RU2097735C1 - Specimen for determination of strength when stretching the magnetized dispersed materials - Google Patents

Abstract

FIELD: examination and analysis of materials. SUBSTANCE: specimen is made in the form of two gripping parts 5 and cylindrical middle part 6. Length of cylindrical part 6 is not less than its diameter d_c. Angle α between generatrix of tapered part 5 and specimen longitudinal axis is selected from dependence α≈90^°-(β+Φ+Φ_o),, where β is angle between normal to contact surface of two particles and longitudinal axis of specimen; Φ is angle of internal friction between magnetized material particles, and Φ_o is angle of external friction of particles on tapered surface of grip. Minimum diameter d_c is selected from relation (6- 8) d_p, where d_p is average size of particles of material under test. Compact molding material in the form of grit of sizes d_p=(0,3...1,0) nm, diameter d_c=10 mm and angle α=19 dwg. is used as magnetized dispersed material. EFFECT: higher test results. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материала, в частности к образцам для определения прочности при растяжении намагниченных дисперсных материалов, преимущественно формовочных. The invention relates to the field of research of the strength properties of the material, in particular, to samples for determining the tensile strength of magnetized dispersed materials, mainly molding.

Известен образец для определения прочности при растяжении намагниченных дисперсных материалов, содержащий цилиндрические концевые утолщения диаметров 32 мм, две конические части для контактирования с захватами с углом конуса 2α= 60^o, цилиндрическую среднюю часть длиной l_ц=5 мм и диаметром d_ц=16 мм. Общая длина образца 160 мм (В кн. Формовочные материалы и формообразование. Киев: ИПЛ АН УССР, 1975, с. 162 164/.Known sample to determine the tensile strength of magnetised particulate material comprising cylindrical end thickening of diameter 32 mm, two conical parts for contacting the grippers with the cone angle 2α = 60 ^o, a cylindrical middle part length l _c = 5 mm and the diameter d _p = 16 mm . The total length of the sample is 160 mm (In the book. Molding materials and shaping. Kiev: IPL AS USSR, 1975, p. 162 164 /.

Основные недостатки образца:
его форма и размеры не позволяют определить истинную прочность при разрыве образца, т. к. он разрушается не на длине средней части, а путем первоначального вытягивания на цилиндро-конической части образца некоторого его объема диаметром d_ц=16 м с последующим его вырывом из упомянутой части образца;
повышенные габариты по высоте, приводящие к увеличению соответствующих размеров прибора и расхода материала на изготовление образца.The main disadvantages of the sample:
its shape and dimensions do not allow to determine the true strength at break of the specimen, since it does not collapse along the length of the middle part, but by first drawing on the cylinder-conical part of the specimen some of its volume with a diameter d _c = 16 m, followed by its breaking out of the aforementioned parts of the sample;
increased dimensions in height, leading to an increase in the corresponding dimensions of the device and material consumption for the manufacture of the sample.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути (прототипом) является образец для определения прочности при растяжении намагниченных дисперсных материалов, содержащий цилиндрические концевые утолщения диаметром 50 мм, две конические части для контактирования с захватами с углом конуса 2α= 90^o, цилиндрическую среднюю часть различной длины и диаметра. Общая длина образца 100 мм (Журнал "Литейное производство", 1975, N 11, с. 18 20).Closest to the proposed technical essence (prototype) is a sample for determining the tensile strength of magnetized dispersed materials, containing cylindrical end thickenings with a diameter of 50 mm, two conical parts for contacting with grippers with a cone angle of 2α = 90 ^o , a cylindrical middle part of different lengths and diameter. The total length of the sample is 100 mm (Journal "Foundry", 1975, N 11, p. 18 20).

Основные недостатки образца:
его форма и размеры не позволяют определить истинную прочность при разрыве образца, т.к. он разрушается не на длине l_ц средней части, а путем среза по цилиндрической поверхности диаметром d_ц внутри цилиндро-конической части образца и вытягивания некоторого его объема диаметром d_ц из упомянутой части образца;
повышенный диаметр утолщений образца, приводящий к увеличению расхода материала на образец.The main disadvantages of the sample:
its shape and dimensions do not allow to determine the true strength at break of the sample, because it is destroyed not on the length l _{c of the} middle part, but by cutting along a cylindrical surface with a diameter d _c inside the cylindrical-conical part of the sample and pulling some of its volume with a diameter d _c from the said part of the sample;
increased diameter of the thickening of the sample, leading to an increase in the consumption of material on the sample.

Сущность изобретения достигается тем, что в известном образце для определения прочности при растяжении намагниченных дисперсных материалов, имеющих две конические захватные части и цилиндрическую среднюю часть, согласно изобретению, длина средней цилиндрической части выполнена не меньше ее диаметра d_ц, а угол a между образующей конической части и продольной осью образца выбран из зависимости:
α ≈ 90^°-(β+Φ+Φ_o),
где β угол между нормалью к поверхности контакта двух частиц испытуемого материала и осью образца;
v угол внутреннего трения между частицами намагниченного материала;
v_o угол внешнего трения частиц о коническую поверхность захвата.The invention is achieved in that in a known sample for determining the tensile strength of magnetized dispersed materials having two conical gripping parts and a cylindrical middle part, according to the invention, the length of the middle cylindrical part is made not less than its diameter d _c , and the angle a between the generatrix of the conical part and the longitudinal axis of the sample is selected from the dependence:
α ≈ 90 ^° - (β + Φ + Φ _o ),
where β is the angle between the normal to the contact surface of two particles of the test material and the axis of the sample;
v the angle of internal friction between the particles of the magnetized material;
v _{o the} angle of external friction of particles on the conical surface of the capture.

Минимальный диаметр d_ц цилиндрической части выбран из соотношения (6. 8)d_ч, где d_ч средний размер частиц материала. При определении прочности намагниченных уплотненных формовочных материалов из литой дроби с размером d_ч от 0,3 до 1,0 мм образец имеет следующие параметры: d_ц=10 мм и α=19^o.The minimum diameter d _{c of the} cylindrical part is selected from the relation (6. 8) d _h , where d _{h is the} average particle size of the material. In determining the strength of the magnetized compacted cast molding materials fraction with size d _h from 0.3 to 1.0 mm sample has the following parameters: d _c = 10 mm and α = 19 ^o.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен образец в разборном захватном приспособлении. The invention is illustrated in the drawing, which shows a sample in a collapsible gripper.

Предложенный образец изготавливается из дисперсного намагничивающегося материала 1, который помещается в полость разборного захватного приспособления, состоящего из верхнего 2 и нижнего 3 захватов, донышка 4. Материал при необходимости может уплотняться одним из известных способов. Внутренние боковые поверхности захватного приспособления выполнены по форме и размерам предлагаемого образца, который имеет две конические захватные части (поверхности) 5 и цилиндрическую среднюю часть 6 при общей длине образца до 100 мм. Такая форма образца (без цилиндрических концевых утолщений) позволяет уменьшить его объем и расход материала. Помимо формы образца решающее значение для определения истинной прочности на разрыв имеет угол a наклона конической поверхности 5 к оси образца. Он определяется из выражения:
α ≈ 90^°-(β+Φ+Φ_o),
где: β угол между нормалью к поверхности контакта двух частиц дисперсного материала и осью образца, который зависит от вида укладки частиц. Так, для призматической укладки одинаковых сферических частиц b=30^o, а для пирамидальных b=28^o;
v угол внутреннего трения между частицами намагниченного материала;
v_o угол внешнего трения о коническую поверхность захвата.The proposed sample is made of dispersed magnetizable material 1, which is placed in the cavity of a collapsible gripping device, consisting of upper 2 and lower 3 grippers, bottom 4. The material can be densified if necessary by one of the known methods. The inner side surfaces of the gripping device are made in the shape and size of the proposed sample, which has two conical gripping parts (surfaces) 5 and a cylindrical middle part 6 with a total length of the sample up to 100 mm. This shape of the sample (without cylindrical end thickenings) can reduce its volume and material consumption. In addition to the shape of the sample, the angle of inclination of the conical surface 5 to the axis of the sample is crucial for determining the true tensile strength. It is determined from the expression:
α ≈ 90 ^° - (β + Φ + Φ _o ),
where: β is the angle between the normal to the contact surface of two particles of the dispersed material and the axis of the sample, which depends on the type of packing of the particles. So, for prismatic laying of identical spherical particles b = 30 ^o , and for pyramidal b = 28 ^o ;
v the angle of internal friction between the particles of the magnetized material;
v _{o the} angle of external friction on the conical surface of the capture.

Значения этих углов зависят от степени уплотнения материала и определяются экспериментально. При соблюдении этого условия частицы заклиниваются в устье конуса и образец разрушается путем разрыва средней цилиндрической части, что позволяет определить истинную прочность при растяжении. Для дисперсного материала со сферической формой части, например литой дроби ДСЛ по ГОСТ 11964-81, минимальное значение угла α находится в пределах 15.24^o (при значении углов Φ = 24 ... 30^°; Φ_o = 12 ... 15^°; β = 28 ... 30^°).The values of these angles depend on the degree of compaction of the material and are determined experimentally. Under this condition, the particles are jammed at the mouth of the cone and the sample is destroyed by breaking the middle cylindrical part, which allows you to determine the true tensile strength. For a dispersed material with a spherical shape of a part, for example, DSL cast fraction in accordance with GOST 11964-81, the minimum value of the angle α is within 15.24 ^o (for angles Φ = 24 ... 30 ^° ; Φ _o = 12 ... 15 ^° ; β = 28 ... 30 ^° ).

Экспериментально установлено, что минимальный диаметр средней части образца может быть рекомендован равным (6.8)d_ч, где d_ч - средний размер частиц материала. Для материала с частицами от 0,6 до 1,2 мм, минимальный диаметр находится в пределах 5.10 мм, а минимальная длина l_ц равна диаметру. Для минимального диаметра d_ц=10 мм цилиндрической части угол α19^o (в случае применения уплотненной литой дроби ДСЛ и захватов из латуни).It was experimentally established that the minimum diameter of the middle part of the sample can be recommended equal to (6.8) d _h , where d _h is the average particle size of the material. For a material with particles from 0.6 to 1.2 mm, the minimum diameter is within 5.10 mm, and the minimum length l _C is equal to the diameter. For the minimum diameter d _c = 10 mm of the cylindrical part, the angle α19 ^o (in the case of the use of compacted cast shot DSL and grabs made of brass).

Образец работает следующим образом. Разборное приспособление с образцом из дисперсного материала помещается в однородное магнитное поле, вектор индукции B_e которого направлен вдоль оси образца. Частицы образца намагничиваются и сцепляются друг с другом, образуя прочную систему. Нижний захват 3 с донышком 4 закрепляются, а к верхнему прикладывается усилие растяжения, которое посредством конической поверхности 5 передается на цилиндрическую часть 6 образца. При достижении определенного значения усилия образец разрывается примерно посередине цилиндрической части 6 с образованием верхнего и нижнего конусов разрыва. Такому характеру разрушения способствует определенное из математического выражения значение угла a, при котором частицы не скользят по конической поверхности 5 захвата и заклиниваются в его узкой части.The sample works as follows. A collapsible device with a sample of dispersed material is placed in a uniform magnetic field, the induction vector B _{e of} which is directed along the axis of the sample. Particles of the sample are magnetized and adhere to each other, forming a strong system. The lower grip 3 with the bottom 4 is fixed, and a tensile force is applied to the upper one, which is transmitted through the conical surface 5 to the cylindrical part 6 of the sample. Upon reaching a certain value of the force, the sample is torn approximately in the middle of the cylindrical part 6 with the formation of the upper and lower tear cones. This type of destruction is facilitated by the value of the angle a determined from the mathematical expression, at which the particles do not slip on the conical surface 5 of the capture and wedge in its narrow part.

Предложенный образец по сравнению с известным (по прототипу) позволяет определить истинную прочность на разрыв намагниченного дисперсного материала и минимизировать его размеры для уменьшения расхода материала. The proposed sample in comparison with the known (prototype) allows you to determine the true tensile strength of the magnetized dispersed material and minimize its size to reduce material consumption.

Claims (3)

1. Образец для определения прочности при растяжении намагниченных дисперсных материалов, имеющий две конические захватные части и цилиндрическую среднюю часть, отличающийся тем, что длина цилиндрической части выполнена не меньше ее диаметра d_ц, а угол α между образующей конической части и продольной осью образца выбран из зависимости
α ≈ 90^°- (β+Φ+Φ_o),
где β - угол между нормалью к поверхности контакта двух частиц и продольной осью образца;
Φ - угол внутреннего трения между частицами намагниченного материала;
Φ_o- угол внешнего трения частиц о коническую поверхность захвата.1. A sample for determining the tensile strength of magnetized dispersed materials, having two conical gripping parts and a cylindrical middle part, characterized in that the length of the cylindrical part is made not less than its diameter d _c , and the angle α between the generatrix of the conical part and the longitudinal axis of the sample is selected from addictions
α ≈ 90 ^° - (β + Φ + Φ _o ),
where β is the angle between the normal to the contact surface of two particles and the longitudinal axis of the sample;
Φ is the angle of internal friction between the particles of the magnetized material;
Φ _o - the angle of external friction of the particles on the conical surface of the capture. 2. Образец по п. 1, отличающийся тем, что минимальный диаметр d_ц цилиндрической части выбран из соотношения (6 8)d_ч, где d_ч - средний размер частиц испытуемого материала.2. The sample according to claim 1, characterized in that the minimum diameter d _{c of the} cylindrical part is selected from the relation (6 8) d _h , where d _h is the average particle size of the test material. 3. Образец по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве намагниченного дисперсного материала использован уплотненный формовочный материал в виде литой дроби с размерами d_ч (0,3 1,0)мм диаметр d_ц 10 мм, а угол α = 19^°.а3. The sample according to claims 1 and 2, characterized in that the compacted molding material in the form of a cast shot with dimensions d _h (0.3 1.0) mm, diameter d _c 10 mm, and angle α = 19 ^° .a