Образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений и устройство для испытаний образца

(5)5 В нение НИИТ,Буя./Под ре остроени дика исслесоединений - Автомати. Недо можность ри цикл е и для ы, что римененвоз- ний ся таткам образца явл его использования дл ческой знакопереме спытаний на попере ограничивает о ия,варке и монки стойкоавок против термообра- долговечноиспыт ной нд ещиего 41ные т ласть ух плавом. с стина- дными ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ 1 ЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИ 4 ЕТЕЛЬСТ(53) 621,791,75 (088,8)56) Сварка в машиностроенииВ.А,Винокурова Т.З. - М.: Машин1979. с. 426.Тарновский А.И. и др, Методования повреждений сварныхпри малоцикловой ползучести,ческая сварка, 1982, М 11, с. 15(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ СВАРНЪХ СОЕДИНЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙОБРАЗЦА Изобретение относится к сжет найти применение для оцести сварных соединений и наплхолодных трещин, трещин приботке и для оценки циклическойсти сварных соединений.Известен образец для испытаний на трещиностойкость, состоящий из дв стин, соединенных в тавр сварным ш концентратором - зазором между пла ми и захватным участками - свобо кольцами пластин,Устройство для Рагружения данного образца содержит станину, узлы крепления образца и рычажно устройство. передающее нагрузку на образец,(57) Использование; для оценки стойкости сварных соединений и наплавок против холодных трещин, трещин при термообработке и для оценки циклической долговечности сварных соединений в машиностроении. Сущность изобретения: образец выполняют из двух идентичных пластин, скрепленных через вставку, Рабочая часть образца выполнена в виде балки равного сопротивления изгибу. Устройство снабжают дополнительным измерителем взаимного перемещения стоек, Нагружающий механизм устройства выполняют в виде шарнирно закрепленной пары винт-гайка, Образец и устройство позволяют повысить точность измерения деформации образца. а следовательно, точно рассчитать напряжение в нем. и производить испытания не только на воздухе, но и в печи при повышенной температуре или в криокамере при пониженноитемпературе, 2 с.п,ф-лы, 5 ил.Недостатком устройства является неозможность его применения .для оценки рещиностойкости при повышенных темпеатурах из-за невозможности помещения бразца в печь с-андартных габаритов, что акже ограничивает область применения.Кроме того, низка достоверность полченных данных, поскольку применяемыи онцентратор - зазор между пластинами не55 позволяет производить корректный расчет напряженного состояния,Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытаний на трещиностойкость, выполненный в виде призмы, имеющий рабочий участок со сварным швом и концентратором напряжений изахватные участки,Устройство для испытания данного образца содержит две нагружающие тяги, на одной из которых, в центральной ее части, установлен датчик для измерения их взаимного перемещения, на другой тяге установлен силоизмеритель, выполненный в виде балки, консольно закрепленной к ее центральной части, на свободном конце которой установлен датчик для измерения перемещения конца балки и тяги; нагружающий привод в виде струбцины. устанавливаемой на балку и первую тягу, фиксирующую пару винт-гайка, установленные на концах, противоположных захватным, на которых жестко закреплен испытуемый образец,Недостатком данного образца является ограниченная область его применения иэ-эа необходимости соблюдения соотношения между изгибными жесткостями тяг и образца в пределах 20-30, что необходимо для стабилизации напряженного состояния образца при высокотемператуоных испытаниях, Такое соотношение жесткостей можно достичь только при малых размерах образца, Это, в свою очередь, не позволяет выполнять на образце сварные швы, полностью соответствующие проверяемым технологиям, иэ-за искажения термического цикла,Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения усилий и пеоемещений и трудоемкость операций при перегрузках (измерений напряжений в образце по их величине и знаку),Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение точности и достоверности испытаний,Поставленная цель достигается тем, что образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений, выполненный в виде пластины со сварным контрольным швом и концентратом напряжений на рабочем участке, дополнительно снабжен вставкой и второй пластиной, по форме, размерам и материалу идентичный первой, а рабочая часть пластин выполнена переменной ширины, при этом вставка расположена между пластинами со стороны более широкой их части, жестко скреплена с ними 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 На фиг, 1 - 3 представлен предлагаемый образец; на фиг, 4- предлагаемое устройство; на фиг. 5 - схема нагружения,Образец для испытаний на трещиностойкость состоит из двух идентичных и расположенных параллельно пластин 1 и 2 с рабочими и захватными частями и вставкой 3. Рабочие части выполнены в виде балокравного сопротивления изгибу. Пластины и вставка жестко скреплены между собой,Устройство для испытаний на трещиностойкость состоит из двух стоек 4 и 5, механизма нагружения, выполненного в виде шарнирно закрепленной на концах стоек пары винт 6 - гайка 7, причем винт выполняется ходовым, измерителя 8 нагрузки, выполненного в виде балки, консольно закрепленной на одной из стоек и снабженной датчиком 9, и двух измерителей 10 и 11 взаимного перемещения стоек.Испытания проводят следующим образом,Между пластинами 1 и 2 со стороны, противоположной захватным частям, за пределами рабочей части устанавливают вставку 3 и жестко скрепляют ее с пластинами, например, сваркой. Наилучшие результаты достигаются при применении технологии сварки и сварочных материалов, не требующих последующей после сварки термической обработки,Далее образец устанавливают на устройство для испытаний на трециностойкость, Стойки 4 и 5 устанавливают друг относительно друга на расстоянии, равном высоте образца. Образец своими захватными частями устанавливают под захватными участками стоек. Стойки и образец по захватным участкам жестко соединяют друг с другом, например, сваркой теми же сварочными материалами и по той же технологии, что и при сварке образца.Собранные (фиг, 4) образец и устройство помещают на сварочный пост и выполняют на рабочей части образца сварные швы по исследуемой технологии и исследуемыми материалами, После сварки при необходимости для определения трещиностойкости в конкретной зоне сварного соединения на образце выполняют концентраторы напряжений (надрез),Образец с нагружающим устройством перемещают в печь (при испытаниях при повышенной температуре) или в холодную камеру (при испытаниях при пониженной температуре) и создают требуемые напряжения в рабочей части, Напряжения в рабочей части образца рассчитывают по следующей методике (фиг, 5).Деформации необходимого уровня и знака в рабочей части пластина задают с помощью нагружающей пары винт-гайка, Уровень задаваемых деформаций определяют по соотношению1(Ь й4 -1где Е - деформация поверхности изгибаемого образца; и - толщина рабочей части образца,О - длина образца:- расстояние между индикаторами 10и 11;5 Ь - перемещение, измеряемое индикатором 10;Й - перемещение, измеряемое индикатором 11.Напряжение от изгиба определяют по 10 соотношениюМ О=д15 где И/ - момент сопротивления изгибу, вычисленный по размерам образца в месте его разрушения;М - изгибающий момент,При этом изгибающий момент опреде ляют по прогибу стойки, измеряемому индикатором 9, и вычисляют по соотношениюМ=К Й(г 1+0),25 где К - жесткость стойки (определяется экспериментально);й - прогиб стойки;2 - длина стойки от места крепления кобразцу до точки приложения усилия, 30 При использовании образцов с концентратором, выполненным в виде надреза Менаже, напряжения и деформации на днеконцентратора могут быть подсчитаны посоотношениям35%пах =Й 0 номЕгпах = ЙЕномгде гтгпах, евах - напряжения и деформациина дне концентратора;оном, яном - то же, вне концентратора; а - теоретический коэффициент концентрации напряжений и деформаций.Для достижения достаточной точностипри оценке деформации образца перемещения Ь 1 и Ьа необходимо измерять с точностью 0.01 мм, а при оценке изгибающего момента измерения по индикатору Ьз необходимо производить с точностью 0,001 мм,Предлагаемые образец и устройство позволяют оперативно, с высокой достоверностью и при малых трудозатратах и затратах материалов проводить оценку свариваемости металла при выбранной технологии сварки.Формула изобретения 1. Образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений, выполненный в виде пластины со сварнымконтрольным швом и концентратором напряжений на рабочем участке, о т л и ч а ющ и й с я тем, что. с целью расширения технологических возможностей и повышения точности и достоверности испытаний, он дополнительно снабжен вставкой и второй пластиной, по форме, размерам и материалу идентичной первой, а рабочая часть пластин выполнена переменной ширины, при этом вставка расположена между пластинами со стороны более широкой их части, жестко скреплена с ними и выполнена шириной, равной наибольшей ширине рабочей части пластин2, Устройство для испытаний на трещиностойкость сварных соединений, содержащее две параллельно расположенные стойки, измеритель их взаимного перемещения, установленный в центральной части одной из стоек, измеритель нагрузки, закрепленный на балке, которая консольно за креплена на другой стойке, и механизмнагружения с гайкой и винтом, шарнирно закрепленным на одной из стоек, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повыше ния точности и достоверности испытаний,оно снабжено дополнительным измерителем взаимного перемещения стоек, установленным параллельно первому измерителю, винт механизма нагружения 15 закреплен на стойке с возможностью вращения вокруг своей оси, а гайка шарнирно закреплена на другой стойке.1731544 5 й Составитель А,ТарновскийРедактор И,Шмакова Техред М,Моргентал Корректор Н,Король Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Тираж рственного комитета и 113035,Москва,Ж Залаз 1544 ВНИИПИ Госуда Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СС