Вы здесь

Вплив швидкості на робочі параметри процесу деформування пористих заготовок у відкритих і закритих об'ємах.

Автор: 
Кравцова Юлія Вікторівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U003399
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор материала и подготовка образцов

Исходя из задач, поставленных в разделе 1, для анализа макроскопического поведения пористых тел при различных скоростях деформации и экспериментальной оценки влияния режима нагружения на изменение пористости и сопротивления деформированию проводили экспериментальные исследования на одноосное сжатие предварительно спрессованных цилиндрических образцов с различной исходной пористостью.
Для изучения процессов пластического течения пористого материала при одноосном сжатии и анализа влияния скорости деформации использовали порошок стабилизированный медный марки ПМС-1 (ГОСТ 4960-75), получаемый электролитическим методом, имеющий дендритную форму частиц и с номинальной их величиной 0,1 мм, следующего химического состава:
Таблица 2.1
Химический состав исследуемого материала
МаркаМедь,
не менее, %Примеси, не более, %Влага,
не более, %ЖелезоСвинецМышьякСурьмаКислородСернокислые соединения металлов в пересчете на ион SO4 ПМС-199,50,020,050,0050,010,300,010,05
Выбор стабилизированного медного порошка марки ПМС-1 для изготовления пористых образцов обоснован тем, что вне зависимости от условий деформирования, в том числе и при разогреве образца, медь сохраняет свою однофазную структуру, не претерпевая полиморфных превращений.
Насыпная плотность порошка составила 1,7 г/см3, что соответствует нормам, указанным в ГОСТ 4960-75. Перед приготовлением навесок порошок просеивался на вибросите сквозь сетку 0045 К (ГОСТ 3584-73). Взвешивание навесок производили на весах ВЛКТ - 500 (ГОСТ 24104-88) с точностью г.
Образцы для испытаний на одноосное сжатие получали методом двустороннего прессования на испытательной машине усилием 100 кН и последующим спеканием в вакуумной печи сопротивления СНВЭ 1,3.1/16 ИЗ при температуре 9600С в течение одного часа. Охлаждение производили вместе с печью. Размеры образцов после спекания составили Oмм.
Двухстороннее прессование порошка 3 осуществляли за счет свободного перемещения матрицы 2 на резиновой подкладке 5 одновременно с верхним пуансоном 1 при неподвижном нижнем пуансоне 4 (рис. 2.1). Для каждой серии экспериментов путем варьирования массы навески в интервале 6,1 - 4,8 г при постоянстве геометрических размеров образцов были изготовлены партии образцов с различной начальной пористостью - 6, 10, 13, 15 и 20%. Для этого прессование осуществляли "на упор" с помощью ограничительного кольца 6 (рис. 2.1). Усилие прессования составило 45 - 16 кН соответственно.

2.2. Методика определения физико-механических свойств пористого материала при статическом нагружении

Пористый материал имеет весьма сложную структуру, в которой из конгломерата частиц порошка, в своей совокупности образующих твердую фазу выделяют фазу пор. Для оценки физико-механических характеристик чаще всего используют результаты механических испытаний, полученных путем простого нагружения, из них одноосные схемы - растяжение, сжатие, а также двух- и трехосные - сжатие в матрице с жесткими гладкими стенками, радиальное обжатие, гидромеханическая осадка, всестороннее сжатие и др.
Рис. 2.1. Принципиальная схема двустороннего прессования:
1 - верхний пуансон; 2 - матрица; 3 - металлический порошок; 4 - нижний пуансон; 5 - резиновая подкладка; 6 - ограничительное кольцо

В технологических процессах получения изделий из пористых заготовок большое распространение получили схемы, в которых заготовка испытывает сжимающие нагрузки и на начальных стадиях деформирования осаживается свободно.
Поэтому для исследования процесса пластического течения пористого материала нами выбрана схема одноосного сжатия между гладкими плитами, при которой в процессе нагружения происходит свободное формоизменение и неограниченный рост степени деформации вплоть до разрушения образца.
Испытаниям на одноосное сжатие подвергали образцы диаметром 7,8 мм и высотой 15 мм с исходной пористостью 6, 10, 13, 15 и 20%. Для снижения эффектов трения на контактных поверхностях использовали пленку фторопласта толщиной 0,12 мм.
Эксперименты по одноосному сжатию при статическом деформировании проводили на испытательной машине ZD-4 с максимальным усилием 40 кН, которая оснащена маховиком с лимбом, позволяющим устанавливать различные скорости нагружения. В процессе деформирования записывали индикаторную диаграмму сжатия в масштабе 5:1. Сжатие осуществляли до степени относительной деформации 5-30%. Пример индикаторной диаграммы сжатия в координатах усилие - перемещение показан на рис. 2.2.
Для изучения эволюции пористости при одноосном сжатии образцы с различной исходной пористостью деформировали до фиксированных значений степени деформации. После этого производили замеры высоты и диаметра образца микрометром МК-25-1 (ГОСТ 6507-90) с точностью мкм и гидростатическим взвешиванием согласно ГОСТ 18898-89 определяли текущее значение плотности образца, а по формуле (1.4) рассчитывали соответствующее значение пористости . Для каждой пары параметров - пористость, скорость деформации было продеформировано по 18 образцов из расчета по три образца на каждую степень деформации.
На рис. 2.3 представлены кривые изменения пористости в функции от степени деформации, полученные путем статистической обработки экспериментальных данных с использованием стандартного программного пакета STATISTICA. Достоверность аппроксимации составила .

Рис. 2.2. Индикаторная диаграмма сжатия

Рис. 2.3. Изменение пористости при сжатии
После статистической обработки полученных диаграмм сжатия строили кривые упрочнения пористой меди в координатах напряжение течения истинная деформация . Деформирующее напряжение рассчитывали по методике, предложенной авторами [52], с учетом внешнего формоизменения образца при сжатии и изменения пористости по формуле:
(2.1)
где - нагрузка, Н;
- начальная площадь поперечного сеч