Способ определения динамики распространения трещины в твердом материале при ползучести

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 О 01 Й 3/ ОП И АВТО 52,%1,. фа я тем, что а воздейГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИРАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В ТВЕРДОМ МАТЕРИАЛЕ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ(57) Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к методамопределения динамики распространениятрещин в твердых материалах при ползучеИзобретение относится к исследованияч грочностных свойств материалов, в частности, к трещиностойкости материалов при ползучести и усталости,Известны способы измерения скорости развития трещины, регистрации момента страгивания трещины, основанные на косвенных методах измерений.Наиболее близкий способ регистрации момента страгивания трещины заключается в том, что образец с. надрезом обдувают газообразной средой, источник которой располагают у вершины надреза, нагружают образец, при этом внутреннюю полость надреза герметизируют металлической фоль 1733956 сти, Цель изобретения - определение скорости развития трещины и упрощение определения момента ее возникновения. Образец, выполненный иэ тонколистового материала, размещают в рабочей камере, вакуумируют полость камеры, ограниченную внутренней поверхностью образца и проводят нагрев образцаПод действием повышенной температуры и постоянной нагрузки за счет разности давлений газа в разделенных образцом полостях камеры, в образце происходят процессы ползучести, которые приводят к образованию трещины и ее развитию. При этом в вакуумируемой полости регистрируют момент начала увеличения давления, который совпадает с моментом образования трещины, и момент стабилизации давления, по разности которых определяют время развития трещины. По времени и измеряемой длине трещины определяют скорость ее развития. 1 з,п лы, 1 ил. гой, которую прикрепляют к боковым поверхностям образца. оставляют зазор у вершины надреза и измеряют давление среды во внутренней полости, по скорости изменения которого судят о моменте страгивания трещины.Недостаток известного способа заключается в том, что он позволяет судить лишь о моменте страгивания трещины и не позволяет определить скорость развития трещины,Цель изобретения состоит в упрощении определения момента возникновения и скорости развития трещины.Поставленная цель достигаетс на наружную поверхность образцствует давление, а с внутренней стороны образца давление измеряют, при этом перед нагружением образец размещают в рабочей камере и вакуумируют ее полость, ограниченную внутренней поверхностью образца, а после нагружения, меняя рабочие параметры среды, регистрируют во времени момент начала увеличения давления и момент его стабилизации, по которым определяют время развития трещины. В качестве образца используют тонколистовой материал.На чертеже представлена принципиальная схема установки.Установка для испытаний состоит из рабочей камеры 1, разделенной образцом 2 на две полости: верхнюю, сообщающуюся с атмосферой, и нижнюю рабочую, в которой создают вакуум. Камера имеет вакуумное уплотнение 3, водяную рубашку 4. В нижней полости устанавливают нагреватель 5 и вакууметр 6, а в верхней - индикатор часового типа 7, наконечник которого представляет собой термопару 8.Способ осуществляется следующим образом,С помощью нагревателя 5 образец 2 нагревают до определенной температуры, При этом образец прогибается на определенную величину. Стрелу прогиба д определяют индикатором 7. Термопара 8 находится в постоянном контакте с образцом и фиксирует температуру в центре образца, При этом вакуумное уплотнение 3 охлаждают с помощью водяной рубашки 4 проточной водой. Затем в нижней полости камеры создают вакуум. Под действием постоянной нагрузки и повышенной температуры в образце происходят процессы ползучести, которые в конечном итоге приводят к разрушению образца, При этом в нижней полости камеры нарушается вакуум. Момент нарушения вакуума и характер его изменения фиксируется вакуумметром 6.Момент возникновения трещины ( юЬ) соответствует моменту начала увеличения давления в нижней полости камеры. О динамике роста трещины судят по характеру из менения давления во времени,. Момент окончания роста трещины (% ) соответствует моменту стабилизации давления. Время роста трещины топределяется разностью ( тк - о).После остановки роста трещины образец вынимается из установки и определяет 10 15 20 25 30 мерения в условиях полэучести, значитель 35 40 45 50 55 ся размер трещины (Я). Скорость роста трещины (Ч, мм/с) определяется отношением (Ы т)П р и м е р, В лаборатории кафедры физики УКПИ проведены опыты по определению момента возникновения и скорости распространения трещины в титановой фольге толщиной 50 мкм при ползучести в интервале температур 300-600 С с использованием в рабочей полости камеры вакуума. Образец имеет форму диска диаметром 110 мм.Установлено два принципиально различных механизма разрушения фольги при ползучести, В пластичной фольге (после прокатки или отжига) происходит образование и слияние микропор, что ведет к образованию сквозных отверстий диаметром 1.2 мм. Скорость их роста составляет 0,10;5 мм/с. В поверхностно-упрочненной и охрупченной вследствие этого фольге (применялся метод имплантации ионами углерода и азота) возникает трещина длиной 20,30 мм. Скорость ее роста составляет 20100 мм/с.Использование предлагаемого способа измерения скорости распространения трещины в твердых материалах по сравнению с существующим позволяет проводить изно упростить методику измерения и проводить ее ускоренно и определять не только момент страгивания трещины, но искорость ее распространения. Ф о р мул а изобретен ия 1. Способ определения динамии распространения трещины в твердом материале при ползучести, включающей воздействие на наружную поверхность образца и измерение давления среды с внутренней стороны образца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения скорости развития трещины и упрощения определения момента ее возникновения перед нагружением, образец размещают в рабочей камере и вакуумируют ее полости, ограниченную внутренней поверхностью образца, а после нагружения регистрируют во времени момент начала увеличения давления и момент его стабилизации, по которым определяют время развития трещины.2.Способ поп.1,отлича ющийся тем, что образец выполняют из тонколистового материала.1733956 Составитель В. ЧервинскийРедактор Н. Сильнягина Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова 101 ул.Гага изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж аказ 1663 ВНИИПИ Гос Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5