Способ определения остаточного ресурса материала детали

 

Изобретение относится к методам определения накопленной усталости при ; циклическом нагружении и может быть ис- - пользовано для определения остаточного ресурса при усталостшлх испытаниях. Цель изобретения - повьшение точности за счет статических методов оценки уровня микродеформаций. Наносят на одну из сторон подложки из листового металла слой другого металла, цв ет которого отличается от цвета металла подложки, и фоторезист. Переносят на него изображение сетки из чередующихся в шахматном порядке светлых и темных квадратов, размер стороны которых соответствует среднему размеру зерна материала детали и вы,держан с погрешностью не более +0,002 мм, а общее число составляет 100-600 квадратов. Травят поверхность до удаления слоя нанесенного металла в окнах, соответствующих темили светлым квадратам, и наклеивают подложку другой стороной на поверхность детали. В качестве характерных линий использзпот границы между светлыми И темными квадратами. Металл подложки выбирают с учетом значения коэффициента Пуассона и модуля упругости монокристалла этого металла по его характерным осям, так чтобы коэффициент вариации начального состояния структуры металла подложки соответствовал исходному коэффициенту вариации сетки. Деформации определяют как разность предьщущих и последующих результатов измерения сторон каждого квадрата сетки.Затем определяют дисперсию деформации дпя каждого этапа испытаний, которая линейно связана с накоплением повреждений при циклическом нагружении. При числе квадратов от 100 до 600 способ в 15-35 раз снижает погрешность определения коррелированного с остаточным ресурсом параметра. , (Л и 4ib О Од Ю

„„Я0„„1446462 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

15 4 G 01 В 11/16

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "","

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4269893/25-28 (22) 26.05.87 (46) 23.12.88. Бюл. И 47 (72) И.Е. Куров, М.И. Гуревич, Л.Ф. Циферблат, Б.С. Перельман, С.В. Перельман, И.Б. Шелыганов и В.В. Сафонов (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1017920, кл. G Ol В 11/16, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО

РЕСУРСА МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к методам, определения накопленной усталости при циклическом нагружении и может быть ис пользовано для определения остаточного ресурса при усталостных испытаниях.

Цель изобретения — повышение точности за счет статических методов оценки уровня микродеформаций. Наносят на одну из сторон подложки из листового металла слой другого металла, цвет которого отличается от цвета металла подложки, и фоторезист. Переносят на него изображение сетки из чередующихся в шахматном порядке светлых и темных квадратов, размер стороны которых соответствует среднему размеру зерна материала детали и вы-, держан с погрешностью не более

+0,002 мм, а общее число составляет

100-600 квадратов. Травят поверхность до удаления слоя нанесенного металла в окнах, соответствующих темным или светлым квадратам, и наклеивают подложку другой стороной на поверхность детали. В качестве характерных линий используют границы между светлыми и темными квадратами.

Металл подложки выбирают с учетом значения коэффициента Пуассона и модуля упругости монокристалла этого металла по его характерным осям, так чтобы коэффициент вариации начального состояния структуры металла под- д ложки соответствовал исходному коэффициенту вариации сетки. Деформации определяют как разность предыдущих и последующих результатов измерения сторон каждого квадрата сетки. Затем определяют дисперсию деформации для каждого этапа испытаний, которая линейно связана с накоплением повреж- р дений при циклическом нагружении.

При числе квадратов от 100 до 600 способ в 15-35 раз снижает погрешность определения коррелированного с остаточным ресурсом параметра. ©

ЬР!

446462

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к методам определения накопленной усталости при циклическом нагружении, и может быть использовано для определения ос- 5 таточного ресурса при усталостных испытаниях.

Целью изобретения является повышение точности за счет использования статистических методов оценки уровня микродеформаций.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют одним из известных способов, например путем металлографического исследования под микроскопом протравленного шлифа, средний размер зерна материала детали. Для большинства металлов и сплавов он составляет 0,05-0,3 мм. С учетом полученной величины среднего размера зерна, равной стороне квадрата сетки, и технологических возможностей выполнения каждой стороны квадрата с по-. 25 грешностью не более +0,002 мм, подготавливают фотооригинал сетки из 100600 светлых и темных квадратов. Коэффициент вариации сетки при этом равен отношению модуля допуска 30 (0,002 мм) к размеру стороны квадрата сетки. Например, для сетки со стороной квадрата 0,02 мм коэффициент вариации равен 0,1.

В соответствии с выбранным коэффициентом вариации сетки подбирают листовой металл для подложки с таким же коэффициентом вариации, зависящим от значений коэффициента Пуассона и модуля упругости монокристалла это-40

ro металла по его характерным осям.

Например, для выбранной ранее сетки в качестве материала для подложки может быть взят листовой алюминий, а в качестве металла, цвет котоРого 45 отличается от цвета материала подложки, — медь, слой которой осаждают, например, напылением в атмосфере инертного газа. После напыления слоя другого металла на металл подложки поверхность покрывают фоторезистом, проецируют на него иэображение фотооригинала сетки из светлых и темных квадратов. Затем вскрывают в фоторезисте окна, соответствующие светлым ипи темным квадратам, и травят поверхность до удаления слоя нанесенного металла, например меди в окнах. В результате на подложке формируется сетка из светлых и темных квадратов, параметры которой измеряют отдельно для каждого квадрата по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Поскольку при измерении стороны квадрата в качестве характерных линий используют границы между светлыми и темными квадратами, то измерение должно производиться с точностью до 0,001 мм, например, с помощью инструментального микроскопа или микроскопа твердомера ПИТ-3, Изготовленную подложку с сеткой на одной стороне приклеивают другой стороной кповерхности контролируемой детали, измеряют стороны каждого квадрата и фиксируют результаты измерений. После каждого этапа испытаний повторяют измерение сторон квадратов, сравнивают их с результатами предыдущих измерений и определяют значения деформаций по каждому квадрату.

Полученные значения деформаций подвергают статистической обработке.

Для каждого этапа определяют среднее значение деформации и дисперсию деформации. Величина дисперсии микродеформации линейно связана с накоплением повреждений при циклическом нагружении, т.е. с уровнем израсходованного на данном этапе ресурса материала детали. Остаточный ресурс материала определяют путем экстраполирования получаемой при испытаниях величины накопленной дисперсии от числа нли длительности этапов испытаний до уровня, соответствующего разрушению материала.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность определения остаточного ресурса, так как статистическая обработка данных по большому числу квадратов (100600) при случайном характере рассеивания результатов позволяет в 1535 раз снизить погрешность определения коррелированного с остаточным ресурсом параметра.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения остаточного ресурса материала детали, заключающийся в том, что на различных этапах испытаний на протравленной поверхности измеряют геометрические параметры совокупности характерах линий, ото1446462

Составитель Н. Тимошенко

Редактор Л. Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Заказ 6737/45 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 бражающих структуру материала детали, и по этим данным определяют остаточный ресурс, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет использования статистических методов оценки уровня микродеформаций, на одну из сторон подложки из листового металла наносят слой другого металла, цвет которого отличается от цвета металла подложки, и фоторезист, проецируют на него изображение сетки из чередующихся в шахматном порядке светлых и темных квадратов, размер стороны которых соответствует среднему размеру зерна материала детали и выдержан с погрешностью не более +0,002 мм, а общее число составляет 100-600 квадратов, осуществляют травление поверхности до удаления слоя нанесенного металла в окнах, соответствующих светлым или темным квадратам, и наклеивают подложку. другой стороной на поверхность детали, в качестве характерных линий используют границы между светлыми и темными квадратами, а металл подложки выбирают с учетом значений коэффициента Пуассона и модуля упругости монокристалла этого металла по

его характерным осям так, чтобы коэффициент вариации начального состояния структуры металла подложки соответствовал исходному коэффициенту вариации сетки.