RU2775810C1 - Способ определения показателя деформативности материала при производстве прутковых металлоизделий - Google Patents
Способ определения показателя деформативности материала при производстве прутковых металлоизделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775810C1 RU2775810C1 RU2021123635A RU2021123635A RU2775810C1 RU 2775810 C1 RU2775810 C1 RU 2775810C1 RU 2021123635 A RU2021123635 A RU 2021123635A RU 2021123635 A RU2021123635 A RU 2021123635A RU 2775810 C1 RU2775810 C1 RU 2775810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- mpa
- deformability
- index
- production
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract 6
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Abstract
Изобретение относится к области исследования механических характеристик материалов, в частности, оценивающих пластические свойства. Сущность: деформируют прутковые и проволочные металлоизделия волочением, определяют экспериментально осевые остаточные напряжения в поверхностном слое. Показатель деформативности материала рассчитывают по формуле
где σz0 - остаточное напряжение в поверхностном слое металла, МПа; σs - сопротивление деформации металла, МПа; Е - модуль упругости металла, МПа; μ - коэффициент Пуассона; - коэффициент вытяжки; d0, d1 - диаметр изделия до и после прохода волочения соответственно, мм; αB - угол наклона образующей рабочего канала волоки к оси волочения, град. Технический результат: возможность определения показателя деформативности, определяющего пластические свойства металла при производстве волочением прутковых и проволочных изделий.
Description
Изобретение относится к области исследования механических характеристик материалов, в частности, оценивающих пластические свойства.
Известен способ определения предела пластичности металла при прокатке, заключающийся в том, что клинообразный образец прокатывают на гладкой бочке, замеряют относительное деформирование образца в момент появления боковых трещин, по которым судят о пределе пластичности. С целью моделирования натурных деформаций и растягивающих напряжений при прокатке труб клинообразный образец выполняют с боковыми выступами прямоугольного сечения, а о пределе пластичности судят по возникновению трещин на выступах (см. А.С. 349925. G01N 3/28. Семенов О.А., Динник А.А., Воевода В.Д., Усенко В.Н. Способ определения предела пластичности металла при прокатке. - Б.И., 1972, N 26 от 04.09.72).
Недостатком данного способа является невозможность определения характеристик пластичности для прутковых и проволочных изделий.
Известен способ испытания металлов на пластичность, по которому цилиндрический образец деформируют сжатием до появления трещин на боковой поверхности и по степени деформации судят о пластичности. С целью повышения точности результатов испытания путем обеспечения условия, приближенных к плоской деформации, при сжатии образца обеспечивают выдавливание его в кольцевую полость переменной уменьшающейся от центра к периферии высоты Н, определяемой по формуле
где Н0 - высота полости на расстоянии R0 от центра; R0 - внутренний радиус полости, равный радиусу образца; R - текущий радиус полости на высоте Н (см. А.С. 1633329. G01N 3/28. Калпин Ю.Г., Калпина Н.Ю. Способ испытания металлов на пластичность. - Б.И., 1991, N 9 от 07.03.91).
Однако, описанные выше способы не позволяют определить конкретную характеристику, оценивающую пластические свойства металла.
Известно, что для осуществления процесса обработки материалов давлением необходимо затратить определенное количество энергии. Часть этой энергии превращается в тепло, а часть остается в деформированном материале в виде связанной потенциальной энергии остаточных напряжений.
Тепловой эффект пластической деформации определяется величиной Ат (см. Яловой Н.И., Тылкин М.А., Полухин П.И., Васильев Д.И. Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением. - М.: Металлургия, 1973, с. 16):
где А - общее количество энергии, затрачиваемое на пластическое деформирование; АТ - количество энергии, превратившейся в тепло; ηвых - коэффициент выхода тепла.
Коэффициент выхода тепла ηвых для сталей по данным различных авторов (см. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. - М.: Металлургиздат, 1960, Т.2) составляет 0,84-0,94.
Доля энергии А0, которая остается в деформированном изделии в виде потенциальной энергии остаточных напряжений, определяется коэффициентом ψ:
где ψ=1 - ηвых.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения показателя деформативности материала, при котором деформируют осесимметричный образец путем его прессования через коническую матрицу и фиксируют трещину. Осесимметричный образец выполняют переменного сечения, а показатель деформативности материала ψ* рассчитывают по предложенной формуле (Патент RU 2128329 G01N 3/28. Колмогоров Г.Л., Мельникова Т.Е., Курапова Н.А. Способ определения показателя деформативности материала. БИ, 1999, N 9 от 27.03.99). Данный способ выбран в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками предлагаемого решения, - деформирование осесимметричного изделия в коническом инструменте, формирование остаточных напряжений.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что известный способ неприменим для процесса волочением, который широко применяется для производства прутковых изделий. Другим недостатком является то, что при оценке разрушения принят критерий наибольшего напряжения, за который принято окружное напряжение σθ.
Задача изобретения - определение физико-механической характеристики материала, а именно, показателя деформативности, определяющего пластические свойства металла при производстве волочением прутковых и проволочных изделий.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе определения показателя деформативности материала при производстве прутковых металлоизделий, включающем деформирование осесимметричного изделия в коническом инструменте, формирование остаточных напряжений, согласно изобретению деформируют прутковые и проволочные металлоизделия волочением, определяют экспериментально осевые остаточные напряжения в поверхностном слое, а показатель деформативности материала рассчитывают по формуле:
где σz0 - остаточное напряжение в поверхностном слое металла, МПа;
σs - сопротивление деформации металла, МПа;
Е - модуль упругости металла, МПа;
μ - коэффициент Пуассона;
d0, dl - диаметр изделия до и после прохода волочения соответственно, мм;
αВ - угол наклона образующей рабочего канала волоки к оси волочения.
Признаки предлагаемого решения, отличные от прототипа - деформируют прутковые и проволочные металлоизделия волочением, определяют экспериментально осевые остаточные напряжения в поверхностном слое; показатель деформативности материала рассчитывают по формуле (3), включающий все технологические параметры процесса волочения.
Соотношение (3) получено из анализа условий формирования остаточных напряжений в конических волоках, применяемых при волочении.
При производстве осесимметричных изделий волочением возникают окружные σr, радиальные σθ, осевые σz остаточные напряжения (см. Патент RU 2415390 G01 L1. Колмогоров Г.Л., Кузнецова Е.В. Способ определения остаточных напряжений в прутковых и проволочных изделиях. Опубл. 27.03.2011), которые определяются в следующем виде:
где - относительная радиальная координата; R - радиус изделия; - некоторый комплексный параметр, включающий технологические факторы процесса волочения:
где σz0 - остаточное осевое напряжение на поверхности изделия.
Из соотношения (6) следует
Рассматривая совместно соотношения (5) и (7), после преобразований получим
где σz0 - остаточное напряжение в поверхностном слое металла, МПа;
σs - сопротивление деформации металла, МПа;
Е - модуль упругости металла, МПа;
μ - коэффициент Пуассона;
d0, d1 - диаметр изделия до и после прохода волочения соответственно, мм;
αB - угол наклона образующей рабочего канала волоки к оси волочения.
При известном показателе деформативности из выражений (4) определяются остаточные напряжения σr, σθ, σz.
Пример конкретной реализации.
Определение показателя деформативности выполнили при производстве метизной проволоки. Методом послойного снятия Гейна-Бауэра определили осевое остаточное напряжение на поверхности проволоки. Остаточное напряжение оказалось равным 450 МПа. При волочении применялась волока с αB = 6°, коэффициент вытяжки λ = 1,3. Для метизной проволоки Е = 2⋅105 МПа, μ = 0,5, σs = 10 МПа. В результате получили ψ = 1,495⋅10-4.
Claims (9)
- Способ определения показателя деформативности материала при производстве прутковых металлоизделий, включающий деформирование осесимметричного изделия в коническом инструменте, формирование остаточных напряжений, отличающийся тем, что деформируют прутковые и проволочные металлоизделия волочением, определяют экспериментально осевые остаточные напряжения в поверхностном слое, а показатель деформативности материала рассчитывают по формуле
- где σz0 - остаточное напряжение в поверхностном слое металла, МПа;
- σs - сопротивление деформации металла, МПа;
- Е - модуль упругости металла, МПа;
- μ - коэффициент Пуассона;
- d0, d1 - диаметр изделия до и после прохода волочения соответственно, мм;
- αB - угол наклона образующей рабочего канала волоки к оси волочения, град.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775810C1 true RU2775810C1 (ru) | 2022-07-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2128329C1 (ru) * | 1996-07-01 | 1999-03-27 | Пермский государственный технический университет | Способ определения показателя деформативности материала |
RU2276779C1 (ru) * | 2004-09-27 | 2006-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ определения показателя деформативности материала |
CN102042938A (zh) * | 2009-10-22 | 2011-05-04 | 浙江金凯微电子有限公司 | 一种微小金属丝/球可变形性的测量装置及方法 |
RU2580263C2 (ru) * | 2014-08-22 | 2016-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ многократного пластического деформирования осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2128329C1 (ru) * | 1996-07-01 | 1999-03-27 | Пермский государственный технический университет | Способ определения показателя деформативности материала |
RU2276779C1 (ru) * | 2004-09-27 | 2006-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ определения показателя деформативности материала |
CN102042938A (zh) * | 2009-10-22 | 2011-05-04 | 浙江金凯微电子有限公司 | 一种微小金属丝/球可变形性的测量装置及方法 |
RU2580263C2 (ru) * | 2014-08-22 | 2016-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ многократного пластического деформирования осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2772746B1 (en) | Component fracture evaluation device, component fracture evaluation method, and computer program | |
Naizabekov et al. | Structure and mechanical properties of steel in the process “pressing–drawing” | |
Behrens et al. | Potentials of in situ monitoring of aluminum alloy forging by acoustic emission | |
EP3939713B1 (en) | Stretch flange crack evaluation method, metal sheet selection method, press die design method, component shape design method, and pressed component manufacturing method | |
RU2775810C1 (ru) | Способ определения показателя деформативности материала при производстве прутковых металлоизделий | |
Müller et al. | Severe plastic deformation by linear flow splitting | |
JP2015163840A (ja) | 鋼材の腐食疲労寿命の評価方法 | |
RU2324918C1 (ru) | Способ оценки предельной деформации при локальной листовой штамповке | |
Kuznetsova et al. | Analysis of residual stress distribution in rods after drawing process with regard to process variables | |
CN115795873A (zh) | 建立高强度结构钢材料疲劳裂纹扩展速率计算模型的方法 | |
RU2617798C1 (ru) | Способ определения пластичности металлов и сплавов | |
Džugan et al. | SPD processed materials mechanical properties determination with the use of miniature specimens | |
RU2276779C1 (ru) | Способ определения показателя деформативности материала | |
RU2553829C1 (ru) | Способ механического испытания металла | |
Wójcik et al. | Physical simulation of the Mannesmann effect in the rolling process | |
Kowalik et al. | Experimental assessment of the depth of the deformed layer in the roller burnishing process | |
RU2609817C1 (ru) | Способ механического испытания металла | |
CN113125258A (zh) | 一种测量金属材料力学性能的方法 | |
Matviychuk et al. | Construction of curve boundary deformations of metals | |
CN109900560A (zh) | 一种基于锥台形试样的金属材料变形-组织关系测试方法 | |
RU2580263C2 (ru) | Способ многократного пластического деформирования осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий | |
Zhakupov et al. | Non-destructive method for determining the mechanical properties of rolled steel | |
RU2344407C1 (ru) | Способ испытания листовых материалов на двухосное растяжение | |
Angelova et al. | Influence of microstructure on fatigue process in a low carbon steel. Analysis and modelling | |
CN113759090B (zh) | 消除锻造和热处理影响的锻造试验方法 |