Способ обработки изделий

аа 80 пв 1 1 25 аазмв --,ИЭО РЕТ6 ЕФВВ%С 1 У твенно чающий ериал щ и й ыаения напряа опнени ерснж Ромаиив,кий,скийинститу т ельство СССР2 во СССР тво СС СОЮЗ СОВЕТСКИХ ЕНКЫЙ КОМИТЕТ ССОР СЬРЕТ 1 НИЙ И ОТНРЬП ОПИСАЙИЕК АВИНСКОМУ(54) (57) преимуще лов, вклю ний в ма л и ч а целью но создание путем. за мелкодис ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ из хрупких материасоздание напряжеграниц трещины, о тс я тем, что, с ресурса изделий, ений осуществляют я трещины сыпучим твердым веществом.5 10 20 25 40 45 50 Изобретейие относится к области создания способов повышения сопротивления материалов и иэделий хрупкому разрушению, в частности повышения сопротивления трещин при циклическом нагружении.Известны способы торможения роста усталостных трещин в листовом материале, заключающиеся в засверли, вании трещины в ее вершине и в локальной пластической деформации на пути роста трещины в направлении, перпендикулярном плоскости листа. и, 2.Однако с помощью этих способов упрочняется только вершина трещины.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки изделий, заключа-, ющийся в создании локальных пласти ческих деформаций (отпечатков),и, таким образом, напряжений в мате" риале границ трещины 3 .Известный способ неэффективен в случае больших трещин, а также из.готовленных деталей из хрупких ма" териалов, когда нанесение отнечатков трудноосуществимо, а также возможно образование вторичных трещин от отпечатков. В то же время именно для высокопрочных хрупких. материалов, используемых для изготовления корпусных изделий и обладающих высокой склонностью к хрупкому разрушению, в первую очередь важно повысить нх циклическую трещиностойкость. Кроме того, нанесение отпечатков в ряде случаев бывает невозможным в иэделиях сложной Формы и со сложной траекторией распространения трещины, которую предугадать невозможно, что исключает заблаговременное нанесение отпечатков в определенном месте еще до появления там. трещины.Целью изобретения является повышение ресурса изделия больших тол" щин и сложной формы, изготовленных из хрупких материалов. Указанная цель достигается тем,что согласно способу обработки изделийзаключающемуся в создании напряженийв материале границ трещины, трещинузаполняют сыпучим мелкодисперснымтвердым веществом,Попадая в трещину, вещество создает давление на берега трещины ипрепятствует смыканию берегов на,протяжении полуцикла разгрузки,Таким образом уменьшается амплитуданагружения материала в вершине трещины, что приводит к повышению циклической трещиностойкости изделия.На фиг,1 схематически представлен профиль трещины после. приложения к изделию растягивающей нагрузки (сплошные линии) и после ее снятия (пунктирные линии) (после снятия нагрузки границы трещины смыкаются, циклическая деформация материала .в вершине трещины равна о 1 ); на фиг.2 - профиль трещины до (сплош-. ные линии) и после (пунктирные линии),разгрузки в случае попадания в трещину сыпучего мелкодисперсного твердого вещества (после снятиянагрузки берега не смыкаются, циклическая деформация материала равна5, при этом 5,( 3 ); на фигеЗ - диаграмма зависимости деформации материала от нагрузки при испытании безподачи в концентратор вещества; наФиг.4 - то же, при подаче в концентратор вещества. Предложенный способ опробован на балочнь 1 х образцах прямоугольного поперечного сечения (длина образцов 160 мм, высота 18 мм, ширина 12 мм) с односторонней боковой усталостной трещиной. Материал - сталь 40 Х, закаленная от 850 С и отпущеноная при 200 С. Усталостные трещины от искусственных концентраторов, созданных на образцах, выращивали на установке с жестким типом нагружения по схеме консольного изгиба отнулевым циклом . нагружения с частотой 10 Гц, При этом Фиксировали скорость роста трещины для определенных уровней.нагрузок, оцениваемых согласно подходам линейной механики разрушения по величине амплитуды коэффициента интенсивности напряжений 6 М=1 -Кюшц ю 1 я т гдетои 1 а - минимальное н максимальное значение коэффициента интенсивности напряжений за цикл нагружения соответственно. Для нулевого цикла нагруженияМ,;=0 иЬМ=К:,Прирост длины трещины регистрировали при помощи оптического устройства с погрешностью абсолютной длины трещины. С целью проверки эффективности предлагаемого способа в процессе развития усталостной трещины в концентратор подавали твердое мелкодисперсное сыпучее вещество - тальк (ЗМрО 4810 у НО)Результаты испытаний сведены а таблицу,Вид испытаний Скорость развитиятрещины, мм/цикл 10 3( 4,3 МПЖМ 4 К=6,2 МПММ15 Без подачиЗМд 04810 Н О-Ь -61,510 9,010 20 С подачейЗМдОе 4810 Н О 6 -Б0(эа 10 2,0 10циклов) Для подтверждения предположения о причине повышения циклической тре 2 5Как следует иэ таблицы, применение предложенного способа для всех значений ДК или полностью устраняет рост трещины или существенно его подавляет. 30После заполнения трещины мелкодисперсным сыпучим твердым веществом в полуцикле понижения нагрузки на изделие границы трещины под действием упругих сил будет стремиться сомкнуться, но этому противодействует находящееся в трещине вещество, создавая усилие на границы трещины и, следовательно, напряжения в материале границ трещины, что в конечном итоге препятствует смыканию границ трещины, Вследствие этого дебрмация материала в вершине трещиныза цикл нагрузки уменьшится при неизменной внешней амплитуде нагружения изделия. щиностойкости материала при помощи фтензометрического датчика перемещений измерялась деформация материала, 1 расположенного вблизи вершины трещины в зависимости от приложенной к образцу нагрузки Р.На фиг.З схематически показана диаграмма Р - Ь для случая испытания без подачи в концентратор вещества. Наблюдается прямо пропорциональная . зависимостьот Р, Величина дефор. мации материала при достижении нагрузки Р равна Ь .На фиг.4 схематически показана диаграмма Р - Ь в случае испытания с подачей в концентратор вещества. Диаграмма состоит из двух ломаных участков. Величина деформации материала при достижении нагрузки Р равна Ь . Сравнивая фиг.З и 4 видно, что Ь, Ь, т.е. имеет место уменьше" ние деформации материала эа цикл нагрузки в результате подачи вещества в трещину.Использование предложенного спосо ба существенно повысит долговечность изделий, подвергающихся циклическим нагрузкам и имеющих трещиновидные дефекты, так как трещина в таких условиях нагружения нли вообще не будег расти или с меньшей, приблизительно в 5 раэ, скоростью. При этом повышение долговечности . достигается беэ каких-либо упрочняющих обработок, что высокоэффективно, поскольку такие обработки сопряжены с затратой больших трудовых и материальных ресурсов. В то же время обеспечение подачи в трещину вещества не представляет особого труда, в местах концентрации напряжений, где возможен рост трещин под действием циклических нагрузок, устанавливаются простые бункеры, в которые засыпается сыпучее мелкодисперсное твердое вещество, Это вещество всег" да можно подобрать недорогостоящим и доступным.1125266 тавитель АЛуаемвиейред Т Иатечиа: едактор Т.К тор,А. Тяск ев креи 539 ВНИИПИ Государетвеииого коми по делаю юебуетеиий и от 035, Москва, 3-35, Раущсиаи иа