Способ определения приращений остаточных деформаций детали

 

ЗСЮ 4 01 В 11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

-:;."0.:.А,) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ГЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ в ввтававввв авиавтввствт (21) 3350601/25-28 (22) 13.11.81 (46) 15.05.83. Бюл. 9 18 (72) Б.N.oâñÿííèêîâ, В.Н.Новиков, В.Н.Суровова, A.Ã.Èâàíîâ, Р.В..Гольдштейн, A.Â.Êàïöîâ, Н.М.Осипенко;

В.С.Дьяконова и A.Â.Ñóíÿåâ (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина и Институт проблем механики АН СССР . (53) 531. 781. 2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство CCCP

9 200254, кл. G, 01 В 11/16, 1967.

2, Фридман Я.Б. и др. Изучение пластической деформации и разрушения методом накатанных сеток. М., Оборонгиз, 1962, с, 9 (прототип ). (54) (57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ ОСТАТОЧН1Д(ДЕФОРМАЦИЙ ДТА-

ЛИ, заключающийся в том, что измеряют геометрические параметры совокупности характерных линий на поверхности детали и по ннм опре.деляют приращение остаточных деформаций, о т л и ч а ю щ н и с я тем,что, с целью повышения точносЯ()„„1017920 А ти определения приращений остаточ ных деформаций, в качестве характерных линий используют последовательности характерных точек, отображаю,щих вызванную технологией обработки упорядоченную структуру материала детали.

2. Способ по п. 1, о т л и ч-аю at и и с я тем, что поверхность контролируемой детали перед измерением подвергают.ршифованию и травлению.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю..шийся тем, что определяют плотность характерных линий, приходящуюся на единицу длины нормали, проведенной к этим линиям, ©® и по ним определяют средние значеHHR приращения"деформации материала.

4. Способ по пп. 1 и 2, о т л и - . ч а ю шийся тем, что по нэмене- нию1щнрпны илн направления характерных линий определяют границу зоны я с наиболыаими деформациями.материала детали, измеряют перитметр и. площадь этой эоны и по отношению площади к периметру определяют среднюю деформацию материала в зоне, 1017920

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении деформированного состояния материала деталей оптическими методами.

Известен:способ определения приращений остаточных деформаций детали, заключающийся в том, что из слоистого материала изготавливают образцы с заданным расположением слоев относительно линии действия нагрузки, 1О деформируют образцы под нагрузкой, соответствующей нагрузке на исследуемую деталь, измеряют геометрические параметры характерных линий, отображающих слоистую структуру материала 15 и по ним определяют приращения остаточных деформаций (1 ).

Однако этот способ не позволяет получить высокую точность вследствие несовпадения деформаций образца и детали, материалы которых имеют различную структуру и подвергаются неидентичным нагрузкам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения приращений остаточных деформаций детали, заключающийся в том, что измеряют геометрические параметры совокупности характерных линий на поверхности детали, в качестве которых используют линии скольжения слоев материала под нагрузкой, и по ним определяют приращения остаточных деформаций 32 3.

Однако и этот способ не дает 35 высокой точности при определении приращений остаточных деформаций, так как линии скольжения слоев материала возникают только при значительных остаточных деформациях, 40 а число этих линий для деформированной детали мало, что не дает возможности судить о распределении остаточных деформаций по поверхности детали. 45

Цель изобретения — повышение точности определения приращения остаточных деформаций.

Цель достигается тем, что согласно способу определения приращения остаточных деформаций детали, заключающемуся в том, что измеряют геометрические параметры совокупности характерных линий на поверхности детали и по ним определяют приращения остаточных деформаций, в качестве характерных линий используют последовательности характерных точек, отображающих вызванную технологией обработки упорядоченную структуру материала детали.

Поверхность контролируемой детали перед измерением подвергают шлифованию и травлению.

Кроме того, определяют плотность характерных линий, приходящуюся на, g5 единицу длины нормали, проведенной к этим линиям, и по ним определяют средние значения приращений деформации материала.

По изменению ширины или направления характерных линий определяют границу зоны с наибольшими деформациями материала детали, измеряют периметр и площадь этой эоны и по отношению площади к периметру определяют среднюю деформацию материала в зоне.

Способ осуществляют следующим образом.

Ро одному из вариантов на участке детали с ровной, чистой и свободной от окислов и других покрытий поверхностью выделяют последовательности характерных точек, отображающих выявляемую технологией предшествовавшей обработки упорядоченную структуру материала детали. Выявление характерных линий, образованных последовательностями характерных точек, облегчается при рассмотрении детали с помощью оптических средств, обеспечивающих увеличение от 4,5 до 10000 раз. При этом увеличение свыше 10000 раз оказывается нецелесообразным, так как попадающее в поле зрения малое число характерных точек с размытыми границами не образует легко идентифицируемого образца искомой характерной линии структуры материала. Идентификация образцов основывается не только на геометрических параметрах точек, но и на их взаимном расположении относительно совокуйности наблюдаемых характерных линий. Такие геометрические параметры, как расстояние между двумя характерными линиями, кривизна этих линий, используют для определения количественных значений приращений остаточных деформаций в различных зонах детали.

По другому варианту перед измерением поверхность контролируемой детали подвергают шлифованию и травлении, что повышает контраст.изображения и уменьшает число дефектов изображения, препятствующих распознаванию образов характерных линий структуры материала.. Технология получения шлифов совпадает с технологией, принятой при структурных исследованиях материалов, в частности в металловедении. В качестве одного из вариантов осуществления указанных способов используют следующий прием: после идентификации характерных линий на детали проводят в.различных точках поверхности детали нормали к этим линиям и определяют плотность характерных линий, т.е. число линий, приходящееся на единицу длины нормали. По результатам измерений on1017920 ного трубопровода. Эти деформации могут достигать на отдельных наибо10 лее нагруженных участках конструкции значительных величин из-за наличия концентраторов напряжений, неравномерности распределения нагрузки в статически неопределимых системах, )5 существования термических напряжений в сварных соединениях и т.п.. Для контроля остаточных деформаций в наиболее нагруженных зонах на поверхности несущих элементов шлифуют участки поверхности размером около

10 см, и,после травления фотографи2 руют рисунок характерных линий, а

Составитель Н. Тимошенко

Редактор О. Колесникова Техред Л;Пекарь КорректорО. Билак

Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3523/38 ул. Проектная, 4

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ределяют средние значения приращений деформаций материала в этих точках детали.

В качестве другого возможного ва- . рианта осуществления способов по изменению ширины или направления характерных линий определяют границу эоны существенных деформаций материала детали, измеряют периметр и площадь этой эоны и по отношению площади к периметру определяют среднюю деформацию материала в зоне. В этом варианте точность способа возрастает с уменьшением отношения площади к периметру и сравнительно мало зависит от выбора уровня деформаций, признаваемых существенными, так как конфигурации зон с различным уровнем минимальных деформаций подобны и сравнительно мало отличаются друг от друга по абсолютным геометрическим размерам.

Примером практического использования способа может служить решение задачи определения однородности деформирования листа на различных участках в процессе прокатки. При этом от листов отрезались образцы в виде прямоугольных параллелепипедов, ориентированных одной гранью параллельно плоскости прокатки, а другой перпендикулярно направлению прокатки. Для выявления характерных линий структуры материала грани образцов шлифуют и протравливаюг, а характерные точки на поверхности шлифов рассматривают при увеличении от 4,5 до 100 раз. Характерные линии имеют толщину около 0,02 мм. Длина линий

100-1000 раз превышает их толщину.

На различных образцах и разных гранях образцов определяют плотность характерных линий по нормали к семейству этих линий, и по этим данным определяют неравномерность деформации по длине и ширине листа.

Получение количественных данных об однородности остаточной деформации при прокатке листовой стали позволяет выбрать оптимальный режим прокатки, оперативно контролировать этот режим, проводить экспресс-анализ

50 каждого прокатанного листа и за счет всех этих мер повысить качество готовой продукции и уменьшить долю проката низшего сорта.

Другим примером практического использования способа может служить решение задачи контроля остаточных деформаций, несущих элементов подводшлифованную поверхность после съемки консервируют. В дальнейшем периодически снимают консервирующую смазку, повторяют фотографирование характерных линий и вновь консервируют поверхность. Сопоставляя геометрические параметры совокупности характерных линий на снимках, сделанных в разное время, определяют приращения остаточных деформаций в процессе эксплуатации трубопровода. В данном случае контроль осуществляется нераэрушающим методом, что существенно расииряет области применения способа.

Внедрение способа позволяет улучшить и упростить контроль напряженно-деформированного состояния различных конструкций, выявить и оценить влияние различных факторов на качество продукции, получаемой при обработке материалов давлением, одновременно принимать решения о ремонте, усилении или замене несущих конструкций, остаточные деформации которых превышают допустимый предел, более объективно оценивать качество и осуществлять раэбраковку продукции прокатных станов и т.п.