Способ подготовки образца к усталостным испытаниям

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК С 9) С 51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТПРИ ГКНТ СССР ЕТЫТИЯМ И ИЗОБР Т АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ аб ря невокахконстермных нос гот исп раб пол ОПИСАНИЕ(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(72) М.С,Бабицкий, Н.М.Петушок, Э,М.Протасеня, В,А,Смолянко и А,С.Якубенко (56) Кадзуо Хонда и др, Распространение трещин в областях растягивающих и сжимающих напряжений. - "Дзайре". 1980, т, 29, 1 ч. 325, с. 1029 - 1034, Перевод 1 ч. РДСеверо-Кавказского филиал Всесоюзного центра переводов научно-технической документации, 1983, Ростов-на-Дону, с.5 - 7,Труфякова В,И. и др, Роль остаточных напряжений в изменении сопротивляемости сварочных соединений зарождений зарождению и развитию усталостных трещин. - В сб.: Стандартизация методов расчетов и испытаний на усталость, Вып, 3. М.: Изд-во стандартов, 1983, с. 21 - 22. Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств конструкций. в которых при сварке или механической сборке возникают остаточные напряжения, в частности к способам подготовки их образцов к усталостным испытаниям.Известен способ подготовки образца прямоугольной формы к усталостным испытаниям. В рабочей части образца остаточные напряжения получают следующим образом. Предварительно закрепляют образец между массивными пластинами и в печи осуществляют нагрев до температуры, соответствующей потере металлом упругих свойств с последующим интенсивным охлаждением. В результате неравномерного 1758487 я 1(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦА К УСТАЛОСТНЫМ ИСПЫТАНИЯМ(57) Изобретение относится к исслед ваниям прочностных свойств конструкций, в которых при сварке или мехаи;еской сборке возникают остаточные напряжения. в 1 астности к способам подготовки образцов к усталостным испытаниям, Целью изобре-.ения является повышение точности создаия поля остаточных напряжений в образце материала конструкции. Нагрев грани образца производят в зоне, расположенной вне его рабочей части, до температуры. превышаю. щей температуру потери матер:лалом упру гих свойств. При этом в этне нагрега а образце закрепляют металлическую накладку, вместе с которой осуществля:. 1 неграл охлаждение образца, что обеспечивает пр.:- ближение места локализации максимальных остаточных напряжений к поверхности рабочей части образца. 3 ил. аждения закрытых и не закрытых упомяыми пластинами частей образца в его очей части образуются остаточные нажения.Недостатком такого способа является зможность его и лменения при оценсопротивления усталости;.1 атернала трукций, которь 1 е изготавливаются без ической обработки, вследствие связанс этим структурных изменений металла. Наиболее близким по технической сущти к изобретению является способ подовки образца к устзлсстным ытаниям, закг 1 ючающийся в то;л, что в очей части плоского образца создают е остаточных напряжений путем нагре 1758487ва образца в зоне, расположенной вне егорабочей части, до температуры потери материалом упругих свойств, и последующегоохлаждения образца до начальной температуры.Однако данный способ не позволяетобеспечить приближение места локализации максимальных остаточных напряженийк поверхности образца, вследствие болеевысокой скорости ее охлаждения, чем в глубине металла,Цель изобретения - повышение точности создания поля остаточных напряженийв образце материала конструкции путемприближения места локализации максимальных напряжений к поверхности рабочей части образца.Поставленная цель достигается тем; чтопо способу подготовки образца к усталостным испытаниям, при котором производятнагрев грани образца в зоне расположенной вне его рабочей части. до температуры,выше температуры потери материалом упругих свойств, и последующего охлажденияобразца до начальной температуры, согласно изобретению, на образце закрепляютметаллическую накладку, размеры которойменьше соответствующих размеров образца, так, что эона закрепления накладкивключает зону нагрева образца, а нагрев иохлаждение образца осуществляют совместно с накладкой. Последняя снижает скорость охлаждения со стороны поверхностиобразца, по сравнению с подповерхностными слоями металла, и тем самым обеспечивает приближение места локализациимаксимальных остаточных напряжений кповерхности рабочей части образца.На фиг.1 изображен образец с накладкой, установленный в индукторе; на фиг.2 -разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - эпюры остаточных напряжений,Образец с рабочей 1 и захватными 2частями устанавливают в индукторе 4, закрепляют накладку 3 над нагреваемой зоной 5 образца и производят их совместныйнагрев до потери материалом упругихсвойств с последующим охлаждением образца до начальной температуры.П р и м е р. Остаточные напряжения.создавали в образце прямоугольной формы270 х 40 х 8 мм из листовой стали 22 Г 2 ТЮ столщиной рабочей части 4 мм, полученнойрадиусом 60 мм,Режимы нагрева токами высокой частоты определяли исходя из требуемой глубины нагрева захватной части образца идлины нагреваемой зоны. Поскольку нагревобразца и накладки осуществляется с двухсторон, то глубина прогрева составляет половину толщины образца, т.е, 4 мм. Удельную мощность нагрева при частоте 2500 Гцопределяли по диаграмме, иэ которой пол. учили Ро = 0,9 кВт/см. С учетом длины на 5 греваемой зоны 100 мм определяли времянагрева 18 с,Для повышения эффективности сохранения при охлаждении на поверхности образца более высокой температуры, чем в10 глубине металла создавали условия нагреванакладки до более высокой температуры путем уменьшения высоты последней. При высоте накладки 4 мм, ширине 8 мм и длине100 мм она нагревалась до 800 С, а образец15 - до 700 С при времени нагрева 8 с. Горизонтальная плоскость индуктора совпадалас плоскостью сопряжения накладки и образца. Не подвергаемая нагреву рабочая частьобразца принималась равной 25 мм. Чтобы20 обеспечить это условие при выбранном радиусе 60 мм индуктор устанавливали с частичным перекрытием зоны рабочей частиобразца.Остаточные напряжения в рабочей час 25 ти образца определяли тензометрированием. Для этого на грани рабочей частиобразца и его боковых поверхностях в продольном направлении устанавливали тензореэисторы 2 ПКБ-50 В. По разнице их30 показаний после разрезки образца былиполучены величины остаточных напряжений; на поверхности грани образца до ==120 МПа и на расстоянии 3 мм от ее о Ос=.= 107 МПа. На фиг,З приведены эпюры оста 35 точных напряжений, полученные в рабочейчасти сечения образца по известному(штриховая линия) и поданному(сплошная линия)способам,Использование данного способа, по40 сравнению с известными, позволит повысить достоверность характеристик сопротивления усталости в результатеповышения точности воспроизведения в образце поля остаточных напряжений неодно 45 родной конструкции и более обоснованновыбирать ее параметры при оценках несущей способности.Формула изобретенияСпособ подготовки образца к усталост 50 ным испытаниям, заключающийся в том. чтов рабочей части плоского образца создаютполе остаточных напряжений путем нагреваобразца в зоне, расположенной вне его рабочей части, до температуры выше темпера 55 туры потери материалом упругих свойств, ипоследующего охлаждения образца до начальной температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности создания поля напряжений в образце неодно1758487 А-Д фиг.2 тавитель М.Бабицед М. Моргентал актор М.Циткина Техр Корректор С,Патруше аказ 2993 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж гарина, 101 родной конструкции путем приближения места локализации максимальных напряжений к поверхности рабочей части образца. на образце закрепляют металлическую накладку, размеры которой меньше соот ветствующих размеров образца, так, что зона закрепления накладки включает зону нагрева образца, а нагрев и охлаждение образца осуществляют совместно с накладкой,