Способ определения ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ПЛАСТИЧНОСТИ МАТЕРИАЛА ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ -КОНСТРУКЦИЙ, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца, измерение количества крисс .таллитов основной фазы материала, ограниченную текстуру, о, уличающийся тем, что, с целью упрощения контроля ресурса .пластичности и повышения экспрессности , снимают текстурные рентге ,нограммы эталонных образцов из исследуемого материала, деформированных при варьируемых соотношениях .радиального и тангенциального компонентов деформации, строят зависимость количества кристаллитов, формирукицих цилиндрическую текстуру , от радиального колтонента деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, формирупщих цилиндрическую и ограниченную текстуры , от отношения радиального и .тангенциального компонентов деформации , снимают текстурные рентгенограммы образца из исследуемого элемента конструкции, измеряют для . него количество кристаллитов, формирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, определяют по градуировочньм радиальный и тангенциальный компоненты дефоЕ |(ации, соответствующие процессу изготовления элемента, и. его ресурс пластич;ности при заданной величине соотношения главных напряжений в условиях эксплуатации определяют как разность предельных значений компонентов де формации и найденных. О1 те

„„ЯЦ„„1010526 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(511 6 01 Н 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(К ABTOPCHGMY CENPETEJlbCTBV

« I

473 3Я

С:Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ! (21) 3341008/18-25 (22) 30.09.81 (46) 07.04.83. Бюл. 9 13 (72) Э.С.Истомина и С.Б.Нижник (71) Институт механики AH Украинской ССР (53) 621.386(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

Р 344327, кл. G 01 N 3/28, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 421920, кл. 6 01 N 23/20, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2985909/18-25, кл. G 01 N 23/20, 18.09.80 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕЦЕЛЕНИЯ РЕСУРСА

ПЛАСТИЧНОСТИ NATEPHAJIA ТОНКОСТЕННЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца, измерение количества крис,таллитов основной фазы материала, формирунзцих ограниченную текстуру, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля ресурса пластичности и повышения экспрес сности, снимают текстурные рентге-,нограммы эталонных образцов из исследуемого материала, деформированных при варьируемых соотношениях .радиального и тангенциального компонентов деформации, строят зави-! симость количества кристаллитов

Р формирукщих цилиндрическую текстуру, от радиального компонента деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, формирунщих цилиндрическую и ограниченную текстуры, от отношения радиального и ,тангенциального компонентов деформации, снимают текстурные рентгенограммы образца из исследуемого элемента конструкции, измеряют для него количество кристаллитов, фор- Е мируницих цилиндрическую и ограниченную текстуры, определяют по градуировочные кривым радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответствующие. процессу изготовления элемента, и,его ресурс пластичности при заданной величине соотно.шения главных напряжений в условиях эксплуатации определяют как разность преДельных значений компойентов де,формации и найденных.

4:>

1010526

Изобретение относится к технике измерения механических свойств материала тонкостенных элементов конструкций и может быть использовано в различных областях машиностроения, авиа- и судостроения, где широко используются указанные элементы конструкций.

Известен способ оценки штампуемости листовой стали по измерению ее структурных характеристик, включающий составление шкалы интегральная интенсивность дифракционной линии (110) решетки феррита — вид штампуемости по эталонным пробам и измерение интегральной интенсивности дифракционной линии (3;0) решетки феррита образца, по величине которой по шкале оценивают штампуемость листовой стали (.1 g.

Известен также способ определения штампуемости листовой стали по ее структурным характеристикам, измеряемым на рентгеновском дифрактометре, включающий измерение полуширины дифракционного пика от кристаллографической плоскости (220) и сравнение ее значения с предварительно составленной шкалой значений полуширины дифракционного пика от кристаллографической плоскости (220) в зависимости от вида штам.пуемости по эталонным пробам (2 ).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения ресурса пластичнос-ти материала тонкостенных элементов конструкций, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца, измерение количества кристаллитов основной фазы материала, формирующих ограниченную текстуру (З.j.

Однако известный способ включает много операций в связи с использованием структурного метода и ряда методов текстурного анализа (в частности, построение полюсных фигур для определения вида напряженного состояния) . Кроме того, он применим только к таким усЪювиям нагружения, при которых величина соотношения главных напряжений в процессах Формообразования и эксплуатации совпадает, тогда как дпя ряда ответственных элементов конструкций это условие, как правило, не реализуется. В этом случае на ресурс пластичности материала оказывает влияние не только соотношение главных напряжений при эксплуатации, но и величина радиального и тангенциального компонентов деформации, соответствующие условиям изготовления рассматриваемого эле мента конструкции. Величину компонентов деформации нельзя оценить по ширине дифракционных линий основной фазы исследуемого металла, так как ширина линий является интегральной характеристикой структурного состояния материала.

Цель изобретения — упрощение контроля ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций и повышении его экспрессности.

Цель достигается тем, что согласно способу определения ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций, включающему

10 ориентированных хаотически 9», а также формирующих цилиндрическую текстур Q и ограниченную текстуру 00.

На фиг.l приведена текстурная рентгенограмма (110)d,, снятая для плоскости НП-НТ (направление продольное - направление тангенциальное) образца, изготовленного путем хо60 и5 снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца и измерение количества кристаллитов основной фазы материала, формирующих ограниченную текстуру, снимают текстурные рентгенограммы эталонных образцов из исследуемой стали, деформированных при варьируемых соотношениях радиального и тангенциального компонентов деформации, строят зависимость количества кристаллов, формирующих цилиндрическую текстуру, от радиальной деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, форI мирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, от отношения радиальной и тангенциальной деформации> снимают текстурные рентгенограммы образца из исследуемого элемента конструкции, измеряют для него количество кристаллитов, формирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, определяют по градуировочным кривым радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответствующие процессу изготовления элемента, и его ресурс пластичности

40 при заданном соотношении компонентов главных напряжений в .условиях эксплуатации определяют как разность предельных значений компонентов деформации и найденных.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Для эталонных тонкостенных образцов, изготовленных.из исследуемой конструкционной стали, характеризующихся различными значениями соотношения радиального и тангенциального компонентов деформации Е„„ и Е, снймают текстурные рентгегйограммы основной фазы материала, по которым определяют количество кристаллитов, 1010526 лодной вытяжки, из стали феррито-перлитного класса. I

Q+„ Q+ и Q> характеризуются соответственно площадью зон, ограниченных линиями 1 и .2, 2 и 3, 3 и 4.

Для эталонных образцов строят зависимости вида Q -Ег,, (фиг.2) и

Q /О,-Е,,/Е, (фйг.З). Для,образца, изготовленного из исследуемого тонкостенного элемента конструкции, снимают текстурную рентгенограмму ос- !О новной фазы материала, по ней опре- деляют значения Q и Q /Qo. Для найденных значений О, и 0 /0о по граду.ировочным кривым Ц„-Ег и Яц/Яо-Ег,/Е находят значения Е„„, Е„„ /Е и рас- 15

I считывают Е, соответствующие ус1 ловиям изготовления исследуемого

:элемента конструкции.

Ресурс пластичности материала исследуемого тонкостенного элемен- 20 та 4Е< и а-Е определяют соответст,венно как разность предельных зна( чений Е„и Е при величине соотношения главных напряжений, реализуемого в процессе эксплуатации, и найденных значений Е„ и Е . Предельные значения Е и Е .соответстг1 вуют максимальной равномерной пластической деформации отожженного элемента исследуемой стали, когда деформационный наклеп, связанный с процессом его изготовления, отсутствует.

Пример. Ресурс пластичности трех тонкостенных цилиндрических элементоваЕ р и д Е из стали ферритоперлитного класса определяли при двух соотношениях, главных напряжений в условиях эксплуатации: 6„ 6 =w (одноосное раотяжение) и б„ /6 =0, (двухосное растяжение) и соответст- вующих им предельных значениях компонентов деформации Е„ и Е .

В таблице нриведенй численные значения измеряемых текстурных и деформационных характеристик, используемых для оценки ресурса- пластичности.

1010526 с с.

° + 1 !

4 4о 1

11

1 с с о се 1

И 1

Ill Ф tP iЧ CO с с . с с ч о o

СМ бР

cF о ан

<Ч СЧ Ю (Ч

РЪ РЪ Ф (V

Ч) сР с3 Ф 1 <Ч (Ч N

1

1

° Ф Р сР 1 (ч (Ч <Ч 1

1

1.

lA EA Ю о о о е с .1 Ч ,1 f4 ,1 dP

;1

1 .

1

1 с )

1 L

f4 е

П3 СЧ с с; °

3-(Р4

Ю 1 э!

1

1

1

О1

° .4

1010526

Из приведенных данных следует, что при учете компонентов деформации, соответствующих процессу изготовления рассматриваемого тонкостенного элемента, усиливается зависимость ресурса пластичности в радиальном и тангенциальном направлениях от величины соотношения главных напряжений 6 /6 при эксплуатации. При этом для первого элемента резко

I .уменьшается ресурс пластичности в 10 .тангенциальном направлении (до DER= 1%) по сравнению с радиальным (ЬЕ,.= 6Ъ), в случае gÄ/62=ñ > и сохраняется достаточно вйсокий уровень ресурса пластичности в радиаль- 5 ном и тангенциальном направлениях (йЕ,.= 6Ъ и aE+- 9Ъ) в случае 6 /б

= 0,5. Отсюда следует, что первый тонкостенный элемент можно эксплуатировать в условиях двухосного растяжения (при 6„62- =0,5), а в условиях

20 одноосного растяжения (при (5„ /G>=co) не рекомендуется. Второй элемент не рекомендуется использовать при (/6 = 0,5, а третий можно.

Предлагаемый способ определения .ресурса пластичности дает возможность по сравнению с известными установить радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответствующие процессу формообразования тонкостенных элементов конструкций, и учесть влияние найденных компонентов деформации на деформативную способность материала при различных соотношениях главных напряжений в условиях плоско,го напряженного состояния, что позво-. .ляет более точно определить ресурс пластичности материала этих элементов в радиальном и тангенциальном направлениях для заданного соотношения главных напряжений при эксплуатации, а следовательно, повысить надежность их работы благодаря рациональному согласованию условий формообразования со способом нагружения при эксплуатации.

Прогнозирование на основе предла гаемого способа оптимальных условий . эксплуатации, при которых для выяв-. ленных деформационных характеристик процесса формообразования тонкостенных элементов реализуется наибольший ресурс пластичности, обеспечивает повышение срока службы конструкции,,что имеет важное народно-хозяйственное значение как резерв экономии металла и повышения его качества.

1010526

Редактор Г.Безвершенко Техред М.Коштура Корректор М.Демчик

Заказ 2479/33 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ку

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4