Способ определения неупругих составляющих внутренних напряжений контролируемого объекта

(51)4 О 01 В 17/04 е напряжен я . тем, чт чности из е образцы иличаю с целью повышени готавливают цилиз того же.кониала, подбираюабилизирующегоих возбуждают индричесструкци онного мат них режимдля чего в л отжига,одоль часе колебани оте и измер после режи й режим прна собственно т эту частоту и а иско- который ма отжига нимают так ает макси ьное изменение эт частоты прире, подвергабилизирующемрежиме, подбмеханической инимальнои темпт все образцыотжигу на найдреют для них ре туенножим и резанием остном сло заимно компенсир екты струк для чег(56) Авторское свидетельство СССР894360, кл. С 01 В 17/01, 1980.Авторское свидетельство СССР327379, кл, О 01 В 17/04, 1972. (54)(57)1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕУПРУГИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ КОНТРОЛИРУЕМОГО ОБЪЕКТА, заключающийся в том, что в объекте при ис. ходной температуре возбуждают колебания на собственной частоте и измеряют эту частоту, затем нагревают объект, повторно возбуждают в нем колебания на собственной частоте, измеряют ее и по измеренным начениям.частот определяют внутренобработки поверхноссоздающий в поверхв них.возбуждают продольные колебания на собственной частоте и измеряют эту частоту до и после механической обработки, а за искомый режим принимают такой, который даетминимальное изменение этой частоты,обрабатывают на этом режиме поверхность исследуемого объекта перед измерением частоты при исходной температуре, после измеренияэтой частоты нагревают объект порежиму, соответствующему режиму стабилизирующего отжига, повторно возбуждают колебания после окончанияотжига при исходной температуреи определяют внутренние напряженияпо разности измеренных частот. 2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью определения также и перераспределяющейся и неперераспределяющейся упругих составляющих внутренних напряжений, изготавливают партию объектов не менее 10-20 штук, а после определения в них неупругих состаляю-.щих внутренних напряжений измеряют температурный коэффициент электро- сопротивления каждого объекта, выявляют объект с наиболее упорядоченной структурой по номинальному значению температурного коэффициента электросопротивления, подвергают каждый объект силовому нагружению в области напряжений, не превосходящих предел пропорциональности, со скоростью, обеспечивающей перераспределение напряжений в объекте, измеряют в процессе нагружения каждого объекта его деформации и по отклонению диаграмм "напря 1177664женин - деформацйи" других объектов 1 неперераспределяющуюся и перераспот диаграммы объекта с наиболее упо ределяющуюся при заданной нагрузке рядоченной структурои определяют составляющие внутренних напряжений.Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь 15 зовано при определении составляющих внутренних напряжений в различных изделиях и. заготовках материала.Цель изобретения - повышениеточности определения упругих составляющих внутренних напряжений,а также определение перераспределяющихся и неперераспределяющихсяупругих составляющих внутреннихнапряжений.На фиг.1 изображена диаграммарастяжения объекта с наиболееупорядоченной структурой; на фиг.2и 3 - диаграммы растяжения контролируемого объекта с наличием в немупругой неперераспределяющейся составляющей внутренних напряжений со Оответственно растяжения и сжатия;на фиг.4 - диаграммы растяженияобъекта с наличием в них неперераспределяющейся и перераспределяющейся упругих составляющих, 25Способ осуществляют следующим образом,Из того же конструкционного материала, из которого выполнен объект, где требуется определить составляющие внутренних напряжений, изготавливают цилиндрические образцы и подбирают для них режим стабилизирующего отжига, полностью снимающего неупругие внутренние напряжения, превращающие контролируемое тело в линейную систему.Возбуждают в образцах продольныеколебания на собственной частоте иизмеряют частоты собственных колебаний,Термообрабатывают образцы при различных температурах нагрева и постоянных других параметрах режима (время.. выдержки, скорость охлаждения). Повторно возбуждают колебания образцов,иэм "ряют частоты их собственных колебаний и вычисляют приращение частотыкаждого образца после отжига. Строят зависимость приращения частоты отпеременного параметра режима термообработки - температуры нагрева, Максимальное приращение частотыпри минимальной температуре нагревахарактеризует искомый режим, Параметры режима зависят от энергиинакопленных дефектов структуры,т.е,могут изменяться для определенногоматериала в широких пределах. Так,для Ст.45 они составляют : Т =560 С,= 140 мин, Б ( 120 С, Подвергают все образцы стабилизирующему отжигу на найденном режиме иподбирают для них режим механичес-кой обработки поверхности резанием, создающий в поверхностномслое взаимно компенсирующие дефектыструктуры.Обработка конструкционных материалов резанием сопровождаетсякак силовым,так и тепловым эффектом.Силовое воздействие вызывает сжимающие деформации, а тепловое - растягивающие. Это позволяет подобратьрежим чистовой обработки, при котором силовое и тепловое воздействиявзаимно компенсируются, т.е. не образуется измененный поверхностныйслой,Приращение частоты собственных колебаний образца при этом имеет минимальное значение.Для определения параметров этого режима берут несколько образцов, Стабилизируют их до полного снятия неупругих внутренних напряжений, возбуждают в них продольные колебания на собственной частоте и измеряют частоты собственных колебаний. Затем протачивают образцы при посто янной глубине резания, а скорость резания и подачу изменяют от образца к образцу.Повторно возбуждают в образцах продольные колебания на собственной частоте, измеряют частоты их собственных колебаний, вычисляют приращение частот и результаты сводят в таблицу.Искомый режим определяется по минимальному приращению частоты продольных колебаний. На этом режиме обрабатывают поверхность исследуемого объекта . Затем при исходной температуре, значение которой измеряют и фиксируют, возбуждают колебания объекта на собственной частоте, Эту частоту измеряют с точностью-6 -7до 1 О - 10 от ее абсолютного значения.Нагревают объект по режиму, соответствующему найденному ранее режиму стабилизирующего отжига,.ФПосле окончания отжига и охлаждения объекта до исходной температуры повторно возбуждают в объекте колебания на собственной частоте и измеряют эту частоту. Разность частот до и после отжига используют для определения составляющих внутренних напряжений.Величина неупругих внутренних напряжений определяется по формуле, которая получена опытным путем для продольных колебаний свободно опертого стержня где Е - модуль упругости;Д- приращение частоты, обусловленное внутренними напряжениями;а - коэффициент связи между тем -пературными и механическиминапряжениями, определяемыйоткрытым путем;абсолютное значение частотыколебаний объекта. По одному из вариантов осуществления способа для раздельного определения перераспределяющейся и непераспределяющейся упругих составляющих внутренних напряжений изготавливают партию объектов не менее 10-20 шт, а после определения в них неупругих составляющих внутренних напряжений описанным способом измеряют температурный коэффициент электросопротивления каждого .объекта. 4Сравнивая измеренное значение температурного коэффициента электросопротивления с номинальным значениемдля данного материала при отсутствиив нем внутренних напряжений, выявляют объект с наиболее упорядоченнойструктурой, который в дальнейшем принимается для всей партии за эталон.Затем все объекты в партии последовательно подвергают силовому нагру,.сжению заданной расчетной нагрузкойаи измеряют деформации объекта, позволяющие построить диаграмму нагружения. Заданную нагрузку выбираюттакой величины, чтобы объект работалв области напряжения, не превосходящей предел пропорциональностиконструкционного материала объекта.Нагружение ведут со скоростью, обеспечивающей перераспределение напряжений в объекте. В результате регистрации процесса нагружения объектаполучают диаграмму "напряжения-деформации". Для объекта с наиболееупорядоченной структурой эта диаграм.ма может быть условно принята за диаграмму напряжения идеально упругого тела (фиг.1), начинающуюся изначала координат.Для разделения неперераспределяющейся и перераспределяющейся упругихсоставляющих внутренних напряженийна диаграмме. исследуемого объектапроводят източки, делящей эту кривую.на прямолинейный и криволинейный35участки, прямую под углом наклона,равным углу наклона кривой объекта,принятого за эталон (фиг.4).Отсчет величины внутренних напря 4 жений с учетом знака производитсяв принятом масштабе для неперераспределяющейся составляющей относительно нулевой нагрузки по оси ординат, а для перераспределяющейсяпо приращению напряжений при заданномвоздействии за счет приращения угланаклона диаграммы растяжения конт ролируемого объекта относительноэталона,50Использование способа опредс . -ния внутренних напряжений обеспечивает по сравнению с существующимиповышение точности определения ннутренних напряжений и снижение трудо 55емкости операции контроля,1177664 Лриращение частоты собственных колебаний образцов,Гц при числе оборотов шпинделя, об/мин800 2240 2800 Подача,мм/об 560 900 1120 1400 иг.2 4 ун г 4 Составитель Н,ТимошенкоТехредМ,Надь Корректор А.Зимокосо едактор Е 5541/41 . Тираж 651 По ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,:Ж, Раушская наб д. 4/5