Способ создания усталостной трещины заданных размеров в образцах с надрезом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1/28//С 01 И 3/32 4 с 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ф 2610.Г.Макаюй ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Металлы. Метод определенияработы разрушения при испытании наизгиб с различными скоростями деформирования при различных температураОтраслевой стандарт ОСТ 92-0940-80.Раздел 3, М., 1980.(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЩИНЫ ЗАДАННЫХ РАЗМЕРОВ В ОБРАЗЦАХС НАДРЕЗОМ(57) Изобретение относится к областконтроля качества металлов и сплавопри испытаниях на ударную вязкость.Цель изобретения - повышение точности изготовления трещины. Изобретенипозволяет с точностью+0,2;мм создат усталостную трещину в образцах с надрезом для определения ударной вязкости. Стабильность акустического кон-:такта ультразвуковым преобразователемс образцом и его соответствующее расположение на торце образца обеспечивается магнитным держателем, Необходимый угол падения пучка ультразвуковых колебаний от 4 до 5 , отстройкуот сигналов - помех и надреза, а также прием эхосигнала от усталостнойтрещины производят ультразвуковымпреобразователем. Прозвучивание осуществляют при чувствительности дефектоскопа, соответствующей выявлениюкалиброванной усталостной трещиныв испытательном образце. Из равенства эхосигналов от усталостных трещинв испытуемом и испытательном образцахопределяют, что трещина в образцепроникла на требуемую глубину. 4 ил .Изобретение касается контролякачества металлов и сплавов и можетбыть использовано в любой отраслимашиностроения для создания трещиныопределенных размеров при испытанияхна ударный изгиб образцов с надрезом.Целью изобретения является повышение точности изготовления трещины.На фиг, 1 представлена схема про"звучивания образца с надрезом; нафиг. 2 - схема установки ультразвукового преобразователя с пьезоэлементом на образце с надрезом; на фиг3 восциллограмма при настройке чувствительности; на фиг. 4 - осциллограммаэхосигналов от усталостной трещиныв процессе нагружения,На схеме установки преобразователяна образец (фиг. 1 и 2) показаны 20образец 1 с надрезом, на торце которого установлен ультразвуковой преоб-разователь 2 с помощью магнитногодержателя, выполненного в виде постоянного магнита 3 и магнитопровода 4.Ультразвуковой преобразователь выполнен в виде призмы 5 и пьезоэлемента 6. Позицией 7 обозначен козырекдля прижатия к нему преобразователя 2Сущность способа заключается вследующем.Заранее осуществляют настройкучувствительности дефектоскопа (непоказан) по выявлению калиброваннойусталостной трещины в эталонном образце и получению от нее эхосигнала35заданной величины. Затем к образцу1с надрезом прижимают преобразова,тель 2 магнитным держателем, устанавлнуают их в вибратор (не показан) и40осуществляют повторно-переменноенагружение образца изгибом.Конструкция преобразователя 2обеспечивает падение пучка ультраазвуковых колебаний под углом 4 - 5к тбрЦу испытуемого образца 1, а также,расстояние Ь от передней гранипьезоэлемента 6 до той поверхностииспытуемого образца 1, на котороивыполнен надрез, равное 2,5 - 2,7 мм,50С помощью этого же преобразователя 2 принимают эхосигналы от растущейв процессе нагружения усталостнойтрещины в испытуемом образце 1 и наблюдают за ним на экране дефектоскопа, Когда величина эхосигнала станетравной заданной величине настроечного сигнала, что свидетельствует отом, что глубина трещины достигла за" данной величины, прекращается нагружение образца 1 с надрезом.Способ осуществляют следующим образом.Включают дефектоскоп, на торец испытательного образца 1 (фиг. 2) наносят контактную среду (смазку ЦИАТИИ) и к этому торцу прижимают преобразователь 2 магнитным держателем, Соответствующими движениями образца с прижатием его к козырьку 7 магнитопровода 4 получают максимальный сигнал от трещины на экране дефектоскопа. Это первый сигнал А после зондирующего (фиг. 3).Ручкой "Ослабление ДБ" устанавливают амплитуду сигнала Аравную 30 мм, а строб-импульсом фиксируют местоположение, Затем к преобразователю таким же образом прижимают испытуемый образец и получают максимум первого "ложного" сигнала Ана осциллограмме, что свидетельствует о достижении оптимального акустического контакта преобразователя с поверкностью образца.Затем, не нарушая акустического контакта, вставляют преобразователь с образцом в вибратор для осуществления повторно-переменного нагружения изгибом. Включают вибратор и доводят напряжение до 100 В. Возникает и растет сигнал А,. При глубине трещины 110,1 мм на осциллограмме возникает быстроувеличивающийся сигнал А, (фиг. 4), По достижении этим сигналом высоты 30 мм выключают вибратор, извлекают магнитный держатель с испытуемым образцом и направляют образец с выполненной в нем усталостной трещиной на ударный излом.Из статистических данных установлено, что при снятии знакопеременных нагрузок с образца при достижении равенства упомянутых сигналов глубина проникновения образовавшихся усталостных трещин в испытанных образцах составляла 1,5+0,2 мм.Примененный магнитный держатель размером 40 х 11 х 9 мм (фиг2) состоит из постоянного магнита 3 и магнитопривода 4.Специальный преобразователь 2 -это пьезоэлемент 6 размером 3 х 10 мм,приклеенный эпоксидной смолой к торцу призмы 5 из текстолита размером13 х 10 х 5 мм. Торцовая поверхностьпризмы 5 составляет с горизонтальнойповерхностью двухгранний угол 4 ОЧО+ 130 . Образовавшийся воздушный клин по отношению к горизонтальной поверхности заполнен слоем эпоксидной смо 5 лы. Токоподводы припаяны к пьезоэлементу 6 со стороны наименьших боковых поверхностей,Магнитный держатель представляет собою две стальные пластинки толщи ной 1,5 мм, между которьпя закреплен с помощью клея постоянный магнит размером 24 х 11 х 5 мм. К одной пластинке припаян козырек 7 из латуни для обеспечения воспроизводимости 15 ввода ультразвуковых колебаний в строго определенную зону испытуемых образцов при их смене в процессе выполнения усталостных трещин. 20 Кроме того, магнитный держатель обеспечивает стабильность акустического контакта преобразователя с испытуемым дбразцом в процессе повторно-переменного нагружения изгибом. Специальный преобразователь соединен с магнитом эпоксидной смолой. 25 Магнитный держатель применим только при испытании образцов размером З 0 10 х 11 х 55 мм. При этом в упомянутом вибратоте левая боковая опорная щечка смещена на 5 мм, чтобы выступал торец укрепленного образца, а внутренняя поверхность квадратного отверстия заклеена тонкой резиной,35 чтобы не допустить притяжения к ним магнитного держателя при установке образца на испытание. При применении вибратора другого1 типа неизбежны изменения габаритов указанного магнитного держателя, но неизменными должны остаться упомянутый в специальном преобразователе/двухгранный угол 4 ЗЭ.+ ЭО и расстояние 2,52,7 мм от передней грани пьезоэлемента до верхней поверхности испытуемого образца, на которой выполнен надрез.Формула изобретенияСпособ создания усталостной трещины заданных размеров в образцах с надрезом, заключающийся в повторно- переменном нагружении образца изгибом и регистрации роста размера усталостной трещины в процессе нагружения до получения усталостной трещины заданных размеров, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности изготовления трещины, возбуждают ультразвуковые колебания в образце под углом 1=4 - 5 к его торцу с помощью пьезоэлемента, установленного на торце образца так, чтобы расстояние от Передней грани пьезоэлемента до поверхности образца, на которой выполнен надрез, быпо равно 2,5 - 2,7 мм, принимают отраженные от усталостной трещины эхосигналы ультразвуковых колебаний, измеряют амплитуду эхосигналов, а нагружение образца осуществляют до получения величины амплитуды эхосигналов, соответствующей трещине заданных размеров.1409884 Тираж 847 . Подписное Заказ 3471 38 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5