Способ определения ударной вязкости композиционных материалов
METHOD FOR DETERMINING THE IMPACT STRENGTH OF COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности анализа механических свойств и причин разрушения. При определении ударной вязкости композиционных материалов, возникает проблема изготовления испытуемых образцов общепринятого вида. В связи с чем возникает необходимость находить способы изготовления испытуемых образцов таким методом, который позволит определить ударную вязкость без каких-либо погрешностей.
Известен способ определения ударной вязкости композиционных материалов, по Изоду, представляющий собой ударное разрушение консольно закрепленного образца (ГОСТ Р57715-2017, пункт 6).
Недостатками этого способа является то, что для испытания требуются образцы определенного размера, получение которых, методами порошковой металлургии затруднено, по причине того, что получаемые прессовки зависят от размеров пресс-формы, что не позволяет унифицировать получаемые образцы.
Известен способ определения ударной вязкости, представляющий собой метод испытания, путем разрушения испытуемого образца, путем удара молота - копра, по равномерно закрепленному образцу (ГОСТ 9454-78, пункт 1.2).
Недостатками прототипа является то, что получаемые значения ударной вязкости искажаются за счет того, что молот копра затрачивает дополнительную энергию на разрушение подложки, на которой расположен образец.
Задача заявляемого решения - разработка способа, позволяющего определять истинную ударную вязкость композиционного материала, в частности, цилиндрической прессовки, без погрешностей, вносимых узлами, обеспечивающими крепления прессовки на испытательный стенд.
Технический результат - представляет собой получение данных об уровне ударной вязкости композиционных материалов, без погрешностей, вносимых испытательным оборудованием.
Технический результат достигается тем, что для проведения испытания на ударную вязкость применяется особый образец состоящий и двух оправок и испытуемого композиционного материала, который припаивается к оправкам, что обеспечивает проведение испытания на самом образце, исключая ударную вязкость самих оправок.
Способ представляет собой изготовление двух оправок (фиг. 1). Оправки изготавливаются из стали 45 и отожженных, с целью получения твердости 82 HRB. Длина оправки составляет не менее 60 мм, высота 15 мм. На оправке производится проточка шириной 5 мм, на глубину до 10 мм, предназначенная для установки испытуемого образца. Испытуемые образец, при помощи кондуктора (фиг. 2) припаивается к оправкам, при помощи флюса и припоя. Кондуктор представляет собой направляющую, ограниченную двумя стенками, длина которой составляет не менее 70 мм, а ширина 22 мм. Толщина стенок кондуктора составляет 2 мм для глухой стенки и 6 мм для стенки, в которой расположены отверстия, под резьбу М5х0,5. Оправки крепятся в кондукторе при помощи двух винтов М5. Пайка считается успешной, в случае если разрушение образца происходило вне ее зоны. Фотография образца, после пайки представлена на фиг. 3. Определение ударной вязкости производится согласно формуле:
где U – работа, затраченная на разрушение образца [кгс*см];
2
S – площадь разрушенного образца [см].
Для реализации способа последовательно выполняются операции:
1. Изготовление двух оправок из стали 45 и последующая термическая обработка, включающая в себя полный отжиг;
2. Установка оправок и испытуемого образца в паяльный кондуктор;
3. Пайка образца при помощи флюса и припоя, подбираемого в зависимости от химического состава прессовки
4. Установка спаянного испытуемого образца в копер и разрушение;
5. Расчет ударной вязкости, согласно формулам.
Предложенный способ позволяет повысить точность определения ударной вязкости, полностью исключая погрешность, вносимую затратой энергии на разрушение материала оправки.