Способ испытания неразъемных соединений на пластичность

(5 ГОсуд АР ст Ве ннО е ВЕДОМСТВО . СССР (грспАтент сссР) ТЕНТНО ОПИСА ИЗО ЕТЕН У СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТО ыи технологичековского итина, С,О.Гандин и Л.В.Герчив. Справочник , Металлургия ханические исв, М., МеталлурНЕРАЗЪЕМСТИЧ НОСТЬ испытаниям ия - по бытьме натыва(5 ) Изобретение относитсм териалов. Цель изобрет Изобретение относится к способам испытания материалов и может найти примен ние как при испытании тонких м териалов, так и вырезанных из них тонких о,разцов, Изобретение может быть использовано при испытаниях неразъемных (сварных и паяных) соединений, в том числе и композиционных материалов.Известен способ испытания образцов на изгиб, заключающийся в нагружении образца, расположенного на двух цилиндричЕских опорах, посредством перемещающегося с постоянной скоростьюпуансона. Способ используется только для однородных материалов, образцы с анизотропной структурой или разнородные образцы по такому способу не могут быть исп ыта н ы.Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является ние информативности за счетобеспечения изгиба локальных зон, Способ испытания сварных соединений на пластичность заключается в том, что вырезают образец. размещают его нэ опорах, воздействуют перпендикулярно нагружаемой поверхности пуансоном с постоянной скоростью нагружения до появления трещины и определяют угол изгиба, по которому судят о пластичности. Опоры выполняют прямоугольными с радиусом кривизны не более 0,1 мм, пуансоном выполняют с прорезью, вырезку образца осуществляют толщиной не более 0,5 мм в плоскости, перпендикулярной сварному шву, а нагружение ведут последовательно в области металла шва, границы основной металл - металл шва и основного металла, 2 табл. 4 ил,известный способ испытаний сварных соединений на изгиб, заключающийся в вырезке образца шириной 10 мм или 6 ммакмеЪ перпендикулярно оси сварного соединения, 4 механическом- удалении усиления шва и О проплава (корневой части шва. Особен- (Я ностью способа является схема приложения (,д 3 нагрузки; сварные соединения помещают ф, иа цилиидрические опоры диаметром оо мм тк корневой частью шва вверх прикладывают нагрузку через пуансон вдоль оси шва.Недостатком известного решения, принятого за прототип, является то, что может быть испытана только одна зона - металл шва, причем для обеспечения плоско-параллельной формы образца, наиболее дефектная область (корневая часть шва) должнаудалена. Кроме того, при принятой схегружения и размерах образца в испыемом материале возникает линейноенапрякенное состояние, причем величина напряжений значительно изменяется как вдоль линии между опорами так и по толщине образца. В связи с этим, если дефектный или ослабленный участок не расположен строго по середине между опорами, он не будет выявлен и свойства (пластичность) окажется ошибочно завышенной, Необходимо отметить, что испытание локальных областей образца по этому способу неосуществимо,Для реализации известных способов испытаний используются универсальные устройства, состоящие из неподвижной опоры-матрицы и перемещающегося пуансона, причем ряд устройств имеют сменные опоры-матрицы и сменные пуансоны для испытания материалов различных толщин (свыше 3 мм). Рабочие поверхности опоры- матрицы выполняются цилиндрическими, К .недостаткам перечисленных устройств относятся сложности центровки образца относительно пуансона и возмокность смещения образца относительно пуансона в процессе испытаний из-за малой величины коэффициента трения между цилиндрическими опорами и образцом.Целью изобретения является повыше-. ние информативности испытаний неразъемных соединений на пластичность.Указанная цель достигается с помощью способа испытаний локальных зон специально вырезанных тонких. (толщиной до 0,5 мм) образцов, использования определенного порядка осуществления испытаний и создания в процессе нагружения плоского напряженного состояния, что обеспечивает более жесткие" условия и позволяет локализовать вектора главных напряжений в заданном направлении,По имеющимся у авторов сведениям, существенные признаки предлагаемого изобретения не обнаружены в других отраслях промышленности, что позволяетсчитать предлагаемое техническое решение соответствующим критерию "существенное отличие",На фиг.1 представлены схемы вырезки образцов для проведения испытаний на : пластичность из различных видов неразъемных соединений,На фиг.1,а показано сварное соединение и образец для испытаний (справа); на фиг,1,б - паяное соединение и образец для испытаний (справа); на фиг,1.в, - композиционный материал и образец для испытаний, справа. Работоспособность неразъемного соединения определяется наиболее слабой зоной. Для выявления наиболее опасной (слабой) зоны неразъемных соединений предлагается метод экспресс-оценки пластичности отдельных локальных зон неразьемных соединений,В предлагаемом способе плоско-парал 5 лельные образцы вырезают из перпендикулярного к. плоскости соединения сечения,Поверхность реза обрабатывают абразивными материалами до тех пор, пока соотношение ширины образца 5 к его толщине10 д не будет в пределах от 10: 1 до 15:1. Такоесоотношение Я/д обеспечивает созданиеплоского напряженного состояния в процессе испытаний с соотношением главныхнапряжений п 1/о 2=2.1 г В приготовленном для испытаний образце намечают для испытания локальныезоны с квазиоднородным металлом (фиг,1):1 - металл зоны соединения, 2 - металлграницы различных зон соединения, 3 - ос 20 новной металл, При испытаниях нагрузку(пуансон) последовательно прикладывают вследующих направлениях: сначала параллельно оси металла соединения (-, фиг,1),затем перпендикулярно границе зон соединения (Н, фиг.1), а затем в области основного металла (-, фиг,1). За процессомнагружения наблюдают под микроскопом,Испытания ведут до появления микротрещины, визуально различимой при увеличении не менее 20 хпосле чего фиксируютместо зарождения. микротрещины, а затемопределяют угол изгиба а (град).,При этомвсе значения углов изгиба а получают приизгибе одного образца посредством следующей методики: нагрукение Н, измерениер, разрешение(долом), нагружение - , измерение ал, разрушение, т.д.Примером конкретного выполненияпредлагаемого способа испытаний можетслужить испытание сварного соединения(полученного дуговой сваркой, фиг,2). Нафиг.2 представлена последовательность испытаний: сначала зоны соединения (направление приложения рабочей поверхности45 пуансона Н), затем границы зон соединения (направление приложения рабочей поверхности пуансона Н), а затем основногометалла (направление приложения рабочейповерхности пуансонаН). Направлениеглавных напряжений п 1 и о на 3-х этапахиспытаний представлены на фиг,2 а,б,в, соответственно, справа, на горизонтальныхпроекциях образца,Предлагаемый способ реализуется с помощью специального устройства, обеспечивающего воэможность испытаниялокальных зон; Изометрическая проекциярабочей части устройства представлена нафиг,З. Устройство содержит: 1 - опору-мат1795344 Образец Вариант Толщинаобразцад мм Н Н Н120+10 (М Ш) 140+30( М Ш) 58+8 ( ГС) 9015 ГС 2 70+10 (ОМ 1)88.й.б ОМ 2 Новый 0,2 3,0 4,0 Базовый Новый Испытания не возможны 60+10 180 ( ОМАБТ)Базовый Испытания не возможны Примечание. Приведены данные испытаний серии п=7 шт Приняты обозначения: МШ- металла шва, ОМ - основной металл,ГС - граница соединения,рицу, 2 - сменный пуансон, Конструкция блока матрицы позволяет регулировать расстояние между опорами в зависимости от толщины образца. Конфигурация опор и пу ансона поясняются разрезом, представленным на фиг.4. Форма опор в рабочей части прямоугольная, радиус скругливания кром ки - 0,1 мм. Такая форма рабочей поверхно сти опор позволяет сохранить в процессеиспытания постоянным расстояние между , опорными поверхностями образца и в то жевремя исключить возможность смещения образца относительно пуансона. Пуансон 2 имеет паз для размещения образца 3. Ступенчатая конфигурация пуансона позволяет создать условия для самоцентрирования тонкого пуансона относительно рабочей поверхности опор.Предложенное техническое решение было опробовано при проведении испытаний следующих материалов;1) стыковое сварное соединение листов (толщиной 3 мм) их сплава системы А-Сц-с листами сплава 1201, полученное аргонодуговой сваркой по режиму; ток 150 А, скорость сварки 15 м/ч;2) соединение пластин 1,5+1,5 мм иэ сплава ВТи меди МБ, полученное диффузионной сваркой через фольгу иэ ванадия (толщиной 20 мкм) и без нее по режиму: Формула изобретения Способ испытания неразъемных соединений на пластичность, по которому вырезают образец, размещают его на опорах, воздействуют пуансоном с постоянной скоростью нагружения до появления трещины и определяют угол изгиба, по которому су,цят о пластичности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения изгиба локальных эон, опоры выполняют прямоугольтемпература 7200 С, время выдержки 30мин.;3) композиционный материал из алюминиевого сплава АБТ, армированный прово 5 локой из нержавеющей стали (толщиналиста 6 мм), Результаты испытаний приведены в табл,1 и 2, Проведенные испытанияпозволили определить свойства локальныхзон и выявить наиболее опасные эоны. Так,10 в случае сварного соединения (А-Сц 1)+1201 это граница сплавления со сторонылиста из сплава (А-Си- ). В композиционном материале - граница соединения: проволока - АБТ.15 Необходимо отметить, что испытанияпо базовому варианту не только не позволяют испытать ряд зон, но и дают в ряде случаев завышенные результаты, причемдисперсия результатов испытаний по базо 20 вому варианту выше,В табл,2 приведен пример отработкирежима диффузионной сварки титана смедью (пример пары, образующей хрупкиеинтерметаллидные фазы), где в качестве па 25 раметра оптимизации был взят угол изгибапо схеме Н. Показано, что оптимальным является режим:1) для соединения Т-Со:1=620 С, т=30 мин., 2) для соединения Т-ЧСш 1=720 С, 15-45 мин,30 ными с радиусом кривизны не более 0,1 мм, пуансон выполняют с прорезью, предназначенной для размещения в ней нагружаемой поверхности, образец вырезают толщиной не более 0,5 мм, вырезку образца осуществляют в плоскости, перпендикулярной сварному шву, а нагружение осуществляют последовательно в области металла шва, границы основной металл - металл шва и основного металла Угол изгиба а(град) при испытаниях аэличных зон1795344 Составитель Е,НикитинаТехред М,Моргентал дакто РектоР Т,Вашкович Заказ 425 Тираж Подписное ЙНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственн дательский комбинат "Патент", г. Ужгоро агарина, 101