Способ подготовки образца к усталостным испытаниям
Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств конструкций, в которых при сварке или механической с5о;/ке возникают остаточные напряжения, в частности к способам подготовки образцов к усталостным испытаниям. Целью изобретения является повышение точности создания поля остаточных напряжений в образце материала конструкции. Нагрев фани образца производят в зоне, расположенной snc его рабочей части, до температуры, превыц лю щей температуру потери материалом / гих свойств. При этом с зоьт harpers ,:a образце закрепляют металлическую нзчладку, вместе с которой осуществляю неф и охлаждение образца, что обеспечивает npi--- ближение места локализации плкспняльных остаточных напряжений к посер„ности рабочей части образца. 3 ил. if ., S ,аг,
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 3/32
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4764690/28 (22) 05.12.89 (46) 30.08.92. Бюл. йт 32 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) M.C,Áàáèöêèé, Н.М.Петушок, Э.M.Ïðîтасеня, В,А.Смолянко и А.С.Якубенка (56) Кадзуа Хонда и др, Распространение трещин в областях растягивающих и сжимающих напряжений. — "Дзайре". 1980, т. 29, N 325, с. 1029 — 1034, Перевод N РД-75072
Северо-Кавказского филиал Всесоюзного центра переводов научно-технической документации, 1983. Ростов-на-Дону, с.5 — 7, Труфякова В,И. и др, Роль остаточных напряжений в изменении сопротивляемости сварочных соединений зарождений зарождению и развитию усталостных трещин. — В сб.: Стандартизация методов расчетов и испытаний на усталость, Вып. 3. M.: Изд-во стандартов, 1983, с. 21 — 22.
Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств конструкций. в которых при сварке или механической сборке возникают остаточные напряжения, в частности к способам подготовки их образцов к усталостным испытаниям.
Известен способ подготовки образца прямоугольной формы к усталостным испытаниям. В рабочей части образца остаточные напряжения получают следующим образом. Предварительно закрепляют образец между массивными пластиками и в печи осуществляют нагрев до температуры, соответствующей потере металлом упругих свойств с последующим интенсивным охлаждением. В результате неравномерного (19(5U (11(1 7О84:8 / (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦА К VCТАЛОСТНЫМ ИСПЫТАНИЯМ (57) Изобретение относится к исслед аниям прочностных свойств конструкций, в которых при сварке или механи;ескай сба::-ке возникают астатачнь(е напряжения. 8 гастности к способам подготовки образцов к усталастным испытаниям. Целью изабре-:ения является повышение точности создания поля остаточных напряжений в образце материала конструкции. Нагрев грани образца производят в зоне, распалач синай вне ега рабочей части, до температуры. превышающей температуру потери матер:л(алом у:и:.. гих свойств. При этом в эг не нагрега на образце закрепляют металличесI, ó!I накладку, вместе с которой асущ сталя- -.;-I::I p . и охлаждение образца, чта абаспе-(ивает f1 pl:ближение места локализации глаксимальных остаточных напряжений к паге .-насти рабочей части образца. 3 ил. охлаждения закрытых и не закрытых уг,аглянутыми пластинами частей образца г ега рабочей части образуются асгатс.нь;=;;äпряжения.
Недостаткам такага спас":5ë является невозможность ега и; .;менения при оценках сопротивления усталости лат DII;-.!I ( конструкций, которые изгатавлигаioTcA без термической обработки, вследствие связанных с этим структурных изглененил глегалла.
Наиболее близким па технической сущности к изобретению является способ подготовки образца к vi. (властным испытаниям, 381 Однако данный способ не позволяет обеспечить приближение места локализации максимальных остаточных напряжений к поверхности образца, вследствие более высокой скорости ее охлаждения, чем в глубине металла. Цель изобретения — повышение точности создания поля остаточных напряжений в образце материала конструкции путем приближения места локализации максимальных напряжений к поверхности рабочей части образца. Поставленная цель достигается тем; что по способу подготовки образца к усталостным испытаниям. при котором производят нагрев грани образца в зоне расположенной вне его рабочей части. до температуры. выше температуры потери материалом упругих свойств, и последующего охлаждения образца до начальной температуры, согласно изобретению, на образце закрепляют металлическую накладку, размеры которой меньше соответствующих размеров образца, так, что эона закрепления накладки включает зону нагрева образца. а нагрев и охлаждение образца осуществляют совместно с накладкой. Последняя снижает скорость охлаждения со стороны поверхности образца. по сравнению с подповерхностными слоями металла, и тем самым обеспечивает приближение места локализации максимальных остаточных напряжений к поверхности рабочей части образца. На фиг.1 изображен образец с накладкой, установленный в индукторе; на фиг.2— разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — эпюры остаточных напряжений, Образец с рабочей 1 и захватными 2 частями устанавливают в индукторе 4, закрепляют накладку 3 над нагреваемой зоной 5 образца и производят их совместный нагрев до потери материалом упругих свойств с последующим охлаждением образца до начальной температуры. Пример. Остаточные напряжения. создавали в образце прямоугольной формы 270 х 40 х 8 мм из листовой стали 22Г2ТЮ с толщиной рабочей части 4 мм, полученной радиусом 60 мм, Режимы нагрева токами высокой частоты определяли исходя из требуемой глубины нагрева захватной части образца и длины нагреваемой зоны. Поскольку нагрев образца и накладки осуществляется с двух сторон, то глубина прогрева составляет половину толщины образца, т.е. 4 мм. Удельную мощность нагрева при частоте 2500 Гц определяли по диаграмме, иэ которой пол. учили P = 0,9 кВт/см. С учетом длины на5 греваемой зоны 100 мм определяли время нагрева 18 с. Для повышения эффективности сохранения при охлаждении на поверхности образца более высокой температуры, чем в 10 глубине металла создавали условия нагрева накладки до более высокой температуры путем уменьшения высоты последней. При высоте накладки 4 мм, ширине 8 мм и длине 100 мм она нагревалась до 800 С, а образец 15 — до 700 С при времени нагрева 8 с. Горизонтальная плоскость индуктора совпадала с плоскостью сопряжения накладки и образца. Не подвергаемая нагреву рабочая часть образца принималась равной 25 мм. Чтобы 20 обеспечить это условие при выбранном радиусе 60 мм индуктор устанавливали с частичным перекрытием зоны рабочей части образца. Остаточные напряжения в рабочей час25 ти образца определяли тензометрированием. Для этого на грани рабочей части образца и его боковых поверхностях в продольном направлении устанавливали тензореэисторы 2ПКБ-5-50В. По разнице их 30 показаний после разрезки образца были получены величины остаточных напряжений: на поверхности грани образца аост = =120 МПа и на расстоянии 3 мм от ее о = 107 МПа. На фиг,3 приведены эпюры оста35 точных напряжений, полученные в рабочей части сечения образца по известному(штриховая линия) и поданному(сплошная линия) способам. Использование данного способа, по 40 сравнению с известными, позволит повысить достоверность характеристик сопротивления усталости в результате повышения точности воспроизведения в образце поля остаточных напряжений неодно45 родной конструкции и-более обоснованно выбирать ее параметры при оценках несущей способности. Формула изобретения Способ подготовки образца к усталост50 ным испытаниям, заключающийся в том. что в рабочей части плоского образца создают поле остаточных напряжений путем нагрева образца в зоне, расположенной вне его рабочей части, до температуры выше темпера55 туры потери материалом упругих свойств, и последующего охлаждения образца до начальной температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности создания поля напряжений в образце неодно1758487 Составитель М. Бабицкий Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева Редактор М.Циткина Заказ 2993 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 родной конструкции путем приближения места локализации максимальных напряжений к поверхности рабочей части образ- . ца. на образце закрепляют металлическую накладку, размеры которой меньше соот- 5 ветствующих размеров образца, так, что зона закрепления накладки включает зону нагрева образца, а нагрев и охлаждение образца осуществляют совместно с накладкой.
