Способ повышения конструкционной прочности материалов
Патент 2103383
Авторы
Классы МПК
Способ повышения конструкционной прочности материалов
Реферат
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиа, судо- и машиностроении. Предлагаемый способ позволяет повысить конструкционную прочность цилиндрических деталей, изготавливаемых из термических незакаливаемых металлов. Для этого заготовку растягивают пластическим деформированием до накопленной деформации, определяют по заданной величине предела текучести. 1 ил.
Изобретение относится к обработке металлов давлением применительно к повышению конструкционной прочности материалов пластическим деформированием и может быть использовано в авиа, судо- и машиностроении.
Известен способ повышения прочности материалов при комнатной температуре, согласно которому цилиндрическую заготовку из упрочняемого материала растягивают пластически, а затем пластически сжимают в направлении, противоположном растяжению. При этом растягивают заготовку до накопленной деформации e в пределах критической eкр, соответствующей началу образования шейки, а сжимают до накопленной деформации, при которой проявляется первая стадия деструкции [1]. Однако по данному способу нельзя установить изменение предела текучести на сжатие тс материала, продеформированного по указанному циклу нагружения заготовки в направлении, перпендикулярном оси последней, необходимого для оценки несущей способности упрочненных деталей. Изобретение направлено на увеличение предела текучести на сжатие тс в направлении, перпендикулярном оси цилиндрических деталей, на основе задания накопленной деформации e при растяжении их заготовок. Это достигается тем, что, как и в известном способе, заготовку в виде цилиндра растягивают пластическим деформированием до накопленной деформации е в пределах критического значения, и по заданной величине предела текучести тс деформацию e определяют из следующего соотношения: где (e) = 0,2/p(e) - параметр, характеризующий эффект Баушингера [3], и равный отношению условного предела текучести при сжатии 0,2 (с допуском на пластическую деформацию 0,002) предварительно растянутого образца до деформации e к напряжению растяжения p (e) при этой деформации. Кривую течения и функцию (e) в этом соотношении аппроксимируют соответственно в виде: где A, n, eo, o, c - характеристики материала, определяемые статической обработкой опытных значений и . Из соотношения (1) следует, что с увеличением деформации растяжения e предел текучести тс монотонно возрастает. При e=0 предел текучести тс становится равным пределу текучести пластически недеформированного материала - т. Установлено [2, 3] , что начально-изотропный материал при его пластическом деформировании становится из-за эффекта Баушингера анизотропным. В связи с этим коэффициент (e) < 1, а предел текучести на сжатие (тс) и растяжение (тр) в поперечном направлении предварительно растянутых до накопленной деформации e цилиндрических заготовок будет отличаться друг от друга. Согласно работе [2] можно получить также соотношение для расчета указанного предела текучести на растяжение Из сопоставления выражений (1) и (4) следует неравенство тр < тс. Для изотропно упрочняющихся (e)= 1, и из указанных соотношений получают тр = тс. Предлагаемый способ увеличения предела текучести на сжатие металлов подтверждается следующим примером исполнения. Для испытаний на растяжение были изготовлены цилиндрические образцы согласно ГОСТ 1497-84 диаметром 18 мм и рабочей длиной 120 мм из стали 13 H A со следующими характеристиками, определенными статистической обработкой опытных данных: A=800 МПа; n=0,2; e0=0,0063; o =0,42; c=-100; т=290 МПа; eкр=0,2. Опытные значения тс получены по данным испытаний на сжатие коротких образцов размером 8х8х12 мм, изготовленных из пластически растянутых до различных степеней деформации e образцов. При этом значения тс определялись по методике, изложенной в работе [4]. На чертеже представлены: сплошная линия - предел текучести на сжатие тс, рассчитанный по соотношению (1); штриховая линия - опытная кривая измерения тс. Из приведенных данных следует, что при деформации растяжения e=0,2 превышение фактического значения предела текучести тс относительно его исходного значения т составляет 55%. Расчетные данные отличаются от фактических в пределах 5%. Таким образом, предлагаемый способ увеличения предела текучести на сжатие тс достаточно точно подтверждается экспериментом и, в связи с этим, использование его в промышленности позволит повысить конструкционную прочность многих цилиндрических деталей, изготавливаемых из термически незакаливаемых металлов. Применение его в качестве дополнительной технологической операции, например при изготовлении подшипников скольжения, даст возможность повысить их конструкционную прочность. Источники информации 1. Авт. св. СССР N 1553565 МКИ C 21 D 7/00, 30.03.90 г. БИ N 12 (прототип). 2. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом. Изв. АН СССР, МТТ, 1976, N 6, с. 120-129. 3. Дель Г. Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978, с. 23-36. 4. ГОСТ 25.503-80. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. Введен с 02.02.81.Формула изобретения
Способ повышения конструкционной прочности металлов, обладающих эффектом Баушингера, включающий осевое растяжение заготовки до накопленной пластической деформации е в пределах критической деформации, отличающийся тем, что по заданной величине предела текучести тс деформацию е определяют из следующего соотношения где (e) = A(eo + e)n - кривая течения материала; (e) = o + (1 - o)exp(ce) - характеризующий эффект Баушингера параметр, содержащий характеристики материала А, n, ео, o, с.РИСУНКИ
Рисунок 1