Образец для определения энергоемкости материала при испытании растяжением
Полезная модель относится к механическим испытаниям. Образец для определения энергоемкости материала при испытании растяжением, содержит на рабочей части измерительную шкалу. Шкала выполнена в виде наклеенной на поверхность образца многослойной самоклеющейся пленки. На рабочий слой пленки нанесена сетка окружностей одинакового диаметра. Технический результат: снижение трудоемкости, упрощение определения величины энергоемкости материала и повышение точности измерений.
Полезная модель относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения служебных и технологических свойств металлических материалов и сплавов.
Известен образец для определения энергоемкости материала при испытании растяжением (см. разделы 1, 2, и приложение 3 ГОСТ 23.218 «Обеспечение износостойкости изделий. Метод определения энергоемкости при пластической деформации материалов»).
Известный образец является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).
На рабочей (продольной) части данного образца выполняют измерительную шкалу в виде прямоугольных отпечатков от вдавливания индентора твердомера (алмазной пирамидки) по всей длине рабочей части с шагом 1 мм и с ориентацией одной из диагоналей всех отпечатков строго вдоль линии действия растягивающей нагрузки и измеряют длины этих диагоналей. Для выполнения разметки твердомер оснащается специальным устройством.
После завершения растяжения производятся повторно измерения длины этих же диагоналей.
Результаты предварительных и повторных измерений диагоналей используются для построения графика распределения деформаций по рабочей длине образца, которые рассчитываются по формуле:
где 
0 - размер диагоналей до испытания;
- размер диагоналей после испытания.
Измерения 0 требуется производить на каждом испытуемом образце, поскольку эта величина зависит от твердости испытуемого материала.
График распределения деформаций необходим при определении величины энергоемкости.
Для его построения фактически требуется произвести не менее 10 (в зависимости от размеров рабочей длины образца) измерений 0 и .
Таким образом, к недостаткам известного образца следует отнести значительную трудоемкость и сложность определения величины энергоемкости, а также относительно невысокую точность измерений, обусловленную возможным отклонением ориентации диагонали некоторых отпечатков индентора от направления растягивающей нагрузки.
Техническим результатом полезной модели является снижение трудоемкости, упрощение определения величины энергоемкости материала и повышение точности измерений.
Указанный технический результат достигается тем, что в образце для определения энергоемкости материала при испытании растяжением, содержащем на рабочей части измерительную шкалу, согласно полезной модели, измерительная шкала выполнена в виде наклеенной на поверхность образца многослойной самоклеющейся пленки, на рабочий слой которой нанесена сетка окружностей одинакового диаметра.
Использование многослойной самоклеющейся пленки с сеткой окружностей исключает трудоемкую процедуру разметки шкалы на образце и значительно упрощает измерение деформаций, поскольку окружности не требуется ориентировать вдоль линии действия растягивающей нагрузки, что также повышает точность измерений.
Указанная выше совокупность существенных признаков полезной модели на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".
Заявляемая полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 показан рабочий слой многослойной самоклеющейся пленки с сеткой окружностей;
- на фиг.2 представлена схема нанесения пленки на рабочую поверхность образца;
- на фиг.3 представлен график распределения деформаций по длине рабочей части образца.
На фиг.2 графических материалов приняты следующие обозначения:
1 - прозрачный предохранительный слой многослойной самоклеющейся пленки;
2 - рабочий (основной) слой;
3 - слой клея;
4 - слой из противоклейкой бумаги;
5 - удаление противоклейкой бумаги;
6 - испытуемый образец.
На рабочей продольной части образца 6 для определения энергоемкости материала при испытании растяжением выполнена измерительная шкала в виде наклеенной на поверхность образца многослойной самоклеющейся пленки с сеткой окружностей одинакового диаметра (см. фиг.1).
Многослойная самоклеющаяся пленка включает (см. фиг.2) наружный прозрачный предохранительный слой 1, рабочий слой 2 с нанесенной на него сеткой окружностей одинакового диаметра, слой клея 3 и слой 4 из специальной противоклейкой бумаги, предохраняющей слой клея от высыхания.
Энергоемкость материала при испытании образца растяжением с использованием заявляемой полезной модели определяют следующим образом (пример конкретного, одного из возможных, варианта исполнения).
Изготавливают плоский образец листовой стандартной стали в соответствии с ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».
Предварительно поверхность образца обрабатывают растворителем для удаления загрязнений.
Перед испытанием образца на растяжение на его рабочую часть наклеивают самоклеющуюся пленку, на рабочий слой которой нанесена сетка окружностей диаметром 2,5 мм (см. фиг.1).
Перед собственно наклеиванием из листа пленки вырезают полоску, размер которой соответствует размеру рабочей части образца. Процесс наклеивания пленки на образец показан на фиг.2. С одного конца полоски отделяют участок противоклейкой бумаги 4, в результате чего обнажается участок клеевого слоя 3 шириной ~10 мм. Простым нажатием пальца этот участок приклеивают к соответствующему месту образца, после чего пленку изгибают так, как показано на фиг.2. Это позволяет продолжать наклеивание пленки с одновременным удалением всей противоклейкой бумаги (позиция 5 на фиг.2). Желательно использовать пленку, в которой материал пленки и состав клея специально подобраны такими, чтобы растяжение нанесенной пленки происходило синхронно растяжению образца.
По завершении наклеивания пленки производят испытание образца растяжением, после чего измеряют деформации на различных участках образца, по величине которых судят об энергоемкости материала образца.
Деформации на различных участках рассчитывают по формуле:
где: d - диаметр окружностей недеформированной пленки;
D - длины больших осей эллипсов, в которые превращаются окружности после завершения испытаний.
На фиг.3 представлен график распределения деформаций по рабочей длине на одной из частей разорванного образца, на котором точками обозначены результаты измерений локальных удлинений.
Нанесение измерительной шкалы с помощью многослойной самоклеющейся пленки может выполняться как на плоских, так и на цилиндрических испытуемых образцах, изготовленных из любых металлических материалов.
Образец для определения энергоемкости материала при испытании растяжением, содержащий на рабочей части измерительную шкалу, отличающийся тем, что измерительная шкала выполнена в виде наклеенной на поверхность образца многослойной самоклеющейся пленки, на рабочий слой которой нанесена сетка окружностей одинакового диаметра.
