Способ определения остаточного ресурса материала детали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 1446 59 4 О 01 В 11/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ДЕТЕЛЬСТВУ АВТО ьство СССР1/16, 1981. ОСТАТОЧНОГО ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯРЕСУРСА 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 вц-,держан с погрешностью не более+0,002 мм, а общее число составляет100-600 квадратов. Травят поверхность до удаления слоя нанесенногометалла 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 учетомзначения коэффициента Пуассона и модуля упругости монокристалла этогометалла по его характерным осям, такчтобы коэффициент вариации началь"ного состояния структуры металла подложки соответствовал исходному коэффициенту вариации сетки. Деформацииопределяют как разность предыдущих ипоследующих результатов измерениясторон каждого квадрата сетки. Затемопределяют дисперсию деформации длякаждого этапа испытаний, которая линейно связана с накоплением повреждений при циклическом нагружении.При числе квадратов от 100 до 600способ в 15-35 раз снижает погрешность определения коррелированного состаточным ресурсом параметра.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к методамопределения накопленной усталостипри циклическом нагружении, и можетбыть использовано для определения остаточного ресурса при усталостныхиспытаниях.Целью изобретения является повыше ние точности за счет использованиястатистических методов оценки уровнямикродеформаций.Способ осуществляют следующим образом,Определяют одним из известныхспособов, например путем металлографического исследования под микроскопом протравленного шлифа, среднийразмер зерна материала детали. Длябольшинства металлов и сплавов онсоставляет 0,05-0,3 мм. С учетомполученной величины среднего размеразерна, равной стороне квадрата сетки,и технологических возможностей выполнения каждой стороны квадрата с по-. 25грешностью 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 коэффициентвариации равен 0,1.В соответствии с выбранным коэффициентом вариации сетки подбираютлистовой металл для подложки с такимже коэффициентом вариации, зависящимот значений коэффициента Пуассонаи модуля упругости монокристалла это го металла по его характерным осям.Например, для выбранной ранее сеткив качестве материала для подложкиможет быть взят листовой алюминий,а в качестве металла, цвет которого 45отличается от цвета материала подложки, - медь, слой которой осаждают,например, напылением в атмосфереинертного газа. После напыления слоядругого металла на металл подложкиповерхность покрывают фоторезистом,проецируют на него иэображение фотооРигинала сетки из светлых и темныхквадратов, Затем вскрывают в фоторезисте окна, соответствующие светлым ипи темным квадратам, и травятповерхность до удаления слоя нанесенного металла, например меди в окнах. В результате на подложке формируется сетка из светлых и темныхквадратов, параметры которой измеряют отдельно для каждого квадратапо двум взаимно перпендикулярным направлениям. Поскольку при измерениистороны квадрата в качестве характерных линий используют границы междусветлыми и темными квадратами, то измерение должно производиться с точностью до 0,00 мм, например, с помощью инструментального микроскопаили микроскопа твердомера ПМТ-З,Изготовленную подложку с сеткойна одной стороне приклеивают другойстороной кповерхности контролируемойдетали, измеряют стороны каждого квадрата и фиксируют результаты измерений. После каждого этапа испытанийповторяют измерение сторон квадратов, сравнивают их с результатамипредыдущих измерений и определяютзначения деформаций по каждому квадрату.Полученные значения деформацийподвергают статистической обработке.Для каждого этапа определяют среднеезначение деформации и дисперсию деформации, Величина дисперсии микродеформации линейно связана с накоплением повреждений при циклическомнагружении, т.е. с уровнем израсходованного на данном этапе ресурса материала детали. Остаточный ресурсматериала определяют путем экстраполирования получаемой при испытанияхвеличины накопленной дисперсии отчисла нли длительности этапов испытаний до уровня, соответствующегоразрушению материала,Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность определения остаточного ресурса, таккак статистическая обработка данныхпо большому числу квадратов (100600) при случайном характере рассеивания результатов позволяет в 1535 раз снизить погрешность определения коррелированного с остаточнымресурсом параметра,формула изобретенияСпособ определения остаточного ресурса материала детали, заключающийся в том, что на различных этапах испытаний на протравленной поверхности измеряют геометрические параметры совокупности характерных линии, отоЗаказ 6737/45 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 бражающих структуру материала детали,и по этим данным определяют остаточный ресурс, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиза счет использования статистическихметодов оценки уровня микродеформа"ций, на одну из сторон подложки излистового металла наносят слой другого металла, цвет которого отличается от цвета металла подложки, ифоторезист, 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 поверхностидо удаления слоя нанесенного металлав окнах, соответствующих светлым илитемным квадратам, и наклеивают подложку. другой стороной на поверхностьдетали, в качестве характерных линий используют границы между светлыми и темными квадратами, а металлподложки выбирают с учетом значенийкоэффициента Пуассона и модуля упругости монокристалла этого металла поего характерным осям так, чтобы коэффициент вариации начального состояния структуры металла подложки соответствовал исходному коэффициентувариации сетки.