Способ задержки роста усталостных трещин

СВОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 51)4 В 23 Р 6/ 0 ГДО 5 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НП"Г 3ф Б;"ЬЛ 1 С аде СТАЛОСТ(54) СПОСОБНЫХ ТРЕЩИН(57) Изобрено-восстаночастности ктрещин метретения - умремонта лис ЗАДЕРЖКИ РОС емонт ение относитсяительным работамремонту дефектоаллоконструкций,еньшение трудоеовых деталей с в виде ель иэо костиазвета Фиг тов, вид сверхуА на фиг, 2,задержки роставленных трещин леме ие А особ ых че Сусталоств листоведующим вет ных ра деталя образо осуществляется т лщиоой.элеи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь"(56) Авторское свидетельство СССР У 725862, кл. В 23 Р 6/04, 1980.Авторское свидетельство СССР В 1191247, кл. В 23 Р 6/04, 1984. Изобретение относится к ремонтно- восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.Целью изобретения является уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности детали в работе.На фиг. 1 изображена Ч -образная трещина е засверленными отверстиями в вершинах; на фиг, 2 - участок листовой детали после установки крепежЯО 1496980 вленными трещинами и увеличение нности детали в работе, В вершинахтрещины выполняют отверстия, в которые устанавливают болты. По обе стороны детали и вокруг трещины создаютравномерно распределенные напряжениясжатия 5 ,= 0,5-0,7 Г по кривой замкнутой линии. Последняя представляет собой геометрическое место точек,равноудаленных от замкнутой линии,соединяющей концы трещины, на расстояние 1, определяемое из сЬедующихсоотношений: 1,5 К ( 1 с 2,5 К, гдеб;, -критическое напряжение разрушениядетали с трещиной, кгсмм, К - длина пластически деформированной зоны,мм. При этом равномерно распределенные напряжения сжатия достигаютсяпосредством прижатия с обеих сторончашеобразных элементов. 1 з,п.ф-лы,3 ил В ремонтируемой листовой детал 1 с Ч -образной или паукообразнои трещиной 2 по длине пластически формированной зоны К просверливаю отверстия 3 диаметром не менее т ны детали, что позволяет ликвиди вать участок с дефектной структу Затем устанавливают чашеобразные менты 4 (с просверленными отверс0 3 149698ями, совпадающими с отверстиями ввершинах трещины), перекрывающие зоОну пластической деформации и локализующие область действия ветвейсложной трещины 2, вставляют крепежные болты 5, проходящие через отверстия листовой детали и чашеобразныхэлементов, и затягивают их гайками 6до достижения сжатия 5 = 0,5-0,7 б, 1 ОДля более надежной работы под чаше- . образные элементы устанавливают цилиндрические пружины 7, создающиетакже крутящий момент в вершинахтрещины, ослабляющий влияние внешней 15циклической нагрузки и способствующий возникновению эффекта самоторможения усталостной трещины,Как показали лабораторные испыта/ния, создание по кривой замкнутой линии, которая представляет собой геометрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соединяющейконцы трещины, напряжения сжатиябс,с. 0,55 к не обеспечивает надежнойблокировки сложной разветвленной трещины от воздействия внешней циклической нагрузки, Это приводит к раскрытию, росту трещины, что в конечномитоге приводит к выбраковке, Увеличе- ЗОние же напряжения сжатия, создаваемоеобразными зле енотами С )О 70при длительных знакопеременных внешних чагрузках способствует росту зародышевых трещин вблизи чашеобразных 35элементов и разветвленной трещины.Как известно, на концах трещинобразуется зона повышенной опасностидальнейшего развития и зарождениявторичных трещин, которая определяет-.40ся расчетным путем и обозначаетсярадиусом К. Как показали испытанияпри величине 11,5 К нет надежнойблокировки кбНцов трешины, При12,5 К за счет значительного увеличения длины линии приложения распределенных напряжений сжатия резковозрастают энергетические затратыдля создания необходимых распределенных напряжений сжатия, что нецелесообразно.П р и м е р. Проведено исследование образца - элемента металлической конструкции с М -образной трещиной длиной по ветвям 1. = 40 мм, с толщиной листовой детали Н = 6 мм, ц14 кгс/мм, радиусом зоны пластической деформации по направлению развития трещины К = 6,5 мм, с приложением внешних циклических эксплуатационных напряжений б = 5,0-7,0 кгс/мм 2.Засверливают в вершинах разветвленной трещины отверстия не менее толщины листовой детали с увеличением на 2-3 мм, чтобы выбрать всю зону вокруг конца трещины с дефектной структурой. Диаметр отверстий равен 8 мм. Соединяют вершины 7 -образной трещины и получают треугольник (фиг. 2). Перпендикуляры, проведенные из середин его сторон, пересекаются в точке, служащей центром описанного вокруг него круга с радиусом К к= 23 мм. От этого круга на расстоянии 1 выбирается линия приложения действия чашеобразных элементов по созданию распределенных силсжатия,Радиус чашеобразных элементоввыбирается из соотношения К ш= К+ 1, где 1 выбирают из соотношенйя 1,5 К ( 1 с 2,5 К; 1 = 2 К =2 х 6,5 = 13; тогда Кщы = Р: + + 1 = 36 мм,оы - кЧашеобразные элементы диаметром 72 мм, толщиной 3 мм, высотой 15 мм прикладывают с обеих сторон листовой детали и крепежными элементами (болтами диаметром 8 мм с применением цилиндрических пружин ф 12 мм) затягивают гайками до создания нанапряжения сжатия бс,к = 7,0- 10,0 кгс/мм, Края чашеобразных элементов, соприкасающихся с поверхностью листовой детали, выполнены по радиусу г = 1,5 мм,Анализ результатбв усталостных испытаний элемента металлической конструкции показал надежную блокировку трещины и зоны, прилегающей к ней, от воздействия внешних циклических напряжений, Период роста усталостных трещин на образцах с применением предлагаемого способа больше в 1,3-1,5 раза, чем с применением известного способа. Формула изобретения 1. Способ задержки роста усталостных трещин в листовых деталях, включающий выполнение в вершинах трещины отверстий, установку в отверстия крепежных элементов и"их затяжку, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленны5149 б 9806ми трещинами и увеличения надежности пряжения сжатия (.= О 55. - 0 7в работе, в процессе затяжки по обе где С к - критическое напряжениестороны детали вокруг трещины и в разрушения детали с трепниой, кгс/ммзоне, ограниченной кривой, равноуда 5ленной от линии, соединяющей концы 2. Способ по и, 1, о т л и ч атрещины, на расстояние 1, определя- ю щ и й с я тем, что для созданияемой из соотношения 1,5 К ( 1 - 2,5 К., равномернЪ распределенных напряженийгде К - радиус зоны пластической сжатия используют злементы с размерадеформации в вершинах трещины, со ми, соизмерим п 1 п с зоной пластическойздают равномерно распределенные на- деформации и длиной ветвей трещины. Назар авит орректор И, Шарош дакт бче х каз 4376/17 ТИИПИ Государственного ко113035, Мос ираж 894митета по изобретениям и ква, Ж, Раушская наб исноетиям п4/5 атент", г, Ужгород,роизводственно-издательский ком ага