Способ усталостных испытаний детали

союз соВетскихсоциАлистическихРЕСПУБЛИК 53 А НЫИ КОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВ ПО ИЗОБРЕТ ПРИ ГКНТ ССАВТОР(71) Государственныйтельский институт граж(57) Изобретение относнических испытаний, к ится к области мехапособам диагностиОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам диагностики состояния материала при контроле деталей в процессе их изготовления.Цель изобретения - повышение достоверности результата при испытании детали из титанового сплава путем учета влияния индивидуальных особенностей изготовления деталей на склонность к разрушению по лежфаэным границам.На фиг,1 представлены зависимости скорости роста трещины от длины при различной форме цикла для материала. не проявляющего чувствительности к условиям нагружения; на фиг,2 - зависимости скорости роста трещины от длины при различных условиях нагружения для латериала, проявляющего высокую чувствительность к форме цикла и формирующим не бороздчатый рельеф уже при треугольной форме цикла, на фиг.3 - предполагаемая зависимость От.Я 2, 17533 ки усталостныхсвойств материала. Цель изобретения - повышение достоверности результата при испытании детали йэ ги 1 анового сплава путем учета влияния индивидуальных особенностей изготовления деталей на склонность к разрушению по межфазным границам, Образцы из материала детали нагружают при одинаковом уровне. Одни образцы нагружают треугольными;"а другие - трапециевидными циклами, Определяют долю фасетного рельефа в зависимости от длительности трапециевидного" цикла, по которой судят о склонности матерйала к разрушению по межфазным границам, 2 з.п. ф-лы, 3 ил. носительной живучести образцов из дисков ф (титановый сплав ВТЗ) от относительной доли бороэдчатого рельефа излома.П р и м е р, Из дисков 1 ступени компрессора низкого давления двигателя НК- 4 2 У из титанового сплава ВТвырезали (Я плоские образцы сечением 10 х 20 мм, В сре-динной части образца злектроискровым ме- ( ) тодом с помощью проволоки диаметром 0,1 (у мм наносили концентратор глубиной около 5 мм, Образцы помещали на машину Интсрон и подвергали их циклическому нагружению путем трехточечного изгиба по,3 отнулевому синусоидальному циклу с часто- а той 1 Гц. Уровень напряжений составил 500 МПа, так, что в устье концентратора коэффициент интенсивности напряжений составил около 30 МПа Мц, Госле выращивания усталостной трещины на глубину около 5 мм образцы были сняты с испытательной машины и проведено их доламывание, Далее было выполнено фрактографичес кое1753353 10 15 20 25 30 35 50 исследование поверхности разрушения на растровом электронном микроскопе КВИКСКАН и выявлено, что на поверхности разрушения в образце из диска 1 преобладающим является рельеф в виде усталостныХ бороздок на участке стабильного роста трещины. Доля усталостных бороздок на участке стабильного роста трещины составилэ около 90 О. Это указывает нэ хорошее свойство материала титанового сплава сопротивляться внешней нагрузке при синусоидальной форме цикла (фиг.3).В образце из диска 2 развитие трещины происходило при преимущственном (более 90%) формировании усталостных бороздок. Это также характеризует хорошее сопротивление титанового сплава циклическойнагрузке.В образце иэ диска 3 развитие трещины происходило с преимущественным формированием фасеточного (не бороэдчатогО рельефа) излома - более 80;. Такая ситуация свидетельствует о плохой способности материала диска 3 сопротивляться усталостной нагрузке,Иэ указанных дисков вырезали вторыеобразцы и подвергли их циклическому нагружению в тех же условиях по трапецеидальной форме цикла с выдержкой около 20 с по той же схеме изгиба и при том же уровне номинального напряжения. После выращивания трещины на глубину около 5 мм образцы доламывали и подвергали фрактографическому исследованию на растровом электронном микроскопе КВИКСКАН. В процессе исследования проводили измерения доли участков излома с усталостными бороздками, которая в образце из диска 1 составила менее 5% от общей зоны. излома на участке стабильного роста трещины. Преобладающим был фасеточный рельеф излома двухфазного материала. Это указывает на высокую чувствительность ма териала к выдержке его под нагрузкой в цикле, что существенно снижает его долго-. 45 вечность и относительную живучесть. Применительно к образцу из диска 2 результаты фрактографического исследова ния показали, что доля небороэдчатого рельефа сохранилась практически неизменной. Это свидетельствует об удовлетворительных свойствах материала диска сопротивляться циклической нагрузке независимо от формы нагружения;Фрэктографическиеисследования применительно к образцу иэ диска 3 показали,что в изломе доля небороздчатого рельефа (фасеточный рельеф) составляет около 95. Это указывает на высокую чувствительность материала к условиям нагружения, определяемым выдержкой материала под нагрузкой в цикле нагружения.В процессе испытаний были выполнены измерения скооости роста трещин. Их сопоставляли с результатами измерения шага усталостных бороздок независимо от той доли, которую бороздчатый рельеф занимает в изломе. Сопоставление результатов из мерений позволило установить (фиг.2), что в диске 1 чувствительность материала к форме цикла связана не только со сменной механизма разрушения, но и с увеличением скорости роста трещины.В диске 2 сохранение доли бороэдчатого рельефа излома при сопоставляемых циклах нагружения, тем не менее незначительно отразилось в возрастании скорости роста трещины при треугольной форме цикла по сравнению с трапециеидальной,В диске 3 материал оказался не только плох с точки зрения смены механизма уже при треугольной форме цикла, но трапецеидальная форма цикла привела к существенному возрастанию скорости роста трещины.Изобретение может быть использовано для качественной и количественной оценки свойства титановых сплавов сопротивляться малоцикловому усталостному разрушению как при треугольной, так и при трапецеидальной форме цикла, а также устанавливать причину преждевременного разрушения деталей иэ титановых сплавов в эксплуатации.Формула изобретения 1. Способ усталостных испытаний детали, заключающийся в том, что партию образцов из материала детали циклически нагружают при одинаковом максимальном уровне циклов с развитием в них усталостной трещины и по характеристикам излома образцов судят об усталостной прочности детали, отл ича ю щи йс я тем,что,с целью повышения достоверности результата при испытании детали из титанового сплава путем учета влияния индивидуальных особенностей изготовления деталей на склонность к разрушению по межфазным границам, нагружение части партии осуществляют при треугольном цикле, а оставшейся части - при трапециевидном цикле и определяют характеристику склонности материала к разрушению по межфазным границам по зависимости доли фасетного рельефа от длительности трапециевидного цикла на максимальном уровне цикла, с учетом которой судят об устэлостной прочности материала детали,2. Способ поп,1, отл и ч а ю щи йс я тем, что определяют зависимости скорости".НЫд 76 ЦАБЫ ММ Фиг. 2 роста трещины от длительности трапециевидного цикла, с учетом которой судят об усталостной прочности материала детали.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что определение эависимости доли фа 1 б Ф к яДцнцгарещцыы,ми О 1 5 со Длина трещины, цц сетного рельефа от длительности трапециевидного цикла на максимальном уровнецикла осуществляют в эоне наибольшегостеснения пластической деформации,1753353 Боля небороадчатого релье,а, Я 8 С О О 2 О О 100 ЯОоля боса О г Л Ъ Гйбганбо с г 13 ьуб 1 /О Ьг Составитель А.ШанявскийТехред М. Моргентал Редактор рректор Н,Кеше анко Тираж сударственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Рауш