Способ определения предела текучести вязкопластичных материалов

Способ определения предела текучести вязкопластичных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ , включаюиош двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя параллельными дисками путем нагружения усилием, величина которого на втор ступени превышает его величину нагружения на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени нагружения в момент начала нагружения второй ступенью, а на второй ступени нагружения - в момент .прекращения вязкопластичного течения, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения класса испытуемых материалов, момент начала нагружения на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравновесного состояния на первой стуfp определяют пени, а предел текучести исходя из соотношения 511 2 2 1 1 (hf-i.f) где F р, величина нагрузки соответственно на первой к второй ступенях нагружения; ь,квазнравновесная толщ11на Ve образца нз первой ступени нагружения; толщина образца в момент прекращения вязкопластичного течения на второй ступени нагружения; объем образца. V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 1141308 А

4(5Ц 6 01 и 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

F„ F2 где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫЛИ (21) 3682199/24 — 25 (22) 02.01.84 (46) 23.02.85. Бюл. М 7 (72) В. П. Ставров и В. П. Сергиенко (71) Гомельский политехнический институт (53) 532.137 (088.8) (56) 1. Ставров В; П., Дедюхин В. Г. и др.

Технологические испытания реактопластов.

М., "Химия", 1981, с. 95-117.

2. Там же, с. 190 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕ—

ЛА ТЕКУЧЕСТИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ МА—

ТЕРИАЛОВ, включающий двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя параллельными дисками путем нагружения усилием, величина которого на второй ступени превышает его -величину нагружения на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени нагружения в момент начала нагружения второй ступенью, а на второй ступени нагружения — в момент ,прекращения вязкопластичного течения, о тЪ л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения класса испытуемых материалов, момент начала нагружения на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравновесного состояния на первой сту-, пени, а предел текучести ь определяют. исходя из соотношения

5/2 1 5 2 . 1ч (i,иг bçè! величина нагрузки соответственно на первой и второй ступенях нагружения; квазиравновесная толщина образца на первой ступени нагружения; толщина образца в момент прекращения вязкопластичного течения на второй ступени нагружения; объем образца.

1 1141

Изобретение относится к технике измерения вязкоцластических свойств материалов и может быль использовано для определения технологических характеристик полимерных высоконаполненных пресс-материалов.

Известен способ определения предела текучести вязкопластичных материалов путем деформирования образца между плоскопараллельными плитами. Согласно этому способу цилющрический образец помещают между 10 плоскопараллельными плитами и сжимают заданным усилием. После окончания вязкопластического течения измеряют толщину полученного диска и вычисляют предел текучести йо формуле !

5 где F — усилие деформнрования;

11 — толщина диска после окончания течения;

Ч вЂ” объем образца (11 °

Недостаток способа состоит в том, что при испытаниях материалов, содержащих вязкопластичное связующее и жесткий наполHHTollb (например, древесноволокнистых и стекловолокнистых пресс-масс), точность измерений оказывается невысокой из-эа неопределенности граничных условий.

Наиболее близким техническим решением ЗО к изобретению является способ определения текучести вяэкопластичных материалов, включающий двухступенчатое формирование сжатием образца между двумя параллельными дисками путем нагружения усилием, 35 величина которого на второй ступени превышает его величину на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени нагружения в момент начала нагружения второй ступени, а на второй ступени нагружения — в момент прекращения вязкопластичного течения.

Этот способ используется для исследования кинетики отверждения термореактивных пресс-материалов цо изменению предела теку- 45 чести (21.

Однако при определении предела текучести по этому способу погрешности измерений также могут превышать допустимые значения, что ограничивает класс испытываемых материалов.

Вторую ступень нагрузки прикладывают после некоторой выдержки на первой ступени. При этом возрастает погрешность измерения предела текУчести, обУсловленная нестабильностью материала. В частности, при испытаниях термореактивных пресс. Материалов типа Аà — 4В при температуре перераЙ2 F 11@2

1 2 2, ч1 ь"- „ а 1 ()

1 2 величина нагрузки соответственно на первой и второй ступенях нагружения; квазиравновесная толщина об- . разца на первой ступени нагружения; толщина образца в момент прекращения вязкопластичного течения на второй ступени нагружения; о объем образца.

ГДе Fi i F2

Предпочтительно нагрузку второй ступени выбирать в 2 — 10 раз большей нагрузки первой ступени.!

Приложение второй ступени нагрузки непосредственно в момент достижения кваэиравновесного состояния на первой ступени. нагрузки, под которым понимают такое состояние, когда изменение толщины образца не превышает 0,05 мм за 5 с, позволяет уменьшить погрешность измерения, обусловленную нестабильностью испытуемого материала. Пренебрегая этой погрешностью, допустимо считать, что ни предел текучести, ни касательные напряжения на поверхности за нромежуток времени между первым и вторым нагружением не изменяются. При действии на контактных поверхностях дисков касательных напряжений о„предел текучести ье связан с заданным усилием F

308 1 ботки (150 С) выдержка в 30 с приводит к погрешности определения предела текучести более 20%.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение класса испытуемых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя плоскопараллельными дисками путем нагружения усилием, величина которого на второй ступени превышает его величину на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени в момент начала нагружения второй ступенью, а на второй ступени нагружения — в момент прекращения вязкопластического течения, момент начала нагружения на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравновесного состояния на первой ступени, а предел текучести .е определяют исходя иэ соотношения

3 и толщиной образца Ъ

1141 объемом Ч отношением

При двух значениях усилия F„и Г и соответствующих им толщинах образца Ь„и

1 а получаются два соотношения вида (3).

Исключая из них неизвестные касательные напряжения „, получаем расчетную фору у (2).

При определении предела текучести по предлагаемому способу результат не зависит от неизвестных касательных напряжений на поверхностях. Следовательно, повышается точность определения предела текучести в тех случаях, когда „4 . А зто неравенство имеет место, в частности, для высоконаполненных пресс-материалов с жестким и крупнодисперсным наполнителем.

Именно для таких материалов известный способ дает недопустимую погрешность, превышающую 10%. Следовательно, применение . предлагаемого способа расширяет класс ис-. пытуемых материалов.

Предложенное отношение нагрузок второй и первой ступеней. (от 2 до 10) является оптимальным с точки зрения погрешностей

Нагрузка на ступени, кН ремя с момента Предел текучести, МПа кончания течения

Опыт

Известный способ с использованием формулы (1) на 11 ступени нагружения

Предлагаемый пособ с исматериала на 1 сту ени нагрузки до ачала приложения

1 ступени нагрузки, с ользованим формулы (2) 12

0,898

0,693

2 8

0,922

1,180

1,659

3 8

4 8

5 8

6 8

7. 8

8 15

9 8

10 10

30

1,996

0,897

0,612

1,105.1,211

80

0,863

0,337

1,340

80

1,473

0,909

0,427

0,608

0,578

0,878

0,313 н - Ч (2Ч 3 ГЛ Ь

308 измерений. При (Г,, (2 толщины образца и Ь„ различаются менее, чем вдвое, поэтому с учетом степеней 1, и 1 В фор» муле (2), относительная погрешность оценки „превышает 10%. При F„(F> ) 10 погрешность определения предела текучести также возрастает иэ-за относительно малов. толщины образца на второй ступени нагруження и возрастающего вследствие этого различия касательных напряжений на границе при первой и второй ступенях нагружения.

Пример. Определяли предел текучести древесно-полимерного материала состава мас.%: опилки березовые 47; нить капроновая 20; жидкость кремнийорганическая—

3; связующее ЛВС вЂ” 1 30 путем деформирования цилиндрического образца объемом

10 см, между плоскопараллельными плитами при температуре, 15МЗ С. Образец нагружали двумя ступенями нагрузки, толщины образца измеряли индикатором часового типа. Значения усилия, промежутков времени до начала приложения второй ступени нагрузки после прекращения вязкопластичного течения на первой ступени, а также значения предела. текучести, найденные по предлагаемому способу приведены в табли це..

1141

308

Составитель В. Вощанкин

Техред О.Неце Корректор С. Черни

Редактор А. Шишкина

Тираж, 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская .наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 487/31

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Значения предела текучести, найденные по предлагаемому способу (опыты 2, 4, 6, 8 и

10), различаются не более чем на 10%. При испьпаниях по известному способу, прн нагружении второй ступенью после выдержки ис- 5 пытываемого образца под нагрузкой 1030 с (опьпа 3, 5, 7) и при расчете предела текучести по известной формуле (1) отличие предела текучести значительно превышает 10%, а в ряде случаев (опыты 3 и 10)10 значения показателя различаются в 6 раз.

Увеличение различия значения предела теку; чести наблюдается и при нарушении предложенного соотношения нагрузок в предлагаемом способе (опыты 1 и 9). В этом случае значения предела текучести, расчитанные по формуле (2), различаются на 20 — 25%.

Применение предлагаемого способа обеспечивает более высокую точность измерения предела текучести, особенно при испытаниях полимерных пресс-материалов с жестким наполнителем, а это дает воэможность более точно назначать технологические режимы переработки, зависящие от предела текучести, повысить качество изготовления изделий, снизить износ пресс-форм и расход пресс-материалов.