ИЗУЧЕНИЕ ПЛАСТОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА С ПОМОЩЬЮ МОДУЛЕЙ СИСТЕМЫ GLEEBLE 3800

STUDY OF PLASTIC METERING CHARACTERISTICS OF MATERIAL WITH THE MODULES OF THE GLEEBLE 3800 SYSTEM

Alexey Shestopalov

2-year student of the master's degree, department of physical metallurgy Lipetsk State Technical University,

Russia, Lipetsk

Leonid Medvedko

2-year student of the master's degree, department of physical metallurgy Lipetsk State Technical University,

 Russia, Lipetsk

АННОТАЦИЯ

В работе представлено описание пластометрических испытаний материала с помощью модулей системы GLEEBLE 3800.

ABSTRACT

In the work description of the plastometric tests of the material using the GLEEBLE 3800 system modules.

Ключевые слова: пластичность материала; деформация.

Keywords: plasticity of the material; deformation.

В обширном экспериментальном материале, связанном с тестированием пластифицирующего напряжения и пластичности металлов и сплавов, важную роль играют пластометрические испытания, выполненные с использованием торсионных, кулачковых, сжимающих и растягивающих пластизометров. Приборы такого типа позволяют проводить испытания реологических свойств деформированных металлов не только в широком диапазоне термомеханических параметров, но и учитывать способ развития (разной траектории развития) деформации во времени [1].

Одна из важнейших причин использования физических симуляций - экономия времени и денег. Другие методы полагаются на частичный ответ или не передают достаточную информацию из тестов для выполнения фактического процесса. Моделирование процессов с помощью GLEEBLE 3800 может быть успешно использовано для различных материалов и процессов с документированным успехом и значительной экономией.

Хотя физическое моделирование требует физического тестирования, ключевым отличием является то, что физическое моделирование с использованием GLEEBLE 3800 для сопоставления реальных процессов в лабораторном масштабе проводится таким образом, что генерируются данные, которые могут быть использованы для решения реальных проблем, например, прокатного стана [2]. Часто физическое моделирование должно выполняться в несколько этапов, затем эти данные могут быть объединены для точного прогнозирования модели, которая может использоваться для задания рабочих параметров при выполнении тестов.

Рисунок 1. Основные элементы системы GLEEBLE 3800

Система GLEEBLE 3800 состоит из четырех основных модулей:

• Модуль PocketJaw;
• Модуль Hydrawedge;
• Модуль MaxStrain;
• Торсионный модуль.

 Все они имеют одинаковые схемы и различаются только в типе деформации.

Модуль PocketJaw является наиболее функциональным. Он выполняет растяжение и сжатие образца в условии плоской деформации. Он характеризуется также самым высоким уровенем нагрева (10 000 °C/с для углеродистых стальных стержней диаметром 6 мм и длиной 15 мм) и охлаждением образца. Это позволяет моделировать процессы плавления и кристаллизации. Для проведения экспериментов на растяжение и сжатие при повышенной температуре выполняют дилатометрические испытания.

Во время работы на модуле могут быть использованы образцы различных конфигураций. В зависимости от целей эксперимента, вида опыта и технических возможностей можно использовать образцы любой конфигурации.

Модуль PocketJaw имеет следующие технические характеристики и особенности:

• Максимальная скорость нагрева - до 10000 °С/сек;

• Максимальная скорость охлаждения – до 10000 °С/сек;

• Сила - 200 кН;

• Предел прочности на разрыв - до 10 кН;

• Максимальная температура - 1750 °С;

• Контроль деформации - в двух направлениях;

• Контроль температуры – четырёхканальный.

Рисунок 2. Испытание на модуле PocketJaw

Модуль Hydrawedge позволяет выполнять испытания на одноосное сжатие и испытания на сжатие в плоском стане деформации. Эти процессы могут быть использованы для изучения условий деформации, связанной с прокаткой.

Рисунок 3. Рабочий модуль камеры Hydrawedge

Модуль Hydrawedge обеспечивает отличные экспериментальные характеристики двумя способами:

• Предел текучести - классическое испытание на одноосную деформацию, при котором образец сжимается между двумя бойками. Для стандартного эксперимента требуется цилиндрический образец с размерами L = 12 мм; d = 10 мм для горячего процесса и L = 10 мм; d = 6 мм для холодного процесса;
• Плоская деформация - характерной особенностью этого типа процесса является постоянный контакт с поверхностью во время деформации.

Модуль MAXStrain представляет собой мобильный блок, предназначенный для использования с системой GLEEBLE 3800. Он был разработан, чтобы обеспечить очень высокие значения пластической деформации с точно контролируемой температурой образца при быстрым, повторным и разнонаправленным сжатием материала. Устройство сконструировано на основе двух выровненных балок, между которыми установлен вакуумный резервуар. Этот набор размещен на подвижной раме, которая позволяет свободно подключать и отключать основной модуль устройства. Двойные горизонтальные балки в сочетании со встроенными направляющими - это очень стабильное конструктивное решение, которое обеспечивает достаточную жесткость устройства во время работы.

Рисунок 4. Образец во время обработки при повышенной температуре

Торсионный модуль применяется для испытаний на кручение. Он производит деформацию образцов путем скручивания в одном направлении, с возможностью применения осевой нагрузки. Исследования на кручения позволяют выполнять физическое моделирование в широком диапазоне условий деформации, скорости деформации, а также при повышенных температурах и холоде. Основные технические параметры модуля:

• Максимальное количество оборотов: 90;
• Максимальное растягивающее усилие: 9 кН;
• Максимальная температура: 1750 °C;
• Максимальная крутильная нагрузка: 1500 фунтов;
• Скорость вращения: до 1500 об/мин.

Список литературы:

1. Gronostajski Z.: Analiza wyznaczania naprężenia uplastyczniającego w próbie skręcania. Rudy i Metale Nieżelazne, 1999, nr 5, s. 236 - 242.
2. GLEEBLE systems. Badania wlasnosci mechanicznych materialow i fizyczne symulacje procesow metalurgicznych. 2014.