Определение пластичности металлов ударным вдавливанием сферического индентора

The problems of measuring the plastic characteristics of metals are considered. It is shown that the characteristics of materials used to compare their plasticity are not comparable and depend in the different degrees on the values of strain, strain rate, and modulus of elasticity. At the same time, the value of plasticity is more physically substantiated, which is determined by the ratio of plastic strain to total strain. It is shown that one of the optimal methods for measuring plasticity (plasticity index) is indentation. The possibility of using impact microindentation for this purpose is studied and expressions are proposed that allow calculating the plasticity based on the results of a single indentation of a spherical indenter. The specialties of the calculation of strain for this type of testing are shown. It was found that the values of plasticity obtained from the ratios of the depths of the plastic and elastic penetration of the indenter are equivalent to the values calculated from the energy ratios upon impact. Experimental studies have been carried out on metals with different hardness and type of crystal lattice. For the first time, the effect of strain rate, deformation, and impact energy (initial impact velocity) on the calculated value of plasticity when a sphere is impressed with strain rates of ~ 103 s–1 is shown. It is shown that when the strain corresponding to the onset of full plasticity during indentation is reached, the maximum sensitivity of the measured plasticity parameter for various metals is achieved.Рассмотрены вопросы измерения пластических характеристик металлов. Показано, что характеристики материалов, используемые для сравнения их пластичности, не являются сопоставимыми и зависят в разной степени от величины деформации, скорости деформации, модуля упругости. В то же время более физически обоснована величина пластичности, которая определяется по соотношению пластической деформации к общей деформации. Показано, что одним из оптимальных методов измерения пластичности (индекса пластичности) является индентирование. Изучена возможность применения для этой цели ударного микроиндентирования и предложены выражения, позволяющие рассчитать пластичность по результатам однократного вдавливания сферического индентора. Показаны особенности расчета деформации при данном виде испытаний. Установлено, что значения пластичности, получаемые исходя из соотношений глубин пластического и упругого внедрения индентора, эквивалентны значениям, рассчитываемым исходя из энергетических соотношений при ударе. Проведены экспериментальные исследования на металлах, имеющих различные твердость и вид кристаллической решетки. Впервые показано влияние скорости деформации, деформации и энергии удара (предударной скорости) на рассчитываемое значение пластичности при вдавливании сферы со скоростями деформации ~ 103 c–1. Показано, что при достижении деформации, соответствующей началу наступления полной пластичности при индентировании, достигается максимальная чувствительность измеряемого параметра пластичности для различных металлов

Оценка точности измерения магнитоотрывного усилия датчиками прибора НТ-800 для раннего выявления дефектов их изготовления

Сontrol of mechanical stresses formed with the deposition of nickel coatings plays an important role in the diagnosis of coatings’ technical condition. Large internal stresses can lead to cracking or flaking of coatings which is completely unacceptable for critical parts and assembly units used, for example, in space technology for which reliability is of paramount importance. An important aspect of internal stresses monitoring is the measurement error of the instruments used. The purpose of this work was to determine the characteristics of the device sensors, which make the assessment of their manufacturing possible at the preliminary stage of the measuring equipment assembling in order to maintain the required accuracy of subsequent measurements.In most cases the measurement error assessment is possible only after the equipment manufacture and calibration. In this paper it is proposed to evaluate the accuracy characteristics of device sensors based on the precision (repeatability and reproducibility) of the primary informative parameter recording. In the case of the NT-800 device that was developed at the Institute of Applied Physics of the National Academy of Sciences of Belarus the effect of precision characteristics deterioration on the eventual measurement error is demonstrated. Determining the precision parameters before establishing correlation dependences between the primary informative parameter and the measured characteristic is proposed in order to reject poorly manufactured sensors and reduce labor costs.In particular, measurements of the magnitude proportional to the magnetic breakaway force were carried out using the NT-800 device with nickel specimens simulating coatings with a thickness of 200 to 700 μm and a rolling value from 0 to 40 %. It was established that in the case of well-made sensors the variation coefficient calculated from the dispersion of repeatability is in the range 0.2–0.6 %, and the variation coefficient calculated from the dispersion of reproducibility does not exceed 0.9 %. In the case of a sensor with the sensitive element parameters worsened, the variation coefficient of repeatability and reproducibility were up by one and a half times. Deterioration of the precision characteristics resulted in significant changes in the readings of the calibrated instrument. Thus the absolute measurement error for a sensor with a poorly made sensitive element turned out to be approximately 3 times higher in the range of 200– 300 MPa than that for a sensor with good precision parameters.Контроль механических напряжений, возникающих при нанесении никелевых покрытий, играет важную роль при диагностике их технического состояния. Большие внутренние напряжения могут приводить к растрескиванию или отслаиванию покрытий, что совершенно недопустимо для ответственных деталей и сборочных единиц, использующихся, например, в космической технике, для которых надёжность имеет первостепенное значение. Важным аспектом контроля внутренних напряжений является погрешность измерений используемых приборов. Целью настоящей работы являлось определение характеристик датчиков приборов, позволяющих оценить качество их изготовления на предварительной стадии сборки измерительной техники, для соблюдения необходимой точности последующих измерений.В большинстве случаев оценка погрешности измерений возможна только после изготовления оборудования и проведения градуировки. В настоящей работе предложено оценивать точностные характеристики датчиков приборов исходя из прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) регистрации первичного информативного параметра. На примере прибора «НТ-800», разработанного в Институте прикладной физики Национальной академии наук Беларуси, показано влияние ухудшения характеристик прецизионности датчиков на итоговую погрешность измерений. Предложено определять параметры прецизионности до установления корреляционных зависимостей между первичным информативным параметром и измеряемой характеристикой с целью отбраковки некачественно изготовленных датчиков и снижения трудозатрат. В частности, проведены измерения величины, пропорциональной магнитоотрывному усилию (имеющей корреляционную связь с остаточными напряжениями), прибором НТ-800 на никелевых образцах, имитирующих покрытия, толщиной от 200 до 700 мкм и величиной прокатки от 0 до 40 %. Установлено, что в случае качественно изготовленного первичного преобразователя коэффициент вариации дисперсии повторяемости находится в диапазоне 0,2–0,6 %, а коэффициент вариации, рассчитанный по значениям дисперсии воспроизводимости, не превышает 0,9 %. В случае датчика с ухудшенными параметрами чувствительного элемента коэффициенты вариации повторяемости и воспроизводимости были в 1,5 раза выше. Ухудшение характеристик прецизионности привело к значительному увеличению погрешности измерения остаточных напряжений. Так, абсолютная погрешность измерений напряжений у некачественно изготовленного датчика в диапазоне 200–300 МПа была приблизительно в 3 раза выше, чем у датчика с высокими показателями прецизионности.

Оптимальные режимы печати и постобработки полимерных изделий, полученных по SLA-технологии аддитивного производства

Innovative production technologies, such as additive synthesis, is inextricably linked with the development of methods for assessing the quality of manufactured products. At the initial stage of introducing of new production methods into various industries, the most studied and widely used control methods are usually used. In most cases these are standard destructive tests. As an alternative to standard tensile tests used to evaluate the elastic and strength properties of polymer products produced using SLA-technology, the dynamic indentation method is studed in this work. Using the samples of the high-temperature photopolymer resin High Temp RS-F2-HTAM-01, the possibility of optimizing 3D printing methods and post-processing modes based on dynamic indentation data is shown. It has been shown that non-pigmented photopolymers are most susceptible to embrittlement due to their ability to transmit UV radiation into the volume of the synthesized material. It was found that the embrittlement of a polymer material has a lesser effect on the result of measuring its dynamic hardness than on its tensile strength. It has been established that post-curing of polymer products at high temperatures (up to 160 °C) and UV radiation with a power of 39 W can increase their strength and elastic modulus by 170 % and 85 %, respectively, compared to the state before treatment. It has been proven that the sensitivity of the dynamic indentation method to changes in the physical and mechanical characteristics of products obtained using SLA-technology under various types and modes of their post-processing is comparable to the sensitivity of standard tensile tests. Появление инновационных производственных технологий, таких как аддитивный синтез, требует одновременного развития методов оценки качества выпускаемой продукции. На начальном этапе внедрения новых способов производства в различные отрасли промышленности, как правило, применяют наиболее изученные и широко используемые на практике методы контроля. В большинстве случаев это стандартные разрушающие испытания. В качестве альтернативы стандартным испытаниям на растяжение, применяемым для оценки упругих и прочностных свойств полимерных изделий, полученных по SLA-технологии, в работе предложен метод динамического индентирования. На примере высокотемпературной фотополимерной смолы High Temp RS-F2-HTAM-01 показана возможность оптимизации способов 3D-печати и режимов постобработки на основании данных динамического индентирования. Показано, что наибольшему охрупчиванию подвержены непигментированные фотополимеры из-за своей возможности пропускать УФ-излучение в объём синтезированного материала. Выявлено, что охрупчивание полимерного материала в меньшей мере сказывается на результате измерения его динамической твёрдости, чем предела прочности при растяжении. Установлено, что доотверждение полимерных изделий при высоких температурах (вплоть до 160 °С) и УФ-излучении мощностью 39 Вт позволяет повысить их прочность и модуль упругости на 170 % и 85 % соответственно, по сравнению с состоянием до обработки. Доказано, что чувствительность метода динамического индентирования к изменению физико-механических характеристик изделий, полученных по SLA-технологии при различных видах и режимах их постобработки, сопоставима с чувствительностью стандартных испытаний на растяжение

Anisotropy in the pion angular distribution of the reaction pp -> pp pi0 at 400 MeV

The reaction pp -> pp pi0 was studied with the WASA detector at the CELSIUS storage ring. The center of mass angular distribution of the pi0 was obtained by detection of the gamma decay products together with the two outgoing protons, and found to be anisotropic with a negative second derivative slope, in agreement with the theoretical predictions from a microscopic calculation.Comment: Revtex 4 style, 5 pages 7 figures, PACS numbers:13.60.Le, 13.75.Cs, 21.45.+v, 25.10.+

СООТНОШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ И СТАТИЧЕСКОЙ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

Problems of measurement of hardness by the dynamic indentation method are discussed. It is shown that an excess of dynamic hardness over static one can be described by the coefficient, which is a function of material properties and test conditions.In framework of the dislocation theory the influence of strain rate on hardness value is shown, and the difference in ratio between static and dynamic hardness can be explained by different crystal structure of materials.With the help of the device IPM-1K the experimental diagrams of dynamic loading of various metals: steel, aluminum, bronze, brass, copper, titanium were obtained. A method of calibration of dynamic hardness testers for calculation of the Brinell hardness without using standard hardness test blocks was proposed.Рассматриваются вопросы измерения твердости методом ударного вдавливания индентора. Показано, что превышение динамической твердости над статической может быть описано с помощью коэффициента динамичности, представляющего собой функцию свойств материала и условий испытаний. В рамках дислокационной теории показановлияние скорости деформации на величину твердости, при этом отличие значений коэффициента динамичности объясняется разной кристаллической структурой исследуемых материалов. С помощью прибора ИПМ-1К получены экспериментальные диаграммы динамического нагружения различных металлов: стали, алюминия, бронзы, латуни, меди, титана. Предложена методика калибровки динамических твердомеров для расчета статической твердости по Бринеллю без использования эталонных мер твердости

Double-Pionic Fusion of Nuclear Systems and the ABCEffect -- Aproaching a Puzzle by Exclusive and Kinematically Complete Measurements

The ABC effect - a puzzling low-mass enhancement in the $\pi\pi$ invariant mass spectrum - is well-known from inclusive measurements of two-pion production in nuclear fusion reactions. Here we report on first exclusive and kinematically complete measurements of the most basic double pionic fusion reaction $pn \to d \pi^0\pi^0$ at 1.03 and 1.35 GeV. The measurements, which have been carried out at CELSIUS-WASA, reveal the ABC effect to be a $(\pi\pi)_{I=L=0}$ channel phenomenon associated with both a resonance-like energy dependence in the integral cross section and the formation of a $\Delta\Delta$ system in the intermediate state. A corresponding simple s-channel resonance ansatz provides a surprisingly good description of the data

Exclusive Measurements of pp -> dpi+pi0: Double-Pionic Fusion without ABC Effect

Exclusive measurements of the reaction pp -> dpi+pi0 have been carried out at T_p = 1.1 GeV at the CELSIUS storage ring using the WASA detector. The isovector pi+pi0 channel exhibits no enhancement at low invariant pipi masses, i. e. no ABC effect. The differential distributions are in agreement with the conventional t-channel Delta-Delta excitation process, which also accounts for the observed energy dependence of the total cross section. This is an update of a previously published version -- see important note at the end of the article

Неразрушающий контроль качества термообработки стальных образцов, полученных аддитивной технологией, магнитошумовым методом

The manufacture of products using additive technologies is accompanied by the unpredictable appearance of inhomogeneity of properties, anisotropy, residual stresses, porosity, and other defects. Therefore, there is a great relevance of non-destructive quality control of products obtained by additive technologies. The purpose of the paper is the experimental investigation of the possibility of testing and evaluation of the quality of heat treatment of three-dimensional and cast samples by non-destructive control methods.The low-alloy steel 09G2S samples, which was obtained by casting and selective laser sintering different modes of subsequent heat treatments were studied. The method of the Barkhausen effect and the instrumented indentation method for measuring the material hardness were applied.It was experimentally established that both methods are highly sensitive to annealed and normalized three-dimensional samples and their rejection. Compared to the hardness measurement method, which is mainly associated with phase-structural changes, the magnetic noise method due to selectivity to other controlled parameters is additionally sensitive to cast samples (at the same time the microstructures of cast and normalized three-dimensional samples are close to each other according to X-ray data).The magnetic noise method can be used as one of the physical methods for evaluation the quality and control of the heat treatment of 3D samples at the manufacturing stage when testing their types and modes, as well as sorting samples. Производство изделий по аддитивным технологиям, как правило, сопровождается несанкционированным появлением и ростом неоднородности свойств, анизотропии, остаточных напряжений, пористости и других дефектов. Поэтому резко возросла актуальность неразрушающего контроля качества изделий, полученных с помощью аддитивных технологий. Цель работы – экспериментально исследовать возможность контроля и оценки качества термической обработки трёхмерных и литых образцов с помощью неразрушающих методов контроля.Исследовались стальные образцы из низколегированной стали 09Г2С, полученные методом селективного лазерного сплавления с разными видами и режимами последующих термических обработок и литьём. Методами исследования являлись магнитошумовой метод, реализующий магнитный метод эффекта Баркгаузена, и контактно-динамический метод измерения твёрдости материала.Экспериментально установлено, что оба метода обладают высокой чувствительностью к отожжённым и нормализованным трёхмерным образцам и их отбраковке. Магнитошумовой метод, в отличие от метода твёрдометрии, связанного, преимущественно, с фазово-структурными изменениями, благодаря селективности к другим контролируемым параметрам, дополнительно обладает чувствительностью к литьевым образцам, хотя микроструктуры литых и нормализованных трёхмерных образцов по данным рентгеноструктурного анализа близки между собой.Магнитошумовой метод может быть использован в качестве одного из физических методов оценки качества и контроля термообработки 3D-образцов на стадии изготовления при отработке их видов, режимов и разбраковке образцов.