zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2018-84-4-66-70zldm-720Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSУСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА КРУЧЕНИЯ ПРИ НАГРУЖЕНИИ МАТЕРИАЛА МЕТОДОМ БРИДЖМЕНАA DEVICE FOR MEASURING THE TORQUE UPON LOADING THE SUBSTANCE BY THE METHOD OF P. W. BRIDGMANЧурбаевР. В.ChurbaevR. V.

Равиль Валинурович Чурбаев

г. Екатеринбург

Ravil V. Churbaev 

Yekaterinburg

churbaevravil@gmail.comВичужанинД. И.VichuzhaninD. I.

Дмитрий Иванович Вичужанин 

г. Екатеринбург

Dmitrii I. Vichuzhanin 

Yekaterinburg

Институт физики металлов УрО РАНРоссияInstitute of physics metals of the Ural Branch of the Russian Academy of ScienceRussian FederationИнститут машиноведения УрО РАНРоссияInstitute of Engineering Science of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2018140520188446670Copyright © Чурбаев Р.В., Вичужанин Д.И., 20182018Чурбаев Р.В., Вичужанин Д.И.Churbaev R.V., Vichuzhanin D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/720

Представлен способ измерения крутящего момента при нагружении материала методом П. Бриджмена. Он заключается в осевом сжатии с большой силой исследуемого образца между двумя пуансонами. Одновременно на сжатый образец дополнительно воздействует один из пуансонов, вращающийся относительно другого. Давление в таких экспериментах может достигать 5 ГПа и более. Поэтому пуансоны изготавливают из закаленной стали или твердого сплава. Предложенное устройство состоит из универсального корпуса, двух пуансонов, преобразовательных модулей, полого цилиндра и упругого тонкого диска. Устройство монтируют на установке сложного нагружения, которая имеет плунжера вращения и осевого перемещения. Пуансоны закреплены в корпусах. В зависимости от условий эксперимента минимальный рабочий диаметр пуансонов (и соответственно исследуемого образца) составляет5 мм, а максимальный —15 мм; в особых случаях он может быть более15 мм. Момент кручения при нагружении исследуемого образца в этом устройстве измеряется преобразовательными модулями. Для повышения чувствительности эти модули вынесены за габариты универсального корпуса и расположены на большом расстоянии от опорных поверхностей устройства. Оригинальное конструктивное исполнение преобразовательного модуля обеспечивает неизменность положения точки действия силы от вращения пуансона в плоскости, перпендикулярной к ее оси. Такая особенность преобразовательного модуля позволяет его тензометрическим резисторам деформироваться упругим сжатием только от силы, вызванной вращением пуансона. Гарантированное исключение нежелательных помех дает возможность качественно измерить момент кручения. Предлагаемое устройство в экстремальных условиях обеспечивает высокую чувствительность и требуемое качество измерения крутящего момента.

A method for measuring the torque upon loading of the substance by the method of P. U. Bridgman is presented. The method provides a strong axial compression of the substance between two punches. At the same time, the compressed substance is additionally exposed to an external action resulted from rotation of one plunger relative to another. The pressure in such experiments can reach 5 GPa or more. The punches are made of hardened steel or hard alloy. The proposed device is a simple and holistic mechanism. It consists of a universal shell, shell, two punches, converter modules, a hollow cylinder and an elastic thin disc. The device is mounted on a unit of complex loading which has a plunger of rotation and axial displacement. The punches are fixed in the shells. The working diameter of the punches and, correspondingly, of the test sample, depending on the experimental conditions, ranges from 5 to15 mm. In special cases the diameter can be more than15 mm. The torque of loaded sample in this device is measured by transducing modules. To increase the sensitivity, the transducing modules are placed beyond the universal shell and are located far from the supporting surfaces of the device. The original design of the transducing module ensures the independence of the force point from the rotation of the punch in the plane perpendicular to the force axis. This feature of the transducing module provides deformation of tensometric resistors under the impact of elastic compression only from the force resulted from the punch rotation. The guaranteed elimination of undesirable interferences allows a qualitative measuring of the torque. The proposed device provides high sensitivity under extreme conditions and desired quality of torque measurements.

высокое давлениеэкстремальное воздействиемомент крученияметод П. У. Бриджменатензометриядеформациясжатиеhighopressureextremeoimpacttorquemethod of P. W. BridgmanstrainogaugeomeasurementsdeformationcompressionReferencesБриджмен П. У. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. — М.: Издательство иностранной литературы, 1955. — 444 с.Bridgman P. W. Studies in Large Plastic Flow and Fracture. — London – New York: McGraw-Hill, 1952. — 432 p.Валиев Р. З., Александров И. В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. — М.: Логос, 2000. — 272 с.Valiev R. Z., Aleksandrov I. V. Nanostructured materials obtained by intense plastic deformation. — Moscow: Logos, 2000. — 272 p. [in Russian].Алехин В. П. Новая технология получения нанокристаллических материалов / Деформация и разрушение. 2005. № 6. С. 35 – 38.Alekhin V. P. New technology for producing the nanocrystalline materials / Deform. Razrush. Mater. 2005. N 6. P. 35 – 38 [in Russian].Корзников А. В., Тюменцев А. Н., Дитенберг И. А. О предельных минимальных размерах зерен, формирующихся в металлических материалах, полученных при деформации кручением под давлением / Физика металлов и металловедение. 2008. Т. 106. № 4. С. 433 – 438.Korznikov A. V., Tyumentsev A. N., Ditenberg I. A. On the limiting minimum size of grains formed in metallic materials produced by high-pressure torsion / Physics of Metals and Metallography. 2008. Vol. 106. N 4. P. 418 – 423.Добаткин С. В., Рохлин Л. Л., Попов М. В., Добаткина Т. В., Никитина Н. И., Тарытина И. Е. Поведение при отжиге стареющих сплавов системы Mg – Sn, подвергнутых интенсивной пластической деформации / Металловедение и термическая обработка материалов. 2009. № 5. С. 18 – 23.Dobatkin S. V., Rokhlin L. L., Popov M. V., Dobatkina T. V., Nikitina N. I., Tarytina I. E. Annealing behavior of aging alloys of the Mg-Sn system subjected to severe plastic deformation / Metalloved. Term. Obrab. Mater. 2009. N 5. P. 18 – 23 [in Russian].Dobromyslov A. V., Churbaev R. V. Synthesis of nanocrystalline and amorphous alloy from elementary powders by intensive plastic deformation under high pressure / International Journal of Modern Physics. 2010. B. 24. N 6. P. 722 – 729.Dobromyslov A. V., Churbaev R. V. Synthesis of nanocrystalline and amorphous alloy from elementary powders by intensive plastic deformation under high pressure / International Journal of Modern Physics. 2010. B. 24. N 6. P. 722 – 729.Носкова Н. И., Чурбаев Р. В., Филлипов Ю. И. Нанокристаллические тонкослоистые композиционные покрытия: получение, структура и свойства / Изв. вузов. Черная металлургия. 2016. № 4. С. 264 – 270.Noskova N. I., Churbaev R. V., Fillipov Yu. I. Thin — layer nanocrystalline composite coatings: production, structure and properties/ Steel in Translation. 2016. N 4. P. 264 – 269.Иванов С. М., Печина Е. А., Ладьянов В. И., Дорофеев Г. А., Пилюгин В. П., Кузьминых Е. В. Измерение момента кручения в процессе интенсивной пластической деформации в наковальнях Бриджмена / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 7. Ч. 1. С. 49 – 51.Ivanov S. M., Pechina E. A., Lad’yanov V. I., Dorofeev G. A., Pilyugin V. P., Kuz’minykh E. V. Measurements of torgue during severe plastic deformation in Bridgman anvil / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2013. Vol. 79. N 7. Part 1. P. 49 – 51 [in Russian].Чурбаев Р. В., Колмогоров В. Л., Буркин С. П., Талуц Г. Г. Установка сложного нагружения для исследования материалов при высоких регулируемых давлениях / Заводская лаборатория. 1989. Т. 55. № 9. С. 98 – 99.Churbaev R. V., Kolmogorov V. L., Burkin S. P., Taluts G. G. The mechanism of the complex load for research of materials at adjusted high pressure / Zavod. Lab. 1989. Vol. 55. N 9. P. 98 – 99 [in Russian].Методы и средства тензометрии и их применение в народном хозяйстве. Сборник трудов. — М.: Издательство АН СССР, 1989. — 382 с.Methods and means of strain gauges and their application in the national economy: collections of works. — Moscow: Izd. AN SSSR, 1989. — 382 p. [in Russian].Электрические измерения / Под ред. А. В. Фремке и Е. М. Душина. — Л.: Энергия, 1980. — 392 с.Electrical measurements / A. V. Fremke, E. M. Dushnin, eds.. — Leningrad: Йnergiya, 1980. — 392 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.