Образец для испытания металлов на склонность к образованию трещин

 

Изобретение относится к сварке, в частности к конструкциям образца для оценки склонности металла к образованию пластинчатых (ламелярных) трещин при сварке, и может найти применение в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - снижение отходов материала при изготовлении образцов и расширение технологических возможностей. Образец подвергают растяжению до разрушения в направлении, перпендикулярном плоскости листа. Определяют величину относительного сужения площади поперечного сечения образца. Образцы перед разрушением подвергают имитированному термическому циклу сварки за счет нагрева проходящим электрическим током и охлаждению. Образец для испытаний вырезают из испытываемой пластины в виде ленты толщиной δ/4 с двумя поперечными пазами шириной 0,5-1,0 мм, прорезанными с обеих сторон ленты. Пазы смещены один относительно другого по длине ленты на расстояние δ/4, где δ - толщина пластины (листа). Сумма глубин двух пазов равна толщине пластины. Такая форма образца позволяет локализовать нагрев в испытуемом сечении при прохождении электрического тока. 5 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5>)S В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ П=НИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 i

3 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ФРИГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4359877/31-27 (22) 30.10.87 (46) 23.04.90. Бюл. Р 15 (71) МВТУ им.Н.Э.Баумана (72) Н.Н.Прохоров, В.Б.Гарипов и Н.Н.Шабалина (53) 621 791.75.011(088.8) (56) Исследования сварных образцов и образцов имитации термодеформационного цикла сварки микролегированной стали $ТЕ 460 методами упругопластической механики разрушений. — РЖ:

Сварка, 1979, 4.63 ° 137.

Шоршоров М.Х. и др. Испытания металлов на свариваемость. — H., 1972, с. 85-89, 161. (54) ОБРЛЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ

НА СКЛОННОСТЪ К ОБРЛЗОВЛШЮ ТРЕЩИН (57) Изобретение относится к сварке, в частности к конструкциям образца для оценки склонности металла к образованию пластинчатых (ламелярных) трещин при сварке, и может найти применение в различных отраслях машиностроИзобретение относится к сварке, а именно к методам исследования свойств сварного соединения на склон" ность к образованию пластипчатых трещин, и может применяться при исследовании свариваемости металлов и разработке новых сварочных материалов и технологических процессов.

Цель изобретения — снижение потерь материала в отходы и расширение технологических возможностей.

„„SU„„1558613 А 1

2 ения. Цель изобретения — снижение от- ходов материала при изготовлении образцов и расширение технологических возможностей. Образец подвергают растяжению до разрушения в направлении, перпендикулярном плоскости листа.

Определяют величину относительного сужения площади поперечного сечения образца. Образцы перед разрушением подвергают имитированному термическому циклу сварки за счет нагрева проходящим электрическим током и охлаждению. Образец для испытаний вырезают из испытуемой пластины в виде ленты толщиной l/4 с двумя поперечными пазами шириной 0,5-1,0 мм, прорезан- g ными с обеих сторон ленты. Пазы смеще-.ны один относительно другого по длине ленты на расстояние d /4, где д толщина пластины (листа}. Сумма глу- С, бин двух пазов равна толщине пластины. Такая форма образца позволяет локализовать нагрев в испытуемом сечеВииий нии при прохождении электрического тока. 5 ил., 1 табл.

IIa фиг. 1 изображена схема вырез ки и образец, общий вид; на фиг.2— схема нагружения и нагрева образца; на фиг. 3 — конструктивная схема испытательного устройства; на фиг.4 характер, нагружения образцов; на фиг. 5 — испытуемое сечение образца, общий вид.

Образец 1 шириной д /4 вырезается из пластины 2 (например, дисковой фрезой). Затем в пей с двух сторон де15586 13 лается пара пазов 3 шириной 0,51,0 мм, смещенных друг относительно друга по длине ленты на расстояние

l/4 сумма глубин пазов h< и h» огра1

5 ничивающих испытуемое сечение, .равна толщине пластины д, т.е. h<+ Ь

= d . Меняя отношение h

Образец 1 помещают в захваты 4 ис» пьиательного устройства. В захвате обфйзец фиксируется установочными планками 5 и 6 и прижимным винтом 7, этим же винтом образец поджимается к токоподводу 8. Изменяя толщину планки 5, можно испытывать образцы из пластин различной толщины d, Таким же образом образец фиксируют во вто- 25 ром захвате. При подаче напряжения на обмотки трансформатора Тр через образец течет электрический ток, изза пазов силовые линии тока концентрируются в испытуемом сечении, что приводит к его локальному нагреву.

При достижении температуры испытания отключают электрический ток и одновременно к испытательному устройству прикладываются силы Р, в результате чего в образце возникают перерезывающие силы и изгибающие моменты, эпюры которых представлены на фиг.4.

Растяжение продолжают до разрушения образца. После разрушения определяют

40 относительное сужение

Дпя смещения испытуемого сечения по толщине пластины меняют соотношение глубин пазов. Такая форма образца . позволяет подвергнуть испытуемое се- 45 чение растяжению в Ф аправлении, перпендикулярном плоскости листа, и имитированному термическому циклу путем локального нагрева проходящим электрическим током. Для этого образец помещают в захваты испытательного устройства, имеющие токоподводы, соединенные с источником электрического тока (например, с трансформатором).

Изменяя напряжение на обмотках транс55 форматора, меняют скорости нагрева и, охлаждения, имитируя тем самым различные сварочные циклы. При нагреве по заданному циклу образец разрушают в процессе нагрева или остывания. При этом фиксируют температуру испытания и определяют относительное сужение площади поперечного сечения y .

Соотношение размеров образца опре» деляется с точки зрения равномерности нагрева испытуемого сечения, поскольку влияние .термомеханического цикла сварки оценивается по величине относительного сужения площади испытуемого сечения, измеряемой после разрушения образца, нагретого до заданной температуры.

В случае неравномерного нагрева сечения измерительным прибором (например, термопара, присоединенная к самописцу) фиксируется температура лишь одной из точек сечения, не совпадающая с температурой остальных точек.

Проведены испытания образцов из стали 10ХНЗМДА, толщина листа д =12 мм.

Температура испытаний Т, .= 1350 С.

При увеличении ширины лепты до 5/128 по периферии сечения на сторонах AD и ВС (фиг. 5) наблюдается частичное оплавление (нагрев выше температуры плавления), в то время как в центре сечения излом имеет хрупкий характер (нагрев ниже температуры плавления);

Аналогичная картина наблюдается по периферии сечения на сторонах АВ и

CD при увеличении расстояния между пазами до 5/12 . Снижение размеров сечения (т. е. уменьшение ширины ленты и расстояния между пазами) до

d/бхай /6 приводит к интенсивному нагреву и оплавлению всего сечения.

Уменьшение ширины паза до. 0,3 мм приводит к тому, что при нагреве до 600700 С в результате теплового расширения происходит замыкание между плоскостями EFGI u ABIH и,протекание тока идет не через испытуемое сечение

ABCD, a по неопределенной конфигурации, что нарушает равномерность нагрева. Максимальная величина ширины паза 1,0 мм выбрана из технологических соображений. При такой ширине не происходит замыкание между боковыми стенками паза. Большая ширина может быть использована, однако при этом возрастают трудоемкость изготовления

I образца и потери материала в отходы . (стружка при фрезеровании пазов) .

Пример . Образцы изготовля. ются иэ стали 10ХНЗМДА, толщина ппас" тины 12 мм. Вырезка образцов из плас11)11

Г

Образец

5 6 7 8

20 520 910 1030 1130 1150 1280 1290

35 66 84 91 96 0 0 0

2 ъ

Г

Г Д

Г

5 1 5586 ти ньг и выточка па зон проводятся дисковой фрезой шириной В = 1,0 мм. Расстояние между пазами д /4 = 3 мм, ширина ленточного образца с(/4 = 3 мм

5 площадь испытуемого сечения до испытания S = Зх3 = 9 мм . Затем образец помецается в захваты испытательного устройства (фиг. 2), поджимается прижимным винтом к токоподнодам. Для измерения температуры испытания на боковую грань образца на уровне испытуемого сечения в точке Y (фиг,5) приваривается термопара. Через образец пропускается переменный ток час- 15 тотой 50 Гц, U = 67 В, I = 200 A. При достижении температуры испытания Т ч образец подвергается разрушению, после чего измеряется площадь испытуемого сечения $ . Величина относительного сужения определяется по формуле

S0 S — 1007 о °

Значения величины относительного 25 сужения плоцади испытуемого сечения образца в зависимости от температуры испытания представлены в таблице.

Из приведенных результатов видно, что у данной марки стали при разру- 30 шепни в направлении, перпендикулярном плоскости пластины (листа), имеет место пронал пластичности при 11501300 С (образцы 6-8).

В результате применения предлагаемого технического решения появляется возможность оценивать влияние термомеханического цикла снарки на склонность к образованию пластинчатьм (ламеляр ных) трещин, с жгжаются потери материала в отходы (до 3,57) при изготовлении образцов.

Формула изобретения

Образец для испытания металлов на склонность к образонанию трещин, преимущественно пластинчатых, выполненный в виде пластины, по крайней мере с двумя понеречньппг пазами на противолежащих поверхностях образца, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения потерь материала в отходы и расширения технологических воз. можностей, пластина выполнена толщиной 0,25d где d — толщина пластины, пазы имеют ширину 0,5-1,0 мм и смещены друг относительно друга по длине пластины на расстояние 0,25 сг, а сумма глубин пазов равна толцине пластины.

1558613

1558613 фиа4

Составитель Л.Назарова

Редактор Н.Тупица Техред М.Ходанич Корректор Э.Лончакова

Заказ 802 Тираж 629- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101