Способ создания усталостной трещины заданных размеров в образцах с надрезом

 

Изобретение относится к области контроля качества металлов и сплавов при испытаниях на ударную вязкость. Цель изобретения - повышение точности изготовления трещины. Изобретение позволяет с точностью 0,2; мм создать усталостную трещину в образцах с надрезом для определения ударной вязкости . Стабильность акустического контакта ультразвуковым преобразователем с образцом и его соответствующее расположение на торце образца обеспечивается магнитным держателем. Необходимый угол падения пучка ультразвуковых колебаний от 4 до 5 , отстройку от сигналов - помех и надреза, а также прием эхосигнала от усталостной трещины производят ультразвуковым преобразователем. Прозвучивание осуществляют при чувствительнос ( и дефектоскопа , соответствующей выявлению калиброванной усталостной трещины в испытательном образце. Из равенства эхосигналов от усталостных трещин в испытуемом и испытательном образцах определяют, что трещина в образце проникла на требуемую глубину, 4 ил. Ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

Ц91 011

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР.

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4 001 550/25-28 (22) 03.01.86

{46) 15,07.88. Бюл. У 26 (72) 1О.П.Болдырев, 10.Г.Макаров и А.Д.Румянцев (53) 620.17(088.8) (56) Металлы. Метод определения работы разрушения при испытании на изгиб с различными скоростями деформирования при различных температурах.

Отраслевой стандарт ОСТ 92-0940-80.

Раздел 3, M. 1980. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ ЗАДАННЫХ РАЗМЕРОВ В ОБРАЗЦАХ

С НАДРЕЗОМ (57) Изобретение относится к области контроля качества металлов и сплавов при испытаниях на ударную вязкость.

Цель изобретения — повышение точности изготовления трещины. Изобретение позволяет с точностьюй),2:мм создать,,5В 4 С 0", и 1/28//С 01 И 3/32 усталостную трещину в образцах с надрезом для определения ударной вязкости. Стабильность акустического кон-: такта ультразвуковым преобразователем с образцом и его соответствующее расположение на торце образца обеспечивается магнитным держателем. Необходимый угол падения пучка ультразвуковых колебаний от 4 до 5, отстройку от сигналов — помех и надреза, а также прием эхосигнала от усталостной трещины производят ультразвуковым преобразователем. Прозвучивание осуществляют при чувствительности дефектоскопа, соответствующей выявлению калиброванной усталостной трещины в испытательном образце. Из равенства эхосигналов от усталостных трещин в испытуемом и испытательном образцах определяют, что трещина в образце проникла на требуемую глубину. 4 ил .

1409884

Изобретение касается контроля качества металлов и сплавов и может

1 быть использовано в любой отрасли машиностроения для создания трещины ! определенных размеров при испытаниях на ударный изгиб образцов с надрезом.

Целью изобретения является повышение точности изготовления трещины.

На фиг, 1 представлена схема про" звучивания образца с надрезом; на фиг. 2 — схема установки ультразвукового преобразователя с пьезоэлементом на образце с надрезом; на фиг ° 3в осциллограмма при настройке чувствительности; на фиг. 4 — осциллограмма эхосигналов от усталостной трещины в процессе нагружения.

На схеме установки преобразователя уа образец (фиг. 1 и 2) показаны 20 образец 1 с надрезом, на торце которого установлен ультразвуковой преоб- разователь 2 с помощью магнитного держателя, выполненного в виде постоянного магнита 3 и магнитопровода 4.

Ультразвуковой преобразователь выполнен в виде призмы 5 и пьезоэлемента 6. Позицией 7 обозначен козырек для прижатия к нему преобразователя 2., Сущность способа заключается в следующем.

Заранее осуществляют настройку чувствительности дефектоскопа (не показан) по выявлению калиброванной усталостной трещины в эталонном образце и получению от нее эхосигнала

35 заданной величины. Затем к образцу

1 с надрезом прижимают преобразова,тель 2 магнитным держателем, устанавлиуЕют их в вибратор (не показан) и

40 осуществляют повторно-переменное нагружение образца изгибом.

Конструкция преобразователя 2 обеспечивает падение пучка ультраа звуковых колебаний под углом 4 — 5 к тбрЦу испытуемого образца 1, а также .расстояние h от передней грани пьезоэлемента 6 до той поверхности испытуемого образца l, на которои выполнен надрез, равное 2,5 — 2,7 мм.

С помощью этого же преобразователя 2 принимают эхосигналы от растущей в процессе нагружения усталостной трещины в испытуемом образце 1 и наблюдают за ним на экране дефектоскопа, Когда величина эхосигнала станет равной заданной величине настроечного сигнала, что свидетельствует о том, что глубина трещины достигла за- данной величины, прекращается нагружение образца 1 с надрезом.

Способ осуществляют следуюшим образом.

Включают дефектоскоп, на торец испытательного образца 1 (фиг. 2) наносят контактную среду (смазку ЦИАТИИ221) и к этому торцу прижимают преобразователь 2 магнитным держателем.

Соответствующими движениями образца с прижатием его к козырьку 7 магнитопровода 4 получают максимальный сигнал от трещины на экране дефектоскопа. Это первый сигнал А, после зондирующего (фиг. 3).

Ручкой "Ослабление ДБ" устанавливают амплитуду сигнала А „ равную

30 мм, а строб-импульсом фиксируют местоположение. Затем к преобразователю таким же образом прижимают испытуемый образец и получают максимум первого "ложного" сигнала А на осциллограмме, что свидетельствует о достижении оптимального акустического контакта преобразователя с поверхностью образца.

Затем, не нарушая акустического контакта, вставляют преобразователь с образцом в вибратор для осуществления повторно-переменного нагружения изгибом. Включают вибратор и доводят напряжение до 100 В. Возникает и растет сигнал А,. При глубине трещины 110,1 мм на осциллограмме возникает быстроувеличивающийся сигнал А, (фиг. 4). По достижении этим сигналом высоты 30 мм выключают вибратор, извлекают магнитный держатель с испытуемым образцом и направляют образец с выполненной в нем усталостной трещиной на ударный излом.

Из статистических данных установлено, что при снятии знакопеременных нагрузок с образца при достижении равенства упомянутых сигналов глубина проникновения образовавшихся усталостных трещин в испытанных образцах составляла 1,5+0,2 мм.

Примененный магнитный держатель размером 40 х 11 х 9 мм (фиг ° 2) состоит из постоянного магнита 3 и магнитопривода 4.

Специальный преобразователь 2— это пьезоэлемент 6 размером 3 х 10 мм, приклеенный эпоксидной смолой к торцу призмы 5 из текстолита размером

13 х 10 х 5 мм. Торцовая поверхность призмы 5 составляет с горизонтальной

1409834

Кроме того, магнитный держатель обеспечивает стабильность акустического контакта преобразователя с испытуемым дбразцом в процессе повторно-переменного нагружения изгибом.

Специальный преобразователь соединен с магнитом эпоксидной смолой.

Магнитный. держатель применим только при испытании образцов размером gp

10 х 11 х 55 мм. При этом в упомянутом вибратоте левая боковая опорная щечка смещена на 5 мм, чтобы выступал торец укрепленного образца, а внутренняя поверхность квадратного отверстия заклеена тонкой резиной, 35 чтобы не допустить притяжения к ним магнитного держателя при установке образца на испытание. поверхностью двухгранний угол 4 30 +

130 . Образовавшийся воздушный клин по отношению к горизонтальной поверх. ности заполнен слоем эпоксидной смо5 лы. Токоподводы припаяны к пьезоэлементу 6 со стороны наименьших боковых поверхностей, Магнитный держатель представляет собою две стальные пластинки толщи- 10 ной 1,5 мм, между которьпж закреплен с помощью клея постоянный магнит размером 24 х 11 х 5 мм. К одной пластинке припаян козырек 7 из латуни для обеспечения воспроизводимости 15 ввода ультразвуковых колебаний в строго определенную зону испытуемых образцов при их смене в процессе выполнения усталостных трещин.

При применении вибратора другого

I типа неизбежны изменения габаритов указанного магнитного держателя, но неизменными должны остаться упомяну- . тый в специальном преобразователе

I двухгранный угол 4 30 + 30 и расстояние 2,5 2,7 мм от передней грани пьезоэлемента до верхней поверхности испытуемого образца, на которой выполнен надрез.

Формула изобретения

Способ создания усталостной трещины заданных размеров в образцах с надрезом, заключающийся в повторнопеременном нагружении образца изгибом и регистрации роста размера усталостной трещины в процессе нагружения до получения усталостной трещины заданных размеров, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности изготовления трещины, возбуждают ультразвуковые колебания в образце под углом й=4 — 5 к его

t торцу с помощью пьезоэлемента, установленного на торце образца так, чтобы расстояние от Передней грани пьезоэлемента до поверхности образца, на которой выполнен надрез, быпо равно 2,5 — 2, 7 мм, принимают отраженные от усталостной трещины эхосигналы ультра звуковых колебаний, измеряют амплитуду эхосигналов, а нагружение образца осуществляют до получения величины амплитуды эхосигналов, соответствующей трещине заданных размеров.

1409884

Составитель С.Волков

Редактор М.Келемеш .Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Г.Решетник

Заказ 3471/38 Тираж 847 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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