Способ определения приращений остаточных деформаций детали

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНн двтаранреу аицвтевсиу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ,ГЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 121) 3350601/25-28122) 13.11,8146) 15.05.83. Бюл. 9 1872 Б.М,Овсянников, В.Н.Новиков, В.Н.Суровова, А.Г.Иванов, Р,ВГольдштейн, А.В.Капцов, Н,М.Осипенко; В.С,Дьяконова и А.В,Суняев 71) Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина и Институт проблем механики АН СССР.(53) 531.781.2(088.8)56) 1 Авторское свидетельство СССР 9 200254, кл, 6, 01 В 11/16, 1967,2, Фридман Я.Б. и др. Изучение пластической деформации и разрушения методом накатанных сеток. М Оборонгиэ, 1962, с, 9 (прототип ).154) (57) 1, СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ ОСТАТОЧНД ДЕФОРМАЦИЙ Д"ТА- ЛИ, заключающийся в том, что измеряют геометрические параметры совокупности характерных линий на поверхности детали и по ним опре.деляют приращение остаточных деформаций, о т л и ч а ю щ н й с я тем,что, с целью повышения точнос 801017920 А ти определения приращений остаточ е ных деформаций, в качестве характерных линий используют последовательности характерных точек, отображаю,щих вызванную технологией обработки упорядоченную структуру материала детали..2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что поверхность контролируемой детали перед измерением подвергают.рщифованию и травлению,3. Способ по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю.щ и й с я тем, что определяют плотность характерных линий, приходящуюся на единицу длины нормали, проведенной к этим линиям,и по ним определяют средние значения приращения"деформации материала.4, Способ по пп, 1 и 2, .о тл и ч а ю щ и й с я тем, что по иэмене- нию 1 ширины или направления характерных линий определяют границу зоны с наиболыщми деформациями материала детали, измеряют периметр и. площадь этой эоны н по отношению площади к периметру определяют среднюю деформацию материала в зоне, 1017920Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении деформированного состояния материала деталейоптическими методами,Известен способ определения приращений остаточных деформаций детали,заключающийся в том, что из слоистого материала изготавливают образцыс заданным расположением слоев относительно линии действия нагрузки, 1 Одеформируют образцы под нагрузкой,соответствующей нагрузке на исследуемую деталь, измеряют геометрическиепараметры характерных линий, отображающих слоистую структуру материала 15и по ним определяют приращения остаточных деформаций 1 3.Однако этот способ не позволяетполучить высокую точность вследствиенесовпадения деформаций образца идетали, материалы которых имеютразличную структуру и подвергаютсянеидентичным нагрузкам,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения приращений остаточных деформаций детали, заключающийся в том,что измеряют геометрические параметры совокупности характерных линийна поверхности детали, в качествекоторых используют линии скольжения слоев материала под нагрузкой,и по ним определяют приращения остаточных деформаций 2 3.Однако и этот способ не дает 35высокой точности при определенииприращений остаточных деформаций,так как линии скольжения слоевматериала возникают только при значительных остаточных деформациях, 40а число этих линий для деформированной детали мало, что не дает возможности судить о распределении остаточных деформаций по поверхностидетали, 45Цель изобретения - повышение точности определения приращения остаточных деформаций,Цель достигается тем, что согласно способу определения приращенияостаточных деформаций детали, заключающемуся в том, что измеряют геометрические параметры совокупностихарактерных линий на поверхности детали и по ним определяют приращенияостаточных деформаций, в качествехарактерных линий используют последовательности характерных точек,отображающих вызванную технологиейобработки упорядоченную структуру материала детали,60Поверхность контролируемой детали перед измерением подвергают шлифованию и травлению.Кроме того, определяют плотностьхарактерных линий, приходящуюся на , 65 единицу длины нормали, проведеннойк этим линиям, и по ним определяютсредние значения приращений деформации материала.По изменению ширины или направления характерных линий определяютграницу зоны с наибольшими деформациями материала детали, измеряютпериметр и площадь этой эоны ипо отношению площади к периметру определяют среднюю деформацию материала в зоне.Способ осуществляют следующимобразом.Ро одному из вариантов на участке детали с ровной, чистой и свободной от окислов и других покрытийповерхностью выделяют последовательности характерных точек, отображающих выявляемую технологией предшествовавшей обработки упорядоченнуюструктуру материала детали. Выявление характерных линий, образованныхпоследовательностями характерных точек, облегчается при рассмотрениидетали с помощью оптических средств,обеспечивающих увеличение от 4,5до 10000 раз. При этом увеличениесвыше 10000 раз оказывается нецелесообразным, так как попадающее вполе зрения малое число характерныхточек с размытыми границами не образует легко идентифицируемого образца искомой характерной линии структуры материала. Идентификация образцов основывается не только на геометрических параметрах точек, но ина их взаимном расположении относительно совокуйности наблюдаемых характерных линий. Такие геометрические параметры, как расстояние междудвумя характерными линиями, кривизна этих линий, используют для определения количестВенных значенийприращений остаточных деформаций вразличных зонах детали,По другому варианту перед измерением поверхность контролируемойдетали подвергают шлифованию и травлению, что повышает контраст изображения и уменьшает число дефектовизображения, препятствующих распознаванию образов характерных линийструктуры материала Технологияполучения шлифов совпадает с технологией, принятой при структурныхисследованиях материалов, в частности в металловедении.В качестве одного из вариантовосуществления указанных способов используют следующий прием: послеидентификации характерных линий надетали проводят в различных точкахповерхности детали нормали к этимлиниям и определяют плотность характерных линий, т.е. число линий,приходящееся на единицу длины нормали, По результатам измерений оп1017920 ного трубопровода. Эти деформациимогут достигать на отдельных наибо лее нагруженных участках конструкциизначительных величин из-за наличияконцентраторов напряжений, неравномерности распределения нагрузки встатически неопределимых системах, 15 существования термических напряженийв сварных соединениях и т,п, Дляконтроля остаточных деформаций в наиболее нагруженных зонах на поверхности несущих элементов шлифуютучастки поверхности размером около10 см , и,после травления Фотографи 2руют рисунок характерных линий, а 25 30 35 40 45 50 Составитель Н. ТимошенкоРедактор О. Колесникова Техред Л;ПекарьКорректорО. Билак Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 3523/38 ул. Проектная, 4 Филиал ППП фПатент", г, Ужгород,ределяют средние значения приращений деформаций материала в этих точках детали.В качестве другого возможного варианта осуществления способов по изменению ширины или направления характерных линий определяют границу эоны существенных деформаций материала детали, измеряют периметр и площадь этой эоны и по отношению площади к периметру определяют среднюю деформацию материала в зоне. В этом варианте точность способа возрастает с уменьшением отношения площади к периметру и сравнительно мало зависит от выбора уровня деформаций, признаваемых существенными, так как конфигурации зон с различным уровнем минимальных деформаций подобны и сравнительно мало отличаются друг от друга по абсолютным геометрическим размерам.Примером практического использования способа может служить решение задачи определения однородности деформирования листа на различных участках в процессе прокатки, При этом от листов отрезались образцы в виде прямоугольных параллелепипедов, ориентированных одной гранью параллельно плоскости прокатки, а другой перпендикулярно направлению прокатки. Для выявления характерных линий структуры материала грани образцов шлифуют и протравливаюфг, а характерные точки на поверхности шлифов рассматривают при увеличении от 4,5 до 100 раз. Характерные линии имеют толщину около 0,02 мм, Длина линий 100-1000 раз превышает их толщину. На различных образцахи разных гранях образцов определяют плотность характерных линий по нормали к семейству этих линий, и по этим данным определяют неравномерность деФормации по длине и ширине листа. Получение количественных данных об однородности остаточной деформации при прокатке листовой стали позволяет выбрать оптимальный режим прокатки, оперативно контролировать этот режим, проводить экспресс-анализ каждого прокатанного листа и за счетвсех этих мер повысить качествоготовой продукции и уменьшить долюпроката низшего сорта.Другим примером практическогоиспользования способа может служитьрешение задачи контроля остаточных деформаций, несущих элементов подводшлифованную поверхность после съемки консервируют. В дальнейшем периодически снимают консервирующую смазку, повторяют фотографирование характерных линий и вновь консервируют поверхность, Сопоставляя геометрические параметры совокупности характерных линий на снимках, сделанных в разное время, определяют приращения остаточных деформаций в процессе эксплуатации трубопровода. В данном случае контроль осуществляется нераэрушающим методом, что существенно расииряет области применения способа.Внедрение способа позволяет улучшитьи упростить контроль напряженно-деформированного состояния различных конструкций, выявить и оценить влияние различных факторов на качество продукции, получаемой при обработке материалов давлением, одновременно принимать решения о ремонте, усилении или замене несущих конструкций, остаточные деформации которых превышаютдопустимый предел, более объективно оценивать качество и осуществлять раэбраковку продукции прокатных станов и т.п.