Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків
Розроблено методику та експериментальне обладнання для проведення випробувань дискових мікрозразків. Експериментально апробовано методику на зразках зі сталі 45. Проведено порівняльний аналіз відомих методик визначення умовної границі плинності за діаграмами продавлювання дискових мікрозразків. Разр...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы прочности |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173324 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків / В.В. Харченко, А.Г. Макаєв, О.А. Каток, В.В. Бухановський, А.В. Богомолов // Проблемы прочности. — 2015. — № 3. — С. 32-38. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173324 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Харченко, В.В. Макаєв, А.Г. Каток, О.А. Бухановський, В.В. Богомолов, А.В. 2020-11-30T17:10:39Z 2020-11-30T17:10:39Z 2015 Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків / В.В. Харченко, А.Г. Макаєв, О.А. Каток, В.В. Бухановський, А.В. Богомолов // Проблемы прочности. — 2015. — № 3. — С. 32-38. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173324 539.53:620.178.15 Розроблено методику та експериментальне обладнання для проведення випробувань дискових мікрозразків. Експериментально апробовано методику на зразках зі сталі 45. Проведено порівняльний аналіз відомих методик визначення умовної границі плинності за діаграмами продавлювання дискових мікрозразків. Разработаны методика и экспериментальное оборудование для проведения испытаний дисковых микрообразцов. Экспериментально опробовано методику на образцах из стали 45. Проведен сравнительный анализ известных методик определения условной границы текучести по диаграммам продавливания дисковых микрообразцов. uk Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків |
| spellingShingle |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків Харченко, В.В. Макаєв, А.Г. Каток, О.А. Бухановський, В.В. Богомолов, А.В. Научно-технический раздел |
| title_short |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків |
| title_full |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків |
| title_fullStr |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків |
| title_full_unstemmed |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків |
| title_sort |
експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків |
| author |
Харченко, В.В. Макаєв, А.Г. Каток, О.А. Бухановський, В.В. Богомолов, А.В. |
| author_facet |
Харченко, В.В. Макаєв, А.Г. Каток, О.А. Бухановський, В.В. Богомолов, А.В. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Проблемы прочности |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| format |
Article |
| description |
Розроблено методику та експериментальне обладнання для проведення випробувань дискових мікрозразків. Експериментально апробовано методику на зразках зі сталі 45. Проведено порівняльний аналіз відомих методик визначення умовної границі плинності за діаграмами продавлювання дискових мікрозразків.
Разработаны методика и экспериментальное оборудование для проведения испытаний дисковых микрообразцов. Экспериментально опробовано методику на образцах из стали 45. Проведен сравнительный анализ известных методик определения условной границы текучести по диаграммам продавливания дисковых микрообразцов.
|
| issn |
0556-171X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173324 |
| citation_txt |
Експериментальне дослідження механічної поведінки матеріалів методом продавлювання дискових мікрозразків / В.В. Харченко, А.Г. Макаєв, О.А. Каток, В.В. Бухановський, А.В. Богомолов // Проблемы прочности. — 2015. — № 3. — С. 32-38. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT harčenkovv eksperimentalʹnedoslídžennâmehaníčnoípovedínkimateríalívmetodomprodavlûvannâdiskovihmíkrozrazkív AT makaêvag eksperimentalʹnedoslídžennâmehaníčnoípovedínkimateríalívmetodomprodavlûvannâdiskovihmíkrozrazkív AT katokoa eksperimentalʹnedoslídžennâmehaníčnoípovedínkimateríalívmetodomprodavlûvannâdiskovihmíkrozrazkív AT buhanovsʹkiivv eksperimentalʹnedoslídžennâmehaníčnoípovedínkimateríalívmetodomprodavlûvannâdiskovihmíkrozrazkív AT bogomolovav eksperimentalʹnedoslídžennâmehaníčnoípovedínkimateríalívmetodomprodavlûvannâdiskovihmíkrozrazkív |
| first_indexed |
2025-11-25T16:19:14Z |
| last_indexed |
2025-11-25T16:19:14Z |
| _version_ |
1850520041012854784 |
| fulltext |
ÓÄÊ 539.53:620.178.15
Åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ ìåõàí³÷íî¿ ïîâåä³íêè ìàòåð³àë³â ìåòîäîì
ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â
Â. Â. Õàð÷åíêî, À. Ã. Ìàêàºâ, Î. À. Êàòîê, Â. Â. Áóõàíîâñüêèé, À. Â. Áîãîìîëîâ
²íñòèòóò ïðîáëåì ì³öíîñò³ ³ì. Ã. Ñ. Ïèñàðåíêà ÍÀÍ Óêðà¿íè, Êè¿â, Óêðà¿íà
Ðîçðîáëåíî ìåòîäèêó òà åêñïåðèìåíòàëüíå îáëàäíàííÿ äëÿ ïðîâåäåííÿ âèïðîáóâàíü äèñêîâèõ
ì³êðîçðàçê³â. Åêñïåðèìåíòàëüíî îïðîáîâàíî ìåòîäèêó íà çðàçêàõ ç³ ñòàë³ 45. Ïðîâåäåíî
ïîð³âíÿëüíèé àíàë³ç â³äîìèõ ìåòîäèê âèçíà÷åííÿ óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³ çà ä³àãðàìàìè
ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ìåòîä ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â, ä³àãðàìà äåôîðìó-
âàííÿ, óìîâíà ãðàíèöÿ ïëèííîñò³.
Âñòóï. Ìåòîä ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â, â³äîìèé ÿê small punch test
(SP-Test), áàçóºòüñÿ íà ðåºñòðàö³¿ ïðîöåñó äåôîðìóâàííÿ êóëüêîþ äèñêîâîãî ì³êðî-
çðàçêà, ùî æîðñòêî çàòèñíóòèé ïî ïåðèìåòðó â ñïåö³àëüíîìó ïðèñòðî¿, ó êîîðäè-
íàòàõ íàâàíòàæåííÿ, ïðèêëàäåíîãî äî êóëüêè, – ãëèáèíà ïðîäàâëþâàííÿ ì³êðî-
çðàçêà [1–9].
Äàíèé ìåòîä çà ñâîºþ ñóòòþ áëèçüêèé äî ìåòîäó ³íñòðóìåíòîâàíîãî ³íäåíòó-
âàííÿ. ³äì³íí³ñòü ïîëÿãຠâ òîìó, ùî îñòàíí³é íàëåæèòü äî ìåòîä³â íåðóéí³âíîãî
êîíòðîëþ, òîä³ ÿê ïðè âèêîðèñòàíí³ ìåòîäó ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â
íåîáõ³äíî âèãîòîâëÿòè çðàçêè ñïåöèô³÷íî¿ äèñêîâî¿ ôîðìè, äî ãåîìåòðè÷íèõ ïàðà-
ìåòð³â ³ øîðñòêîñò³ ïîâåðõí³ ÿêèõ ñòàâëÿòüñÿ äîñèòü æîðñòê³ âèìîãè. Âèêîðèñòàííÿ
äàíîãî ìåòîäó ïåðåäáà÷àºòüñÿ ó ðàç³, ÿêùî ïðîâåäåííÿ òðàäèö³éíèõ âèïðîáóâàíü íà
ðîçòÿã çà ÃÎÑÒ 1497-84 [10] íåìîæëèâå, îñê³ëüêè çðàçêè íåîáõ³äíî âèãîòîâëÿòè ç
ì³í³-âèð³çîê. Ó ñâ³òîâ³é ïðàêòèö³ çà äîïîìîãîþ ìåòîäó ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ
ì³êðîçðàçê³â âèçíà÷àþòü õàðàêòåðèñòèêè ì³öíîñò³ � â , � 0 2, [2–9] òà òð³ùèíîñò³éêîñò³
J cI , K cI [1, 5, 8], à òàêîæ îö³íþþòü òåìïåðàòóðó â’ÿçêî-êðèõêîãî ïåðåõîäó [6].
Ìîäåðí³çàö³ÿ ëàáîðàòîðíî¿ óñòàíîâêè UTM-20HT äëÿ ïðîâåäåííÿ âèïðîáó-
âàíü ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â. Äëÿ ðåàë³çàö³¿ äàíîãî ìåòî-
äó áóëî âèêîðèñòàíî ëàáîðàòîðíó óñòàíîâêó UTM-20HT [11], ðîçðîáëåíó â ²íñòèòóò³
ïðîáëåì ì³öíîñò³ ³ì. Ã. Ñ. Ïèñàðåíêà ÍÀÍ Óêðà¿íè äëÿ âèïðîáóâàíü ìàòåð³àë³â
ìåòîäîì ³íñòðóìåíòîâàíîãî ³íäåíòóâàííÿ, ï³ñëÿ ¿¿ ìîäåðí³çàö³¿. Óñòàíîâêà â³äïîâ³äàº
âèìîãàì ì³æíàðîäíîãî ñòàíäàðòó ISO 14577 [12].
Îñíîâíèì âóçëîì óñòàíîâêè, ùî çàáåçïå÷óº ³íäåíòîðó íàâàíòàæåííÿ, º âóçîë
³íäåíòóâàííÿ. Äî éîãî ñêëàäó âõîäÿòü ³íäåíòîð òà âóçîë âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè éîãî
âäàâëþâàííÿ. Ãîëîâíèì åëåìåíòîì ³íäåíòîðà º êóëüêà, çàêð³ïëåíà çà äîïîìîãîþ
ð³çüáè àáî âàëüöþâàííÿ â îïðàâ³.
Ïðè âèêîðèñòàíí³ ìåòîäó ïðîäàâëþâàííÿ ì³í³àòþðíèõ äèñê³â, íà â³äì³íó â³ä
ìåòîäó ³íñòðóìåíòîâàíîãî ³íäåíòóâàííÿ, ãëèáèíà ïðîäàâëþâàííÿ çíà÷íî ïåðåâèùóº
ðàä³óñ êóëüêè. Ó ïðîöåñ³ âèïðîáóâàíü êóëüêà ïðîäàâëþº çðàçîê, ó ðåçóëüòàò³ ÷îãî â
íüîìó âèíèêຠíàñêð³çíà òð³ùèíà, ÷åðåç ÿêó ïðîõîäèòü êóëüêà.
Äëÿ ðåàë³çàö³¿ ìåòîäó ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â áóëî ðîçðîáëåíî
íîâèé âóçîë âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà (ðèñ. 1), ó
ÿêîìó ìîäåðí³çîâàíà îïðàâà ³íäåíòîðà çàê³í÷óºòüñÿ øòîêîì, ä³àìåòð ÿêîãî íå ïåðå-
âèùóº ä³àìåòðà êóëüêè. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíî îïðàâó ³íäåíòîðà äî ³ ï³ñëÿ ìîäåðí³çàö³¿.
© Â. Â. ÕÀÐ×ÅÍÊÎ, À. Ã. ÌÀÊÀªÂ, Î. À. ÊÀÒÎÊ, Â. Â. ÁÓÕÀÍÎÂÑÜÊÈÉ, À. Â. ÁÎÃÎÌÎËÎÂ,
2015
32 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3
Êîíñòðóêòèâíî âóçîë âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðî-
çðàçêà ñêëàäàºòüñÿ ç êóëüêè, îïðàâè, äàò÷èê³â âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ
äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà ³ êðîíøòåéíà äëÿ êð³ïëåííÿ öèõ äàò÷èê³â (ðèñ. 1). Ó êðîí-
øòåéí³ âèêîíàíî òðè ïàðàëåëüí³ îòâîðè. Öåíòðàëüíèé îòâ³ð âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ
êð³ïëåííÿ îïðàâè äî êðîíøòåéíà. Ó áîêîâèõ îòâîðàõ êð³ïëÿòüñÿ äàò÷èêè. Òàêå
ðîçòàøóâàííÿ äàò÷èê³â äîçâîëÿº ñóòòºâî çìåíøèòè âïëèâ äåôîðìóâàííÿ êîíñò-
ðóêòèâíèõ åëåìåíò³â ñèëîâîãî ëàíöþæêà óñòàíîâêè íà òî÷í³ñòü îòðèìàíèõ ðåçóëü-
òàò³â.
Äëÿ ô³êñàö³¿ çðàçêà íà êîîðäèíàòíîìó ñòîëèêó óñòàíîâêè áóëî ðîçðîáëåíî çàòèñê-
íèé ïðèñòð³é (ðèñ. 3), ÿêèé ñêëàäàºòüñÿ ç äâîõ âòóëîê, îáîéìè, çàòèñêíî¿ ãàéêè òà
öèë³íäðè÷íîãî ñòàêàíà. Çðàçîê ó öüîìó ïðèñòðî¿ ðîçòàøîâóþòü ì³æ âåðõíüîþ ³
íèæíüîþ âòóëêàìè, ÿê³ âñòàâëÿþòü â îáîéìó òà çàêð³ïëþþòü çà äîïîìîãîþ çàòèñêíî¿
ãàéêè. dzáðàíó êîíñòðóêö³þ ðîçì³ùóþòü ó öèë³íäðè÷íîìó ñòàêàí³ òà æîðñòêî çàêð³ï-
ëþþòü íà êîîðäèíàòíîìó ñòîëèêó ñï³ââ³ñíî ç íàâàíòàæåííÿì (ðèñ. 4). Ó ïðîöåñ³
âèïðîáóâàííÿ íàâàíòàæåííÿ ïðèêëàäàºòüñÿ äî çðàçêà ÷åðåç êóëüêó ä³àìåòðîì 2,5 ìì
³ç êàðá³äó âîëüôðàìó.
à á
Ðèñ. 1 Ðèñ. 2
Ðèñ. 1. Âóçîë âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà: 1 – êóëüêà; 2 –
îïðàâà; 3 – äàò÷èêè âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà; 4 – êðîí-
øòåéí äëÿ êð³ïëåííÿ äàò÷èê³â âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà.
Ðèñ. 2. Îïðàâà ³íäåíòîðà äî (à) ³ ï³ñëÿ (á) ìîäåðí³çàö³¿.
Ðèñ. 3. Çàòèñêíèé ïðèñòð³é äëÿ ô³êñàö³¿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà íà êîîðäèíàòíîìó ñòîëèêó: 1, 2 –
âåðõíÿ òà íèæíÿ âòóëêè; 3 – îáîéìà; 4 – çàòèñêíà ãàéêà; 5 – öèë³íäðè÷íèé ñòàêàí; 6 – äèñêîâèé
ì³êðîçðàçîê.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3 33
Åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ ìåõàí³÷íî¿ ïîâåä³íêè ìàòåð³àë³â ...
Ãëèáèíà ïðîäàâëþâàííÿ çðàçêà âèì³ðþºòüñÿ íåïðÿìèì ìåòîäîì øëÿõîì ðåºñò-
ðàö³¿ ïåðåì³ùåííÿ îïðàâè â³äíîñíî ïîâåðõí³ îáîéìè äâîìà ³íäóêòèâíèìè äàò÷èêàìè
ë³í³éíîãî ïåðåì³ùåííÿ, çàêð³ïëåíèìè çà äîïîìîãîþ êðîíøòåéíà íà îïðàâ³. Çóñèëëÿ,
ùî ïðèêëàäàºòüñÿ äî êóëüêè â ïðîöåñ³ âèïðîáóâàííÿ, âèì³ðþºòüñÿ äàò÷èêîì U3 ç
íîì³íàëüíèì íàâàíòàæåííÿì 10 êÍ. Âèì³ðþâàííÿ ïåðåì³ùåííÿ øòîêó ³ éîãî ì³ñöå-
ïîëîæåííÿ çàáåçïå÷óþòüñÿ äàò÷èêîì ðåçèñòèâíîãî òèïó RC13-150M.
Äëÿ êåðóâàííÿ ïðîöåñîì äåôîðìóâàííÿ êóëüêîþ çðàçêà íà ìîäåðí³çîâàí³é óñòà-
íîâö³, âèì³ðþâàííÿ, íàêîïè÷åííÿ ³ çáåðåæåííÿ ïàðàìåòð³â åêñïåðèìåíòó â öèôðî-
âîìó âèãëÿä³ òà ó âèãëÿä³ ä³àãðàì äåôîðìóâàííÿ â êîîðäèíàòàõ íàâàíòàæåííÿ F , ùî
ïðèêëàäàºòüñÿ äî êóëüêè, – ãëèáèíà ïðîäàâëþâàííÿ u äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà áóëî
ðîçðîáëåíî ïðîãðàìíå çàáåçïå÷åííÿ (ÏÇ). Äî éîãî ñêëàäó âõîäÿòü ïðîãðàìè êåðó-
âàííÿ âèì³ðþâàëüíîþ ñèñòåìîþ Spider-8 òà àíàëîãîâîþ ïëàòîþ PIO-DA4. Îêð³ì
òîãî, áóëî ðîçðîáëåíî îðèã³íàëüíó ïðîãðàìó SP-Test, ÿêà áåçïîñåðåäíüî âèêîíóº
ôóíêö³¿ êåðóâàííÿ ïðîöåñîì äåôîðìóâàííÿ êóëüêîþ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà, çáîðó
äàíèõ, ¿õ íàêîïè÷åííÿ òà ïðåäñòàâëåííÿ ³íôîðìàö³¿ ó âèãëÿä³ ôóíêö³é çàëåæíîñòåé F
³ u â³ä ÷àñó t.
Âèïðîáóâàííÿ çðàçê³â ïðîâîäèòüñÿ çà ïîñò³éíî¿ øâèäêîñò³ ïåðåì³ùåííÿ ³íäåí-
òîðà, ùî çàäàºòüñÿ îïåðàòîðîì. Ïåðåäáà÷åíî ñèñòåìó çàõèñòó óñòàíîâêè UTM-20HT ó
ðàç³ ãðàíè÷íîãî ïîëîæåííÿ ðóõîìîãî øòîêó, ïåðåâàíòàæåííÿ äàò÷èêà íàâàíòàæåííÿ ³
ãðàíè÷íîãî ïîëîæåííÿ ðóõîìîãî øòîêó äàò÷èê³â ë³í³éíîãî ïåðåì³ùåííÿ. Ó ïðîãðàì³
ïåðåäáà÷åíî çáåðåæåííÿ òà ïîäàëüøó ðîáîòó ç äàíèìè âèïðîáóâàííÿ â äâîõ ôîðìà-
òàõ: ó òåêñòîâîìó ç ðîçøèðåííÿì “*.csv” äëÿ ðîáîòè ç äàíèìè â ïðîãðàìàõ Excel,
Origin ³ Axum, à òàêîæ ³ç ðîçøèðåííÿì “*.hrd” äëÿ ðîáîòè ó ðîçðîáëåí³é ïðîãðàì³. Ó
ðàç³ çáåðåæåííÿ äàíèõ ó òåêñòîâîìó âèãëÿä³ ó ôàéë³ º â³êíî ïîïåðåäíüîãî ïåðåãëÿäó
ïàðàìåòð³â âèïðîáóâàíü, ÿê³ ìîæíà äîïîâíèòè àáî çì³íèòè.
Ìåòîäèêà ïðîâåäåííÿ âèïðîáóâàíü ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ
ì³êðîçðàçê³â íà ìîäåðí³çîâàíîìó îáëàäíàíí³. Âèïðîáóâàííÿ ìåòàë³â ìåòîäîì ïðî-
äàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â íà ëàáîðàòîðí³é óñòàíîâö³ UTM-20HT ïðîâîäÿòü
çà ìåòîäèêîþ, ðîçðîáëåíîþ â³äïîâ³äíî äî âèìîã CWA 15627 [1]. Ïðè öüîìó ðåêî-
ìåíäóºòüñÿ âèêîðèñòîâóâàòè çðàçêè ä³àìåòðîì d � 8 ìì ³ òîâùèíîþ h� 0,5 ìì.
Íåïàðàëåëüí³ñòü ðîáî÷èõ ïîâåðõîíü (ïîâåðõíÿ êîíòàêòó êóëüêè ç³ çðàçêîì òà ïîâåðõ-
íÿ êîíòàêòó çðàçêà ç íèæíüîþ âòóëêîþ çàòèñêíîãî ïðèñòðîþ) íå ïîâèííà ïåðå-
âèùóâàòè 0,001 ìì. Ãðàíè÷íå â³äõèëåííÿ ïî òîâùèí³ çðàçê³â ³ç ìåõàí³÷íî îáðîá-
ëåíèìè ðîáî÷èìè ïîâåðõíÿìè ñÿãຠ�0 005, ìì. Øîðñòê³ñòü Ra ðîáî÷èõ ïîâåðõîíü
Ðèñ. 4. Ìîíòàæ çàòèñêíîãî ïðèñòðîþ ç äèñêîâèì ì³êðîçðàçêîì íà êîîðäèíàòíîìó ñòîëèêó
óñòàíîâêè UTM-20HT.
34 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3
Â. Â. Õàð÷åíêî, À. Ã. Ìàêàºâ, Î. À. Êàòîê òà ³í.
çðàçêà íå ïåðåâèùóº 0,006 ìêì çà ÃÎÑÒ 2789, à øîðñòê³ñòü Ra á³÷íèõ ïîâåðõîíü –
0,8 ìêì. ϳäãîòîâêó ïîâåðõí³ çðàçêà ñë³ä ïðîâîäèòè òàêèì ÷èíîì, ùîá òâåðä³ñòü
ðîáî÷î¿ ïîâåðõí³ (íàïðèêëàä, âíàñë³äîê íàãð³âàííÿ àáî ïîâåðõíåâîãî íàêëåïó) íå
çì³íþâàëàñü, à çà íåìîæëèâîñò³ áóëà çâåäåíà äî ì³í³ìóìó. Íà ïîâåðõí³ êîíòàêòó
çðàçêà íå ïîâèííî áóòè ð³äèí àáî ìàñòèëüíèõ ðå÷îâèí, çà âèíÿòêîì òèõ âèïàäê³â,
êîëè öå íåîáõ³äíî äëÿ ïðîâåäåííÿ âèïðîáóâàíü. Ïðè âèïðîáóâàííÿõ òåìïåðàòóðà
íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà çíàõîäèòüñÿ â ìåæàõ ( )20 5� �C. Ó ïðîöåñ³ îêðåìîãî
âèïðîáóâàííÿ òåìïåðàòóðí³ óìîâè ìàþòü áóòè ñòàá³ëüíèìè ³ íå â³äð³çíÿòèñÿ â³ä
ïî÷àòêîâî¿ òåìïåðàòóðè âèïðîáóâàííÿ, ùî çàáåçïå÷èòü âèñîêó òî÷í³ñòü âèì³ðþâàííÿ
ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà. Äëÿ óíèêíåííÿ çíà÷íîãî çá³ëüøåííÿ
ïîäàòëèâîñò³ äîñë³äíîãî îáëàäíàííÿ çàòèñêíèé ïðèñòð³é ðàçîì ³ç âèïðîáóâàíèì
çðàçêîì ìຠáóòè æîðñòêî çàêð³ïëåíèé íà êîîðäèíàòíîìó ñòîëèêó óñòàíîâêè çà
äîïîìîãîþ ñòðóáöèíè (ðèñ. 4). Ïðè öüîìó íàâàíòàæåííÿ çàòèñêó çðàçêà â ïðèñòðî¿
ñêëàäຠ11 êÍ�ì.
Ïåðåä ïî÷àòêîì ðåºñòðàö³¿ ïðîöåñó äåôîðìóâàííÿ êóëüêîþ çðàçêà â êîîðäèíàòàõ
íàâàíòàæåííÿ F, ùî ïðèêëàäàºòüñÿ äî êóëüêè, – ãëèáèíà ïðîäàâëþâàííÿ u äèñêî-
âîãî ì³êðîçðàçêà ìîìåíò äîòèêó ³íäåíòîðîì ïîâåðõí³ çðàçêà âèçíà÷àºòüñÿ îêðåìî äëÿ
êîæíîãî âèïðîáóâàííÿ. Ïîõèáêà ïðè âèçíà÷åíí³ ìîìåíòó äîòèêó íå ïîâèííà ïåðå-
âèùóâàòè 1% ìàêñèìàëüíîãî ïåðåì³ùåííÿ ³íäåíòîðà ïðè ïðîäàâëþâàíí³ çðàçêà.
Äëÿ âèçíà÷åííÿ ìîìåíòó äîòèêó íåîáõ³äíî ï³äâåñòè ³íäåíòîð äî ïîâåðõí³ çðàçêà
ç³ øâèäê³ñòþ íå á³ëüøå 0,12 ìì/õâ äî äîñÿãíåííÿ íàâàíòàæåííÿ, ð³âíîãî 2 Í. Ó ðàç³
çì³íè øâèäêîñò³ ï³äâåäåííÿ ³íäåíòîðà ¿¿ çíà÷åííÿ íåîáõ³äíî çàíîñèòè â ïðîòîêîë
âèïðîáóâàííÿ. ϳñëÿ äîñÿãíåííÿ íàâàíòàæåííÿ 2 Í ïîêàçíèêè äàò÷èê³â íàâàíòà-
æóâàííÿ òà ïåðåì³ùåííÿ ïðèâîäÿòüñÿ äî íóëüîâèõ.
ijàãðàìè â êîîðäèíàòàõ íàâàíòàæåííÿ F, ùî ïðèêëàäàºòüñÿ äî êóëüêè, – ãëèáè-
íà ïðîäàâëþâàííÿ u äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà – ÷àñ � ìîæíà ïîð³âíþâàòè ò³ëüêè â
òîìó âèïàäêó, ÿêùî ñåð³þ âèïðîáóâàíü ïðîâåäåíî â îäíîìó ðåæèì³. Êîíòðîëüîâàí³
ïàðàìåòðè ìîæóòü çì³íþâàòèñÿ áåçïåðåðâíî àáî ñòóïåíåâî. Ðåæèì âèïðîáóâàííÿ
çàäàºòüñÿ ó âèãëÿä³ ÷àñîâî¿ çàëåæíîñò³ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ çðàçêà. Çã³äíî ç
äàíèìè ðîá³ò [1–9] øâèäê³ñòü � ind ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ çðàçêà ïîâèííà çíàõî-
äèòèñü â ³íòåðâàë³ 0,2...2 ìì/õâ.  [1] ðåêîìåíäóºòüñÿ âèêîðèñòîâóâàòè øâèäê³ñòü
� ind , ð³âíó 0,48 ìì/õâ.
Øâèäê³ñòü ðîçâàíòàæåííÿ âèáèðàþòü åêñïåðèìåíòàëüíî òàêèì ÷èíîì, ùîá ï³ä
÷àñ çìåíøåííÿ ïðèêëàäåíîãî íàâàíòàæåííÿ ìîæíà áóëî çàïèñàòè äîñòàòíþ ê³ëüê³ñòü
äàíèõ äëÿ ïîáóäîâè äîñòîâ³ðíî¿ êðèâî¿ ðîçâàíòàæåííÿ.
ϳä ÷àñ âèïðîáóâàííÿ íàâàíòàæåííÿ ïðèêëàäàºòüñÿ áåç óäàð³â àáî â³áðàö³¿,
óñòàíîâêà ìຠáóòè çàõèùåíà â³ä ïîòîê³â ïîâ³òðÿ ³ òåìïåðàòóðíèõ êîëèâàíü.
Âèçíà÷åííÿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³ ñòàë³ 45 ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ ì³í³àòþð-
íèõ äèñê³â. Íà ñüîãîäí³ ðîçðîáëåíî ö³ëèé ðÿä ìåòîäèê âèçíà÷åííÿ ìåõàí³÷íèõ
âëàñòèâîñòåé ìàòåð³àë³â çà ðåçóëüòàòàìè âèïðîáóâàíü äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â íà ïðî-
äàâëþâàííÿ. Á³ëüø³ñòü ³ç öèõ ìåòîäèê áàçóºòüñÿ íà êîðåëÿö³éíèõ çàëåæíîñòÿõ ì³æ
ìåõàí³÷íèìè âëàñòèâîñòÿìè ³ õàðàêòåðîì ä³àãðàì äåôîðìóâàííÿ öèë³íäðè÷íîãî çðàç-
êà òà äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà. Âïåðøå ìåòîäèêó âèçíà÷åííÿ óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³
ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â áóëî çàïðîïîíîâàíî ó ðîáîò³ [2], äå
äëÿ ëåãîâàíèõ ñòàëåé îòðèìàíî ë³í³éíó çàëåæí³ñòü ì³æ óìîâíîþ ãðàíèöåþ ïëèííîñò³
� 0 2, ïðè îäíîâ³ñíîìó ðîçòÿç³ òðàäèö³éíîãî öèë³íäðè÷íîãî çðàçêà ³ íàâàíòàæåííÿì
Fy äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà â ìîìåíò ïåðåõîäó â³ä ïðóæíî¿ äî ïðóæíî-ïëàñòè÷íî¿
äåôîðìàö³¿:
� 0 2
2
, ,� F ty (1)
äå – êîåô³ö³ºíò ìàòåð³àëó, äëÿ ëåãîâàíèõ ñòàëåé � 360; t – òîâùèíà çðàçêà.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3 35
Åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ ìåõàí³÷íî¿ ïîâåä³íêè ìàòåð³àë³â ...
²ç ìåòîþ çìåíøåííÿ ðîçêèäó çíà÷åíü óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³, îö³íåíî¿ çà
ðåçóëüòàòàìè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â, êîðåëÿö³éíà çàëåæí³ñòü (1) íå-
îäíîðàçîâî óòî÷íþâàëàñÿ. Òàê, â [3, 4] çàïðîïîíîâàíî ïðè âèçíà÷åíí³ äëÿ ðåàêòîðíèõ
ñòàëåé âèêîðèñòîâóâàòè êîåô³ö³ºíò , ð³âíèé 375.
Ó ðîáîò³ [7] äëÿ âèçíà÷åííÿ óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³ çà ðåçóëüòàòàìè ïðîäàâ-
ëþâàííÿ òàêèõ çðàçê³â ïðîïîíóºòüñÿ êîðåëÿö³éíà çàëåæí³ñòü, ó ÿê³é îêð³ì íàïðóæåí-
íÿ âðàõîâóºòüñÿ êîåô³ö³ºíò Ïóàññîíà
:
�
0 2 2
116 1, , ( ) .� �
F
t
y
(2)
²íøó åìï³ðè÷íó çàëåæí³ñòü áóëî ïðåäñòàâëåíî â ðîáîò³ [8], äå â îäåðæàí³é
åêñïåðèìåíòàëüíî çàëåæíîñò³ º íîâèé ãåîìåòðè÷íèé ïàðàìåòð – ðàä³óñ êóëüêè ³íäåí-
òîðà r:
�
�0 2
94 37
0158 2
,
,
,
.�
�
F
rt
y
(3)
Àíàëîã³÷íà çàëåæí³ñòü, îòðèìàíà íà îñíîâ³ òåî𳿠ïëàñòèí ³ îáîëîíîê, çíàéøëà
åêñïåðèìåíòàëüíå ï³äòâåðäæåííÿ äëÿ íèçüêîëåãîâàíî¿ ñòàë³ 1Cr–0,5Mo òà àóñòåí³òíî¿
íåðæàâ³þ÷î¿ ñòàë³ 18Cr–9Ni [9]:
�
�
0 2 2
3 1
2
,
( )
ln ;�
�
�
F
t
a
r
y
(4)
�� �
r r t t16 0 6752 2, , ,
äå �r – åôåêòèâíèé ðàä³óñ ð³âíîì³ðíî ðîçïîä³ëåíîãî íàâàíòàæåííÿ â öåíòð³ çðàçêà;
à – ðàä³óñ îòâîðó â íèæí³é çàòèñêí³é âòóëö³.
Îïðîáóâàííÿ âèùåçãàäàíèõ ìåòîäèê âèçíà÷åííÿ óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³
ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â ïðîâåäåíî íà ñòàë³ 45. Áóëî âèïðîáó-
âàíî 15 çðàçê³â ä³àìåòðîì 8 ìì ³ òîâùèíîþ 0,5 ìì. ijàãðàìè ïðîäàâëþâàííÿ çðàçê³â
çàïèñóâàëè çà ïîñò³éíî¿ øâèäêîñò³ ïåðåì³ùåííÿ ³íäåíòîðà (0,48 ìì/õâ). Ðàä³óñ êóëü-
êè ³íäåíòîðà äîð³âíþº 1,25 ìì. Òèïîâó ä³àãðàìó ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðî-
çðàçêà ñòàë³ 45 íàâåäåíî íà ðèñ. 5.
Ðèñ. 5. Òèïîâà ä³àãðàìà ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà ñòàë³ 45 â êîîðäèíàòàõ íàâàíòà-
æåííÿ F , ùî ïðèêëàäàºòüñÿ äî êóëüêè, – ãëèáèíà ïðîäàâëþâàííÿ u ì³êðîçðàçêà.
36 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3
Â. Â. Õàð÷åíêî, À. Ã. Ìàêàºâ, Î. À. Êàòîê òà ³í.
Âèïðîáóâàííÿ íà ðîçòÿã ïðîâîäèëè íà óñòàíîâö³ Biss-100 çã³äíî ç ÃÎÑÒ 1497-84
[10]. Øâèäê³ñòü ïåðåì³ùåííÿ çàõâàòà ñêëàäàëà 2 ìì/õâ. Äîñë³äæóâàëè öèë³íäðè÷í³
5-êðàòí³ ïðîïîðö³éí³ çðàçêè ç ðîáî÷èì ä³àìåòðîì 5 ìì. Äåôîðìàö³þ çðàçêà ðåºñòðó-
âàëè òåíçîðåçèñòîðíèì ïåðåòâîðþâà÷åì ³ç áàçîþ l0 � 12,5 ìì. Ñåðåäíº çíà÷åííÿ
óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³ äîð³âíþº 348 ÌÏà, ãðàíèö³ ì³öíîñò³ – 672 ÌÏà. Çà
äàíèìè âèïðîáóâàíü ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà âèçíà÷àëè óìîâ-
íó ãðàíèöþ ïëèííîñò³ çà âèùåçãàäàíèìè ìåòîäèêàìè. Îòðèìàí³ äàí³ ïîð³âíþâàëè ç
òàêèìè, ùî âèçíà÷åí³ çà ðåçóëüòàòàìè âèïðîáóâàíü íà îäíîâ³ñíèé ðîçòÿã. Íàéêðàùèé
ðåçóëüòàò âèçíà÷åííÿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³ ñòàë³ 45 çà ä³àãðàìàìè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêî-
âîãî ì³êðîçðàçêà îòðèìàíî ïðè âèêîðèñòàíí³ ìåòîäèêè, çàïðîïîíîâàíî¿ â ðîáîò³ [2].
Ðîçêèä ñåðåäí³õ çíà÷åíü óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³, âèçíà÷åíèõ çà ðåçóëüòàòàìè
âèïðîáóâàíü íà ðîçòÿã ³ øëÿõîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â, íå ïåðåâèùóº
2%. Ïðè âèêîðèñòàíí³ ³íøèõ ìåòîäèê ðîçêèä ñåðåäí³õ çíà÷åíü óìîâíî¿ ãðàíèö³
ïëèííîñò³ ñÿãຠ10% ³ âèùå.
 è ñ í î â ê è
1. Óäîñêîíàëåíî ìåòîäèêó òà ìîäåðí³çîâàíî ëàáîðàòîðíó óñòàíîâêó UTM-20HT
äëÿ âèïðîáóâàííÿ ìåòàë³â ìåòîäîì ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â, à ñàìå:
ðîçðîáëåíî íîâèé âóçîë âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâîãî ì³êðîçðàçêà
òà çàòèñêíèé ïðèñòð³é äëÿ ô³êñàö³¿ ì³êðîçðàçêà íà êîîðäèíàòíîìó ñòîëèêó.
2. Ïðîâåäåíî ïîð³âíÿëüíèé àíàë³ç äàíèõ åêñïåðèìåíò³â ùîäî âèçíà÷åííÿ óìîâ-
íî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³ ñòàë³ 45 çà ä³àãðàìàìè ïðîäàâëþâàííÿ äèñêîâèõ ì³êðîçðàçê³â
çà äîïîìîãîþ â³äîìèõ ìåòîäèê. Âèçíà÷åíî ïîõèáêè ðåçóëüòàò³â âèïðîáóâàíü.
3. Âñòàíîâëåíî, ùî íàéêðàù³ ðåçóëüòàòè âèçíà÷åííÿ óìîâíî¿ ãðàíèö³ ïëèííîñò³
îòðèìàíî çà ìåòîäèêîþ [2], â³äõèëåííÿ ðåçóëüòàò³â çà ÿêîþ ïîð³âíÿíî ç äàíèìè
âèïðîáóâàíü íà ðîçòÿã íå ïåðåâèùóº 2%.
Ð å ç þ ì å
Ðàçðàáîòàíû ìåòîäèêà è ýêñïåðèìåíòàëüíîå îáîðóäîâàíèå äëÿ ïðîâåäåíèÿ èñïû-
òàíèé äèñêîâûõ ìèêðîîáðàçöîâ. Ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðîáîâàíî ìåòîäèêó íà îáðàç-
öàõ èç ñòàëè 45. Ïðîâåäåí ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç èçâåñòíûõ ìåòîäèê îïðåäåëåíèÿ
óñëîâíîé ãðàíèöû òåêó÷åñòè ïî äèàãðàììàì ïðîäàâëèâàíèÿ äèñêîâûõ ìèêðîîáðàç-
öîâ.
1. CWA 15627:2007. Small Punch Test Method for Metallic Materials, 2007.
2. Mao X. and Takahashi H. Development of a further-miniaturized specimen of 3 mm
diameter for TEM disk small punch tests // J. Nucl. Mater. – 1987. – 150. – P. 42–52.
3. Spaetig P., Campitelli E., Bonade R., and Baluc N. Assessment of plastic flow and
fracture properties with small specimen test techniques for IMMIX-designed specimens
// Nucl. Fusion. – 2005. – 45. – P. 635–641.
4. Campitelli E., Spaetig P., Bonade R., et al. Assessment of the constitutive properties
from small ball punch test // J. Nucl. Mater. – 2004. – 366. – P. 366–378.
5. Finarelli D., Roedig M., and Carsughi F. Small punch tests on austenitic and
martensitic steels irradiated in a spallation environment with 530 MeV protons // Ibid.
– 328. – P. 146–150.
6. Contreras M., Rodriguez C., Belzunce F. J., and Betegon C. Use of small punch test
to determine the ductile-to brittle transition temperature of structural steels // Fatigue
Fract. Eng. Mater. Struct. – 2008. – 31. – P. 727–737.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3 37
Åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ ìåõàí³÷íî¿ ïîâåä³íêè ìàòåð³àë³â ...
7. Lacalle R., Garcia J., Álvarez J. A., and Gutiérrez-Solana F. Obtención mediante el
ensayo small punch de las propiedades de tracción de materiales metálicos // Anales
de Mechánica de la Fractura. – 2009. – 26. – P. 501–506.
8. Wang Zhao-Xi, Shi Hui-Ji, Lu Jian, et al. Small pinch testing for assessing the fracture
properties of the reactor vessel steel with different thicknesses // Nucl. Eng. Design. –
2008. – 238. – P. 3186–3193.
9. Eskner M. and Sandstrom R. Mechanical property evaluation using the small punch
test // J. Test. Eval. – 2004. – 32. – P. 1–6.
10. ÃÎÑÒ 1497-84. Ìåòàëëû. Ìåòîäû èñïûòàíèé íà ðàñòÿæåíèå. – Ââåä. 01.01.86.
11. Õàð÷åíêî Â. Â., Ðóäíèöêèé Í. Ï., Êàòîê Î. À. è äð. Óñòàíîâêà äëÿ îïðåäåëåíèÿ
ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ìåòîäîì èíñòðóìåí-
òèðîâàííîãî èíäåíòèðîâàíèÿ // Íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü ìàøèí è ñîîðó-
æåíèé. – 2007. – Âûï. 27. – Ñ. 140–147.
12. ISO 14577-1:2002. Metallic Materials – Instrumented Indentation Test for Hardness
and Materials Parameters. Test Method, 2002.
Ïîñòóïèëà 07. 02. 2014
38 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 3
Â. Â. Õàð÷åíêî, À. Ã. Ìàêàºâ, Î. À. Êàòîê òà ³í.
|