Образец для сравнительных механических испытаний сварных нахлесточных соединений

(51) 5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ цель достигается с помощью призматического образца, Образец состоит из двух прямоугольных, геометрически подобных боковых и центральной пластин и содержит внутренние концентраторы, расположенные симметрично относительно оси образца. Центральная пластина смещена на расстояние, равное 12 толщинам пластины, вдоль вертикальной оси образцаи соединена с каждой из боковых пластин двумя швами, параллельными этой оси, а сварные швы выполнены без усиления. Эффект проявляется при определении критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге при испытании образца статической нагрузкой, поскольку отсутствуют воздейст. вия, связанные с нормальным отрывом, поперечным сдвигом, что повышает точность испытаний. 2 ил,(54) ОБРАЗЕЦ ДЛ ХАНИЧЕСКИХ И НАХЛЕСТОЧНЫХ (57) Изобретение к пытаний материал зовано для опр коэффициента ин при продольном с ла сварного шва. шение точности и щиной т: двух бок ной 3, Центральна каждой из боковых ми швами 4, пара (при испытании) о стинами содержат добных толщино концентратора 5.Образец испо овых 2 я плас пласт ллельн си об ся два образя сварныикальной жду плачески по- тренних ин 2 двум ыми вер азца, М геометр ных вн щим обрают зом.Цен щают вд нии) ос толщина контакт боковую ну 3 образ ьной (при ие, равн спечивая ми, Затемивают с ц альнуюль ее вена распластиежду плласти ну а 1 сме- испытапл асти ртикал стоян ны, обе астина 2 свар ое 12 плотный каждую ентральГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ. СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1569148, кл. В 23 К 28/00, 1986. Я СРАВНИТЕЛЬНЫХ МЕСПЫТАНИЙ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙасается механических исов и может быть испольЕделения критического тенсивности напряжений двиге, в частности, метал- Цель изобретения - повыспытаний. ПоставлеНная Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть использовано для определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге, в частности, металла сварного шва.Цель изобретения - повышение точности испытаний для определения критического коэффициента интенсивности напряжений металла сварного шва при продольном сдвиге,На фиг,1 изображен образец при испытании сжимающей нагрузкой; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Образец 1 состоит из трех геометрически подобных прямоугольных пластин тол 16609 О 6 А одной центральна 3 соединена с О1660906 5 10 ной пластиной 3 двумя сварными швами 4 равной длины, выполненными в одном и том же режиме сварки (дуговой, лазерной, электронным лучом и др.)Снятие механической обработки перед испытанием усиления сварных швов 4 до получения плоской поверхности позволяет получить образец 1, геометрически однородный в рабочей части и, следовательно, равнопрочный в поперечных сечениях. Трещинообразные внутренние концентраторы 5 образуются из несплошностей между пластинами непосредственно в процессе сварки (соотношения размеров концентраторов 5 и сварных швов 4 можно изменять, если до сварки у пластин 2 и 3 на месте наложения сварных швов 4 выполнять симметричную разделку кромок необходимой глубины), Отметим, что длина швов 4 может быть меньше длины нахлестки пластин 2 и 3 при обязательном равенстве длин всех четырех швов образца,При испытаниях образец 1 устанавливают торцами боковых пластин 2 на горизонтальную опору и нагружают в торце центральной пластины 3 сжимающей силой до разрушения. По результатам испытаний определяют критический коэффициент интенсивности напряжений металла сварного шва при продольном сдвиге. Предложенная конструкция образца проверялась при испытании статической сжимающей нагрузкой охлажденных до температуры Т = 77 К сварных образцов из стали Ст,З, сваренных электродами типа Э 42 А. Траектория разрушения образцов совпала с теоретически рассчитанной на основе законов линейной механики разрушения сложной пилообразной линией.Точность испытаний при использовании предложенного образца повышается, в первую очередь, за счет того. что лри выбранных конструкции образца и схеме испытания (на сжатие статической нагрузкой) отсутствуют воздействия, связанные с другими схемами испытания, - нормальным отрывом, поперечным сдвигом. Разрушение сварных швов происходит только от продольного сдвига, При этом при изготовлении образца предложенной конструкции нет операции нанесения трещинообразных концентраторов, которая является довольно сложной, а конструктивные трещины образуются в ходе сварки пластин образца. Условия сборки лод сварку хорошо повторно воспроизводятся, что повышает точность испытаний. Выполнение плоской наружной поверхности сварных швов стабилизирует 15 20 25 30 40 50 55 размеры образца, что также повышает точность испытаний.Предложенный образец служит для определения характеристик трещиностойкости металла сварного шва, в частности критического коэффициента интенсивности напряжений К 1 ,Исследованиями установлено, что величина коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге равна где т 1 - толщина боковых пластин;12 - полутолщина центральной плас.гины образца,При силе Рл 1=. Ррзр величина Кл, = КяьПроведены испытания образцов предложенной конструкции при= -1960 С, Материал пластин - сталь С щ 3, размеры пластин составляли: 11 = 2, и = 15,5 мм, ширина 500 мм, длина сварных швов 1"= 48 мм, величина смещения центральной части образца 20 мм. Сварные швы выполнялись электродами марки "Е щопа" (Ч ССР) класса 42 А. Величина минимального сечения сварных швов равнялась 6,7.6,8 мм. Разрушающая сила Ррзр = 504 кН. Тогда согласно указанной формуле Кп; =. 3,27 кН/мм, что составляет И 11370 от величины К 1 подобных материалов, а известно, что схема нагружения нормальнымотрывом, описываемая величиной К 1 наиболее опасная из всех схем нагружениятела с трещиной,Эффект проявляется в получении образца для определения критического КИН металла сварного шва при продольном сдвиге, при испытании которого "татической сжимающей нагрузкой отсутствуют воздействия, связанные с нормальным отрывом, поперечным сдвигом, а реализуется только продольный сдвиг при одноосном нагружении, принципиально повышается точность испытаний, Простота и технологичность операций, необходимых для получения указанного образца, позволяют существенно сократить время его изготовления, повышают стабильность воспроизведения эксперимента, что дополнительно повышает точность резул ьтатов исп ытан ий. О б разе ц для определения критического КИН металла сварного шва при продольном сдвиге содержит два внутренних концентратора, однако не требует непосредственного нанесения последних, а известно, что эта технологическая операция является одной из самых сложных, трудоемких и недостаточно точных1660906 Составитель З.Хаустовактор В.Данко Техред М.Моргентал Корректор А,Осауленко аз 2082 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 Производствеино-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Формула изобретения Образец для сравнительных механических испытаний сварных нахлесточиых соединений, состоящий из геометрически подобных сваренных между собой прямоугольных пластин, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности испытаний при определении критического козффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге, образец выполнен из трех пластин, центральная из которых смещена относительно других на рассто яние, равное 1 2 толщииам пластины, исоединена с каждой из двух других пластин сварными швами, параллельными плоскости сдвига.