Способ измерения длины трещин при усталостных испытаниях деталей

 

Изобретение может быть использовано при усталостных испытаниях вихретоковым методом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей испытаний за счет определения момента зарождения трещины и повышение чувствительности вихретокового преобразователя. Вихретоковый преобразователь 1 размещают вблизи концентратора 2 напряжений и проводят усталостные испытания при максимальной и минимальной растягивающих нагрузках, в момент достижения которых производят регистрацию сигнала вихретокового преобразователя и строят зависимости градиентов этих сигналов от числа циклов нагружения. По моменту отклонения их разности от нуля определяют момент зарождения трещины. Для достаточной чувствительности преобразователя к напряжениям вблизи концентратора его диаметр d выбирают из условия 2R i - d i GR.. где Rn радиус концент ратора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1) 4 С 01 N 29/04.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4008545/25-28

{22) 17.01.86 (46) 23.02,88. Бюл. У 7 (7f) Научно-производственное объединение по технологии машичостроения (72) А.А. Рабник и Е.С. Комраков (53) 620. 179. 14{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 634172, кл, С 01 И 3/32, 1976.

Авторское свидетельстчо СССР

В 557303, кл. С 01 N 27/82, 1976. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ТРЕЩИН

ПРИ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение может быть использовано при усталостных испытаниях вихретоковым методом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей испытаний за счет

„„Я0„„1376039 А 1 определения момента зарождения трещины и повышение чувствительности вихретокового преобразователя. Вихретоковый преобразователь 1 размещают вблизи концентратора 2 напряжений и проводят усталостные испытания при максимальной и минимальной растягивающих нагрузках, в момент достижения которых производят регистрацию сигнала вихретокового преобразователя и строят зависимости градиентов этих сигналов от числа циклов нагружения. По моменту отклонения их разности от нуля определяют момент зарождения трещины. Для достаточной чувствительности преобразователя к напряжениям вблизи концентратора его диаметр d выбирают иэ условия 22 0

d GR» ãäå Ro — радиус концентратора. i з.п. ф-лы, 3 ил.

1376039

Изобретение относится к контроль-. но-измерительной технике и может быть использовано при усталостных испытаниях металлургических деталей вихре5 токовым методом.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет определения момента зарождения трещины. 10

На фиг. 1 представлено расположение вихретокового преобразователя вблизи концентратора детали; на фиг. 2 — зависимости сигнала преобразователя при максимальной и мини- 15 мальной нагрузках и зависимость разности их градиентов; на фиг. 3— кривые изменения сигнала вихретокового преобразователя в зависимости от числа циклов нагружения и рассто- 20 яние х от оси у концентратора (у =

- 0,2 мм).

Способ контроля дает возможность определять момент зарождения трещины, так как при нагружении материала в 25 зоне концентратора напряжения вследствие тенэоэффекта сигнал изменяется пропорционально приложенной нагрузке до предела текучести металла, т.е. минимальной нагрузке соответствует 30 наименьшее значение сигнала, а максимальной нагрузке — наибольшее. Изменение величины градиента между сигналами при максимальной и минимальной нагрузках начинает проявляться в момент зарождения трещины.

Диаметр сердечника вихретокового наглядного преобразователя выбирают иэ соотношения 2R, 6 d < 6R, где R радиус концентратора, так как при 40

d .< 2R теряется информация об усталостных изменениях в области концентратора в связи с незахватом зоной контроля вихретоковым преобразователем области однородно поврежденного 45 металла, а при d 6R теряется чувствительность преобразователя к зоне усталостных изменений в связи с получением интегральной информации о зоне контроля, где фиксируются свойства неоднородно поврежденного материала у вершины надреза.

Способ осуществляют следующим образом.

Вихретоковый накладной преобразователь 1 диаметром d размещают вблизи концентратора 2 радиуса R искусственно изготовленного в детали

3 с координатами у и х.

Нагружают деталь 3 на испытательной машине (не показана) с. растягивающей максимальной нагрузкой и регистрируют сигнал преобразователя 1, нагружают деталь 3 с растягивающей минимальной нагрузкой и регистрируют сигнал преобразователя 1 и т.д.

Строят зависимости (фиг. 2) сигналов преобразователя от числа циклов нагружения при максимальной 4 и минимальной 5 нагрузках, определяют разность градиентов этих зависимостей и о моменте зарождения трещины судят по моменту отклонения кривой б от нуля (точка 7, фиг. 2). Построенный с помощью микроскопа график роста трещины показывает, что до обнаруркения трещины (длиной - 0,1-0,2 мм) разность градиентов значений вихретокового сигнала при максимальной и минимальной нагрузках цикла постоянна.

Пример, Испытывают образцы иэ стали 10ГН2МФА. Два образца размером 30х40х200 мм с концентратом

R,=0,2мм, h=5мми (=45 ис-. пытывают на пульсаторе по схеме чистого изгиба при асимметричном цикле нагружения (коэффициент асимметрии

R y= 0,15; частота нагружения f „

= 7 циклов/мин при напряжениях „„„ =

110 NHa и 6,„„„.= 540 МПа). Разрушение образцов контролируют оптической приставкой. Контроль усталости материала вихретоковым способом осуществляют неподвижно закрепленным вблизи вершины концентратора вихрето. ковым преобразователем, который может быть выполнен, например, в виде сердечника с установленными на нем катушками возбуждения и приема сигнала.

На первом образце выполнена оценка чувствительности преобразователя и обоснован выбор диаметра его сердечника по зависимостям, показанным на фиг. 3. Из них видно, что изменение сигнала происходит в зоне порядка 1,2 мм при перемещении преобразователя вдоль оси х. Поэтому диаметр преобразователя (его сердечника) выбран равным 1,2 мм иэ условий наибольшей чувствительности при оцен. ке момента зарождения трещины.

На втором образце получена зависимость изменения градиентов сигнала

6 (отношение приращений текущего значения сигнала к максимальному эначе1376039 нию в процессе циклического нагружения) от числа циклов нагрузки (фиг.2).

Эта зависимость позволяет установить момент (точка 7 кривой 6) зарождения трещины по началу изменения разности градиентов сигналов при максимальной и минимальной нагрузках. До зарождения трещины разность градиентов между максимальным и минимальным сиг- 0 налами находится на уровне 0,24 единиц относительного изменения сигналов, а после зарождения трещины наблюдается монотонное уменьшение этой разности до достижения трещиной длины 0,6 мм. формула изобретения

Способ измерения длины трещин 20 на усталостных испытаниях деталей, заключающийся в том, что накладной вихретоковый преобразователь размещают вблизи концентратора механических напряжений и регистрируют сигнал преобразователя при максимальной растягивающей нагрузке, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей эа счет определения момента зарождения трещины, циклические нагруження осуществляют от минимальной до максимальной растягивающих нагрузок, дополнительно регистрируют сигнал преобразователя при минимальных нагрузках, определяют градиенты сигнала преобразователя при максимальной и минимальной нагрузках, à î sa" рождении трещины судят по моменту отклонения разности этих градиентов от нуля.

2 ° Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, диаметр

d вихретокового преобразователя выбирают рави 2Ro C d 1 6К„где

R — радиус концентратора.

137603 9

Составитель В. Филинов г

Техред М. Ходанич

Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Бобкова

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 786/45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

If f! о Оч,ь