанового сплава ОТ4 при температуре 650° и коэффициенты анизотропии в плоскости листа. Толщина листа 2 мм.Example 2. It is necessary to determine the mechanical and plastic properties of a sheet of titanium alloy OT4 at a temperature of 650 ° and the anisotropy coefficients in the plane of the sheet. Sheet thickness 2 mm.

На основе ГОСТ 9651-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение при повышенной температуре» в листе вырезались вдоль направления к прокатке образцы для испытания на растяжение с размерами по ширине рабочей части b0=10 мм, толщиной t0=2 мм, с длиной рабочей части образца l0=20 мм. Образцы помещались в нагревательное устройство испытательной машины и при скорости перемещения захватов 5 мм/мин подвергались растяжению до разрушения. После испытания на растяжение и остывания измерялись конечные размеры по ширине и толщине в области равномерных деформаций, а также определялись в соответствии с ГОСТ механические и пластические характеристики материала. Установлено, что предел текучести

Figure 00000054
, предел прочности
Figure 00000055
относительное удлинение
Figure 00000056
, коэффициент анизотропии R0=1,25.Based on GOST 9651-84 “Metals. Tensile test methods at elevated temperature ”in the sheet were cut along the direction of rolling samples for tensile testing with dimensions along the width of the working part b 0 = 10 mm, thickness t 0 = 2 mm, with the length of the working part of the sample l 0 = 20 mm. Samples were placed in the heating device of the testing machine and at a speed of movement of the grippers of 5 mm / min were subjected to stretching to failure. After tensile and cooling tests, the final dimensions were measured in width and thickness in the region of uniform deformations, and the mechanical and plastic characteristics of the material were determined in accordance with GOST. It is established that the yield strength
Figure 00000054
, tensile strength
Figure 00000055
relative extension
Figure 00000056
, the anisotropy coefficient R 0 = 1.25.

Для определения наличия плоскостной анизотропии и коэффициентов анизотропии в плоскости листа проведена вытяжка кружка диаметром 100 мм в матрице с рабочим отверстием диаметром 48 мм при температуре вытяжки 650° в условиях изотермической штамповки. В результате был получен цилиндрический колпак с фестонами. При этом фестоны располагались под 0° и 90° относительно направления к прокатке. Высота фестонов составила 2,3 мм. По известной высоте колпачка по впадине, расположенной под углом 45° к прокатке и фестону, расположенному вдоль прокатки, был построен график (фиг. 3) и найден минимальный диаметр профильной заготовки dx=97,7 мм. При решении уравнения при известном показателе

Figure 00000057
находился показатель
Figure 00000058
, коэффициент анизотропии R45=0,72. При равенстве высот всех фестонов, коэффициент анизотропии в поперечном направлении равен коэффициенту анизотропии в продольном направлении. При их неравенстве с помощью графика или расчетным путем определяется другое значение минимального диаметра профильной заготовки dx, а затем решается уравнение при известном значении
Figure 00000059
с нахождением другого значения
Figure 00000060
, по которому находят R90.To determine the presence of planar anisotropy and anisotropy coefficients in the sheet plane, a cup was drawn in a diameter of 100 mm in a matrix with a working hole of 48 mm in diameter at a drawing temperature of 650 ° under isothermal stamping. The result was a cylindrical cap with scallops. In this case, the scallops were located at 0 ° and 90 ° relative to the direction of rolling. The height of the festoons was 2.3 mm. Based on the known cap height in the depression located at an angle of 45 ° to the rolling and scallop along the rolling, a graph was constructed (Fig. 3) and the minimum diameter of the profile billet was found d x = 97.7 mm. When solving the equation with a known indicator
Figure 00000057
there was an indicator
Figure 00000058
, the anisotropy coefficient R 45 = 0.72. If the heights of all festoons are equal, the anisotropy coefficient in the transverse direction is equal to the anisotropy coefficient in the longitudinal direction. If they are not equal, using a graph or by calculation, a different value of the minimum diameter of the profile blank d x is determined, and then the equation is solved with a known value
Figure 00000059
finding another value
Figure 00000060
by which they find R 90 .

Claims (4)

1. Способ испытания листового металла, заключающийся в том, что в листе, полосе или ленте вырезают вдоль прокатки плоский образец шириной b0 и толщиной t0, испытывают его на растяжение при нормальной или повышенной температурах с определением механических и пластических характеристик, деформации по ширине
Figure 00000061
по толщине
Figure 00000062
коэффициента анизотропии
Figure 00000063
отличающийся тем, что вырубают заготовку-кружок диаметром 100÷150 мм в листе, или диаметром d3=0,9÷0,95 от ширины узкой полосы или ленты, на заготовке-кружке размечают направление прокатки и производят технологические испытания, осуществляя вытяжку цилиндрического колпачка при нормальной или повышенной температурах в матрице с диаметром рабочего отверстия dм=(0,5÷0,6)d3 и степенью вытяжки k=1,7÷2,0, определяют визуально по результатам вытяжки наличие фестонов и расположение их относительно направления прокатки, причем, если фестоны расположены вдоль и поперек направления прокатки рассчитывают показатель
Figure 00000064
Figure 00000065
измеряют высоту фестонов, расположенных вдоль прокатки Δh0 относительно впадин, расположенных под углом 45° к направлению прокатки, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000066
и решают уравнение1. The method of testing sheet metal, which consists in the fact that a flat sample of width b 0 and thickness t 0 is cut along a rolling sheet, strip or tape, it is tested for tension at normal or elevated temperatures with the determination of mechanical and plastic characteristics, width deformation
Figure 00000061
by thickness
Figure 00000062
anisotropy coefficient
Figure 00000063
characterized in that they cut the billet-circle with a diameter of 100 ÷ 150 mm in the sheet, or with a diameter of d 3 = 0.9 ÷ 0.95 from the width of a narrow strip or tape, mark the rolling direction on the billet-circle and carry out technological tests by drawing out a cylindrical the cap at normal or elevated temperatures in the matrix with the diameter of the working hole d m = (0.5 ÷ 0.6) d 3 and the degree of drawing k = 1.7 ÷ 2.0, visually determine the presence of scallops and their location relative to the drawing results rolling directions, if festoons are located in l and transversely to the rolling direction is calculated index
Figure 00000064
Figure 00000065
measure the height of the festoons located along the rolling Δh 0 relative to the depressions located at an angle of 45 ° to the direction of rolling, calculate the diameter
Figure 00000066
and solve the equation
Figure 00000067
Figure 00000067
 в котором известны значения показателя
Figure 00000068
и находят показатель
Figure 00000069
по которому определяют коэффициент анизотропии
Figure 00000070
затем измеряют высоту фестонов Δh90, расположенных поперек направления прокатки относительно впадин под углом 135° к прокатке, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000071
решают данное уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000072
и находят показатель
Figure 00000073
а также коэффициент анизотропии
Figure 00000074
in which the indicator values are known
Figure 00000068
and find the indicator
Figure 00000069
which determine the anisotropy coefficient
Figure 00000070
then measure the height of the festoons Δh 90 located across the direction of rolling relative to the depressions at an angle of 135 ° to rolling, calculate the diameter
Figure 00000071
solve this equation, in which the indicator is known
Figure 00000072
and find the indicator
Figure 00000073
as well as anisotropy coefficient
Figure 00000074
 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если фестоны расположены под углом 45° относительно направления к прокатке, то измеряют высоту фестонов
Figure 00000075
рассчитывают значение диаметра
Figure 00000076
Figure 00000077
определяют показатель
Figure 00000078
решают данное уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000079
и находят показатель
Figure 00000080
рассчитывают коэффициент анизотропии
Figure 00000081
Figure 00000082
затем измеряют высоту фестонов Δh135, относительно впадин, расположенных поперек прокатки, рассчитывают значение диаметра
Figure 00000083
и решают данное уравнение, в котором известен показатель
Figure 00000084
и находят показатель
Figure 00000085
, коэффициент анизотропии
Figure 00000086
2. The method according to p. 1, characterized in that if the scallops are located at an angle of 45 ° relative to the direction of rolling, then measure the height of the scallops
Figure 00000075
calculate the diameter value
Figure 00000076
Figure 00000077
determine the indicator
Figure 00000078
solve this equation, in which the indicator is known
Figure 00000079
and find the indicator
Figure 00000080
calculate the anisotropy coefficient
Figure 00000081
Figure 00000082
then measure the height of the festoons Δh 135 , relative to the depressions located across the rolling, calculate the diameter
Figure 00000083
and solve this equation, in which the indicator is known
Figure 00000084
and find the indicator
Figure 00000085
, anisotropy coefficient
Figure 00000086
RU2018120681A 2018-06-04 2018-06-04 Method of testing sheet metal RU2682127C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120681A RU2682127C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method of testing sheet metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120681A RU2682127C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method of testing sheet metal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2682127C1 true RU2682127C1 (en) 2019-03-14

Family

ID=65805646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120681A RU2682127C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method of testing sheet metal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2682127C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU925483A2 (en) * 1980-09-30 1982-05-07 Предприятие П/Я М-5671 Deep drawing method
SU1626122A2 (en) * 1988-12-16 1991-02-07 Ростовский-На-Дону Завод-Втуз При "Ростсельмаш", Филиал Ростовского-На-Дону Института Сельхозмашиностроения Method for determining stampability of sheet metal
RU2025727C1 (en) * 1992-08-13 1994-12-30 Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Method of determination of normal anisotropy sheet rolled stock
WO2004027392A1 (en) * 2002-09-20 2004-04-01 Enventure Global Technology Pipe formability evaluation for expandable tubulars
RU2297296C1 (en) * 2005-12-15 2007-04-20 Тульский государственный университет (ТулГУ) Blanking die set

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU925483A2 (en) * 1980-09-30 1982-05-07 Предприятие П/Я М-5671 Deep drawing method
SU1626122A2 (en) * 1988-12-16 1991-02-07 Ростовский-На-Дону Завод-Втуз При "Ростсельмаш", Филиал Ростовского-На-Дону Института Сельхозмашиностроения Method for determining stampability of sheet metal
RU2025727C1 (en) * 1992-08-13 1994-12-30 Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Method of determination of normal anisotropy sheet rolled stock
WO2004027392A1 (en) * 2002-09-20 2004-04-01 Enventure Global Technology Pipe formability evaluation for expandable tubulars
RU2297296C1 (en) * 2005-12-15 2007-04-20 Тульский государственный университет (ТулГУ) Blanking die set

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Measuring forming limit strains with digital image correlation analysis
Bao Dependence of ductile crack formation in tensile tests on stress triaxiality, stress and strain ratios
Watts et al. On the basic yield stress curve for a metal
Lemu et al. Numerical and Experimental Study of Frictional Behavior in Bending Under Tension Test.
CN104596845A (en) Measuring method for real stress-strain curve of metal welding structure
RU2682127C1 (en) Method of testing sheet metal
JP6543019B2 (en) Evaluation method of corrosion fatigue life of steel
RU2516391C1 (en) Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample
RU2553829C1 (en) Method of metal mechanical testing
RU2339018C1 (en) Method of metal residual life evaluation of operated steel pipes
RU2643698C1 (en) Evaluation method of plane samples deformability manufactured by the method of selective laser sintering
Veenaas et al. Determination of forming limit diagrams for thin foil materials based on scaled Nakajima test
CN110031281B (en) Method for determining steel type
US2735304A (en) toppfb haw
CN105928784A (en) Method for measuring rupture toughness of hot-rolled carbon steel under plane stress
Zhakupov et al. Non-destructive method for determining the mechanical properties of rolled steel
RU2721314C1 (en) Method of determining relative narrowing after fracture
RU2485476C1 (en) Method to assess impact viscosity of highly viscous sheet structural steels
RU2570237C1 (en) Method of determining viscosity of metallic materials
RU2712776C1 (en) Method of estimating mechanical characteristics of deformed metal objects
RU2727068C1 (en) Method for determining limit uniform narrowing
JP4559254B2 (en) Method for evaluating white spot defects in steel
Gerstein et al. Evaluation of micro-damage by acoustic methods
Machalla et al. Evaluation of tensile test for specific polymer
Roth et al. A robust experimental technique to determine the strain to fracture for plane strain tension

Legal Events

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

Effective date: 20200605