Способ определения уровня остаточных напряжений

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ iOCTAtOMHblX НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в том, что стимулируют изменение вели .чины акустической эт1Ссйи образца, регистрируют это изменение, и по его величине определяют уровень остаточf л //////// /Л ных напряжений, о т л и ч а b щи И.г с я тем, что, с целью упрощения способа , стимулируют изменение величины акустической эмиссии нагреванием образца , регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии, регистрируют соответствукйцую ему температуру образца и рассчитывают уровень остаточных напряжений партии изделий при комнатной температуре по формуле S + /

° Ы

РЕСПУБЛИК ае 68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

М IEBTQPCKOMh СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Ь»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ю В

, (21) 3406674l18-28

{22) ..65. 03.82 (46) 07.68.83.. Бюл. и 29 (72) Н.А. Челыжев, Г:.Я. Червов, В.В. Николенко и С.Н. Кудрин (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический инсти".тут им. Серго Орджоникидзе (53) 531 781.2(088.8) (56):1. Авторское свидетельство СССР

1F 532806, кл. С 01 и 29/00,: 1975.

2.. Авторское свидетельство СССР

IF 725015, кл. G 01 и 29/М, 1977 (прототип). .;(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, .заключающийся

:в том, что стимулируют изменение вели.чины акустической эмиссии образца,,:регистрируют это изменение, и по его величине определяют уровень остаточ" ф ных напряжений, о т л и ч а ю щ и и.-. с я тем, что, с целью упрощения спо" саба, стимулируют изменение величины акустической эмиссии нагреванием.образца, регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии, регистрируют соответствуийцую ему тем" пературу образца и рассчитывают уро вень остаточных напряжений партии иэделий при комнатной температуре по формуле

6о 4т+ P{© - 0 3!

8 где 8 - гойологическая температура;

Й . - предел текучести материала при гомологической температуре 8;

p - температурнйй коэфФициент релаксации остаточных напряжений.

1 0338

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано в любой отрасли машиностроения.

Известен ультразвуковой способ oh» ределения уровня остаточных напряжений., при котором методом акустической эмиссии фиксируют нагрузку, соответствующую пределу текучести матери" ала, и определяют относительное изме !© нение скорости распространения ультразвчковых волн в изделии, по которому судят о величине остаточных напряже ний (j 3.

Способ сложен и требует дополнитель«, ного специального оборудования - уст". ройства регистрации скорости распрост". ранения ультразвуковых волн.

Наиболее близким к изобретению яв" ллется способ определения уровня остаточных напряжений, заключающийся в том, что стимулируют изменение ве" личины акустиче=кой эмиесии образца, регистрируют это изменение и по его .величине определяют уровень остаточ" ных напряжений. Параметры акустической эмиссии регистрируют при нагруже" нии образца и по интенсивному росту амплитуды акустической эмиссии определяют критическую нагрузку, затем определяют разность разрушающей и кри" тической нагрузок, находят величину нагрузки, приведенную к разрушающей наГрузке изделия с нулевым уровнем остаточным напряжений, и рассчитывают значение уровня остаточных напря" жений в контролируемом образцв1 2 $

Недостатком способа является его сложность, так как существует необходимость предварительного разруше- 40 ния партии однотипных образцов для определения разрушающей нагрузкы, в результате чего велики материаль" ные затраты при использовании способа, невозможность применения его для 45 пластичных материалов, когда необхо" димо учитывать не только предел проч- . ности, но и предел. текучести матери" ала. .Цель изобретения - упрощение cno-, 50 саба.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения уровня остаточных напряжений, заключающемуся в том, что стимулируют изменение величины акустической эмиссии образца, регистрируют это изменение и no его величине определяют уровень остаточных напряжений, стимулируют иэ"

2 мененме величины акустической эмисоии нагреванием образца, регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии, регистрируют соответствующую ему температуру образца и рассчитывают уровень .остаточных напряжений Gо партии изделий при комнатной температуре по формуле

6+ (g где 8 - гомологическая температура; йт- предел текучести материала при гомологической температуре 8;

/Ь - температурный коэффициент релаксации остаточных напряжений.

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - графики изменения предела текучести материала - 1 и уровня остаточных напряжений в образце - 2.

Устройство содержит, размещенный на .образце 1 волновод 2 с прикрепленной к нему термопарой 3. Образец 1 помещен ,в печь 4. Пьезоэлектрический датчик 5 помещен на торец волновода 2 и подсоединен к входу регистратора 6 акустической эмиссии, который соединен с цифропечатающим блоком 7. Термопара 3 соединена с цифровым милливольтметром 8; выход которой также соединен с цифропечатающим блоком 7.

В основу способа положена зависимость между пределом текучести, уров" нем остаточных напряжений и температурой. С повышением температуры предел текучести и уровень остаточных напряжений снижаютсл,причем изменение предела текучести происходит более интенсивно, чем уровня остаточных напряжений. Следовательно существует; точка пересеченил двух кривых, которая соответствует смене механизма релаксации остаточных напряжений ползу" чести на пластическую деформацию. При достижении остаточными напряженилми предела текучести в образце возникают упругие механические волны " акусти" ческая эмиссиил, интенсивность которой резко возрастает при нагревании образца.

Способ осуществляют следующим образом.

Нагреванием образца стимулируют из" менение величины акустической эмиссии, регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии и соответствующую ему температуру образца. По полученным донным рассчитывают уровень

3 . 1033 остаточных напряжений партии изделий при комнатной температуре по формуле о ет+ p (e - 032 (1) описываЮщей релаксацию остаточных на.:пряжений в интервале гомологических .температур 0,3-8. При температуре ,0,15-0 3 температуры плавления материала уроаень остаточных напряжений не изменяется.

Температурный коэффициент. р релак- 10 сации остаточных напряжений, харак.теризующий .изменение уровня остаточных напряжений при изменении темпера. туры, зависит от химического состава стали. Для углеродистых марок стали установлена следующая .зависимость р =- (170»15 ) + (632250 ). C, .(2 !. где С - содержание углерода в сталы,3.

Й р и м е р. При нагревании образца, изготовленного из стали 20, первый пик интенсивности акустической эмиссии зафиксирован при 300, что в переводе на гомологическую температуру соответствует -0,38. Предел текучес: ти для стали 20 при этОЙ. температуре .равен 18,5 кг/мм2 или 181,5 ИПа. Температурный коэффициент релаксации ос: таточных напряжений для стали 20 по

: формуле (."2 ) составит ф - 170 + 632 0,2 - 296,4 ИПа.

Подставив полученное значение в формулу (I), находят уровень остаточных напряжений в иэделии при комнатной темпеоатуре

865 4

= 181,5 + 296,4 (0,38-0,3)

205,2 МПа

Устройство для осуществления cnoco"" ба работает следующим образом.

Образец 1, например участок кон" тактного рельса для подвода тока метрополитена длиной 200 мм, нагревают со скоростью 8 в минуту. Параллель" о но с нагревом регистрируют интенсив-. ность акустической эмиссии с помощью датчика 5, регистратора 6 и цифропечатающего блока 7, на который,одновременно поступает и информация о температуре образца 1 с милливольтметра 8.

При нагреве наблюдается общий фон .интенсивности акустической эмйссии "

5-10 импульсов в секунду. При дости" женин 300 наблюдается пик интенсивности - 30 импульсов в секунду. Пос" ле этого нагрев прекращают и вычисляют уровень остаточных напряжений при номнатной температуре.

Использование предлагаемого спосо- ба позволит повысить точность опре" деления уровня остаточных напряжений, поскольку метод акустической эмиссии дает возможность фиксировать начало пластической деформации и определять абсолютное значение уровня рстаточныхнапряжений в партии иэделий, снизить себестоимость экспресс-контроля, определять уровень остаточных напряжений в пластичных материалах.

ВНИИПИ Заказ 5608/43 Тираж 602 Подписное

»»»« »» юв»»»а»» филиал AllA "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4