Способ измерения длины трещин при усталостных испытаниях деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1376039 И 29/04 51) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН я треостиВих- азмета зарожден чувствитель образовател зователь 1 нтратора 2 талостные и определения моме щины и повышение вихретокового пр ретоковый преобр щают вблизи конц ний и проводят ус апряже- пытания 5 зов ановихреттения ных возм ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединение по технологии машичостроения(56) Авторское свидетельство СССРВ 634172, кл, С 01 И 3/32, 1976.Авторское свидетельстчо СССРВ 557303, кл. С 01 И 27/82, 1976. 4) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ТРЕЩИН И УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ ДЕТАЛЕЙ обретение может быть испольри усталостных испытанияховым методом. Целью изобреляется расширение функционаложностей испытаний за счет при максимальной и минимальнои растягивающих нагрузках, в момент достижения которых производят регистрацию сигнала вихретокового преобразователя и строят зависимости градиентов этих сигналов от числа циклов нагружения. По моменту отклонения их разности от нуля определяют момент зарождения трещины. Для достаточной чувствительности преобразователя к напряжениям вблизи концентратора его диаметр 4 выбирают из условия 22 0сЙСК где К 0 - радиус концентратора.з.п. Ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к контроль". но-измерительной технике и может быть использовано при усталостных испытаниях металлургических деталей вихре 5 токовым методом.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения момента зарождения трещины. 10На фиг. 1 представлено расположение вихретокового преобразователя вблизи концентратора детали; на фиг. 2 - зависимости сигнала преобразователя при максимальной и мини мальной нагрузках и зависимость разности их градиентов; на фиг. 3 - кривые изменения сигнала вихретокового преобразователя в зависимости от числа циклов нагружения и рассто яние х от оси у концентратора (у = :0,2 мм).Способ контроля дает возможность определять момент зарождения трещины, так как при нагружении материала в 25 зоне концентратора напряжения вследствие тенэоэффекта сигнал изменяется пропорционально приложенной нагрузке до предела текучести металла, т.е. минимальной нагрузке соответствует 30 наименьшее значение сигнала, а максимальной нагрузке - наибольшее. Изменение величины градиента между сигналами при максимальной и минимальной нагрузках начинает проявляться в момент зарождения трещины.Диаметр сердечника вихретокового наглядного преобразователя выбирают иэ соотношения 2 К, ( й6 К где К, - радиус концентратора, так как при 40 й2 К теряется информация об усталостных изменениях в области концентратора в связи с незахватом зоной контроля вихретоковым преобразователем области однородно поврежденного 45 металла, а при д ) 6 КО теряется чувствительность преобразователя к зоне усталостных изменений в связи с получением интегральной информации о зоне контроля, где фиксируются свойства неоднородно поврежденного материала у вершины надреза.Способ осуществляют следующим образом.Вихретоковый накладной преобразователь 1 диаметром Й размещают вблизи концентратора 2 радиуса К искусственно изготовленного в детали 3 с координатами у и х. Нагружают деталь 3 на испытательной машине (не показана) с растягивающей максимальной нагрузкой и регистрируют сигнал преобразователя 1, нагружают деталь 3 с растягивающей минимальной нагрузкой и регистрируют сигнал преобразователя 1 и т.д. Строят зависимости (фиг. 2) сигналов преобразователя от числа циклов нагружения при максимальной 4 и минимальной 5 нагрузках, определяют разность градиентов этих зависимостей и о моменте зарождения трещины судят по моменту отклонения кривой б от нуля (точка 7, фиг. 2). Построенный с помощью микроскопа график роста трещины показывает, что до обнаруркения трещины (длиной - 0,1-0,2 мм) разность градиентов значений вихре- токового сигнала при максимальной и минимальной нагрузках цикла постоян-на.П р и м е р, Испытывают образцы иэ стали 10 ГН 2 МФА, Два образца размером 30 х 40 х 200 мм с концентратом К, = 0,2 мм, Ь = 5 мм и о= 45 ис-. пытывают на пульсаторе по схеме чистого изгиба при асимметричном цикле нагружения (коэффициент асимметрии К= О, 15; частота нагружения К= 7 циклов/мин при напряжениях 4 =110 МПа и 6= 540 МПа). Разрушение образцов контролируют оптической приставкой. Контроль усталости материала вихретоковым способом осуществляют неподвижно закрепленным вблизи вершины концентратора вихрето ковым преобразователем, который может быть выполнен, например, в виде сердечника с установленными на нем катушками возбуждения и приема сигнала.На первом образце выполнена оценка чувствительности преобразователя и обоснован выбор диаметра его сердечника по зависимостям, показанным нафиг, 3, Из них видно, что изменение сигнала происходит в зоне порядка 1,2 мм при перемещении преобразователя вдоль оси х. Поэтому диаметр преобразователя (его сердечника) выбран равным 1,2 мм иэ условий наибольшей чувствительности при оцен ке момента зарождения трещины.На втором образце получена зависимость изменения градиентов сигнала 6 (отношение приращений текущего значения сигнала к максимальному эначе 1376039нию в процессе циклического нагружения) от числа циклов нагрузки (фиг.2). Эта зависимость позволяет установить момент (точка 7 кривой 6) зарождения трещины по началу изменения разности градиентов сигналов при максимальной и минимальной нагрузках. До зарождения трещины разность градиентов между максимальным и минимальным сиг налами находится на уровне 0,24 единиц относительного изменения сигналов, а после зарождения трещины наблюдается монотонное уменьшение этой разности до достижения трещиной длины 0,6 мм.Формула изобретенияСпособ измерения длины трещин 20 на усталостных испытаниях деталей, заключающийся в том, что накладной вихретоковый преобразователь размещают вблизи концентратора механических напряжений и регистрируют сигнал преобразователя при максимальной растягивающей нагрузке, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей эа счет определения момента зарождения трещины, циклические нагруження осуществляют от минимальной до максимальной растягивающих нагрузок, дополнительно регистрируют сигнал преобразователя при минимальных нагрузках, определяют градиенты сигнала преобразователя при максимальной й минимальной нагрузках, а о эа" рождении трещины судят по моменту отклонения разности этих градиентов от нуля.2Способ по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, диаметр Й вихретокового преобразователя выбирают равным 2 К с д6 К где К, - радиус концентратора.137603 9 ставитель В. Филино С. Шекмар е едактор Н. Бобкова Техред И.Ходанич писное Заказ 5 производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,6/45ВНИИПИпо д113035,Тираж 847 осударственного лам изобретений Москва, Ж, Р омитета СССРоткрытийшская наб., д з сЪ