Способ торможения роста усталостных трещин в детали

(19) (11) 51)5 С 7/ И Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м в Канал 2 заполнен затвердевающи контакте с воздухом заполнителем 3 трещины 4, находящимся под давлением, р создаваемым газом в полости 5. По-. р лость 5 с одной стороны отделена от заполнителя 3 гибким элементом 6, а с другой - от окружающего воздуха пробкой 7. Если при работе агрегата, включающего шпильку 1, последняя под ввергается действию циклической нагрузки, то при недостаточной прочности металла шпильки, перегрузках, технологических дефектах в зоне концентрации напряжений, обусловленной наличием резьбы, в шпильке 1 образуется усталостная трещйна 4. При достижении ею канала 2 из последнего под давлением газа в полость трещины 4 поступает заполнитель 3при затверк способамктуры метал о для повы нтов конИз ение,ртносит скои стру изменения филов и можетшения сопрострукций ратрещин,быть применентивления элеме алостнь спространени я - повышение сро эобрет ел ка службы детали. На фиг.1 показа шпилька с каналом,совая на ф а резь разреза 2 -фиг.3 - обречного седиаграммы,разец прям уголь чения, разрез; на поясняющие способПример. В 1 на пути вероятн трещины выполнен ный параллельно н максимальной нагр иг.4 й шпилькеостранениярасположен-;ю действия резьбов ого расп канал 2, аправлен узкие ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(56) Авторское свидетельство СССР819193, кл. С 21 0 7/02, 1981.Авторское свидетельство СССР1125266, кл. С 21 1) 7/02, 1984. (54) СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В ДЕТАЛИ(57) Изобретение относится к способам изменения физической структуры металлов и может быть применено ечение А-А на фиг.1; н о ного подля повьппения сопротивления элементов конструкций распространениюусталостных трещин. Цель изобретения - повышение срока службы деталейВ реэьбовой шпильке на пути вероятного распространения трещины выполнен канал, расположенный параллельнонаправлению действия максимальнойнагрузки. В полости канала под давлением находится затвердевающий на.воздухе заполнитель. Усталостная трещина при своем развитии достигаетканала, при этом иэ последнего вполость трещины поступает заполнитель. Скорость роста трещины снижа-ется либо останавливается, 4 ил.девании которого в контакте с окружающим воздухом трещина 4 не может закрываться при нагружении сжатием, Циклическая пластическая деформация в кончике трещины 4 по всему Фронту 8 (Фиг.2) прекращается или уменьшается. Скорость роста трещины 4 снижается, либо она останавливается совсем,ПредложенныО способ был опробован на образцах прямоугольного поперчно о сечения (Фиг.3) из алюминиевого сплава ЛМг-б. Трещину 9 в образце 10 выращивали из Ч-образного надреза ри циклическом нагружении консольНым изгибом на вибродинамическом стенде. Образец 10 одним концом Зажимали в захвате 11, а другой Конец образца совершал резонансные изгибные колебания с частотой приЬ 1 ерно 400 Гц. За трещиной 9 наблюда 1 и на боковой поверхности образца При помощи микроскопа, В образце Перпендикулярно плоскости трещины был выполнен канал 12, в который через штуцер 13 подавали под давлением примерно 0,2 МПа циакрин (вещество, быстро затвердевающее на воздухе). Результаты экспериментов представлены в виде диаграмм зависимости скорость роста трещины от коэФфициента . ,интенсивности напряжений (фиг.4).Коэффициент интенсивности напряжений подсчитывали по следующей формуле К =Уб-Г (где 1 - геометрический актор для даиного типа образца.;- максимальное напряжение изгиба,одсчитанное для полного сечения 1 збразца без учета трещины и надреза; 1 - длина трещины). Данные о скорости роста трещины (фиг.4), представленные .зависимостьюотносятся к образцам без канала с заполнителем трещины, а зависимостью 15 - к образцу с заполнителем. Точки Со стрелками означают пороговый коэффициент интенсивности напряжений, характеризующий нагрузку, при которой образец с трещиной без видимого ее прироста нагружался числом циклов 10 . Чтобы получить пороговый коэффициент интенсивности напряжений на образце без канала нагрузку постепенно снижали. Образец с каналом испытывали следующим образом, Поддерживали скорость роста трещинь на уровне 5310 мм/цикл. Когда трещина пророс.ла до канала и в нее стал поступатьциакрин, рост ее прекратился. Далеенагрузку ступенчато повышали и накаждой ступени образец нагружали чис ,пом циклов 107. Лишь при нагрузке7 МПа рост трещины возобновился,т.е. было установлено, что трещиностойкость образца с применением предлагаемого способа торможения уста лостных трещин повышается примернон два раза, Скорость роста трещиныпри больших нагрузках была заметнониже, чем н образцах без канала сзаполнителем.20 Использование предлагаемого способа позволяет повысить надежностьи живучесть ответственных конструкций, в которых при эксплуатации возможны зарождениеи рост усталост;ых 25 трещин. Наряду с торможением трещини продлением срока службы деталейпредставляется возможность реализации системы сигнализации о появле.нии трещин во время эксплуатации, 30 что позволит предотвращать поломкуответственных деталей и аварийныйныход из строя агрегатов в целом,Затраты на изготовление каналов сзаполнителем трещины и систем сигнализации с появлением трещин окупают -ся за счет увеличения срока службыдеталей, снижения расходов на периодический осмотр деталей на предметвыявления усталостных трещин и по терь от аварийного выхода из строямашин и оборудования.Формула изобретения45 Способ торможения роста усталостных трещин в детали, включающий создание напряжений в материале граництрешины путем подачи в нее заполнителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 50 что, с целью повышения срока службыдетали, в ней выполняют канал параллельно направлению действия максимальной нагрузки, через который в по-,лость трещины подают под давлением 55 самозатвердевающий заполнитель..Эрдейи орре производственно-издательский комбинат "Патент"г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 4ВНИИПИ оставитель Т,Родина ехред Л.Олийнык Тираж 499 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5