Способ испытания образца материала на термическую усталость

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термическую усталость. Цель изобретенияприближение испытаний к условиям эксплуатации поршней двигателей внутреннего сгорания путем обеспечения эксплуатационного соотношения параметров теплового и напряженного состояния образца. Образец 2 закрепляют в захвате 1 испытательной машины и приводят во вращение. На часть кромки подают высокотемпературную газовую струю. Образец вращается с частотой, равной частоте рабочих циклов двигателя. Ширина обдуваемой кромки относится к общей длине кромки, как время теплообмена на кромке поршня относится к времени рабочего цикла двигателя. Выбор указанных соотношений обеспечивает градиент температуры и направлений, возникающий в камере сгорания реального двигателя . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1474 (5Н 4 С 01 N 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фиа 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4240924/25-28 (22) 03.04,87 (46) 23.04.89. Бюл. ¹ 15 (71) Институт проблем прочности

АН УССР (72) В.Г.Барило (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 879371, кл. G 01 N 3/60, 1981. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА МАТЕРИАЛА НА ТКРМИЧЕСКУЮ УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термическую усталость. Цель изобретения — приближение испытаний к условиям эксплуатации поршней двигателей внутреннего сгорания путем обеспечения эксплуатационного соотношения параметров теплового и напряженного состояния образца. Образец 2 закрепляют в захвате 1 испытательной машины и приводят во вращение. На часть кромки подают высокотемпературную газовую струю. Образец вращается с частотой, равной частоте рабочих циклов двигателя. Ширина обдуваемой кромки относится к общей длине кромки, как время теплообмена на кромке поршня относится к времени рабочего цикла двигателя. Выбор указанных соотношений обеспечивает градиент температуры и направлений, воз@ никающий в камере сгорания реального двигателя. 2 ил.

1474514

Изобретение относится к испыта= тельной технике, в частности к испытаниям на термическую усталость.

Цель изобретения — приближение

5 испытаний к условиям эксплуатации поршней двигателей внутреннего сгорания путем обеспечения эксплуатационного соотношения параметров теплового и напряженного состояния образца.

На фиг. 1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство для реализации способа содержит захват 1 для образца 2, подшипник 3, шестерни 4 и 5, привод 6 15 вращения, источник 7 газового потока.

Способ осуществляют следующим образом.

Из исследуемого материала изготавливают образец 2 необходимого типоразмера, Технология изготовления образца и его типоразмер выбираются в соответствии с технологией изготовления и типоразмером реального конструк. тивного элемента. Образец 2 закрепля"25 ют в захвате 1 испытательной машины и приводят его во вращение с помощью

f привода 6 и шестерен 4 и 5. От источ- ника 7 газового потока подают высокотемпературную газовую струю на опре- ЗО деленную часть рабочей кромки образца 1.

Обдув газовым потоком определенной части рабочей кромки и вращение образца позволяют создать импульсный нагрев материала кромки, обеспечив при этом время воздействия импульса, его иктенсивность и частоту, а также глубину прогрева материала и величину термических напряжений, соответствую- 4О щих реальным условиям -работы материала конструктивных элементов поршней

ДВС. Время каждого теплового цикла нагрева и охлаждения выбирают достаточным для прогрева массивных частей образца, обеспечив достижение максимума низкочастотных термических напряжений и опасных сочетаний темпера. тур и напряжений при снижении напряжений и увеличении температуры.

Ширину обдуваемой кромки В (фиг.2), а следовательно, и сечение газового потока выбирают в зависимости от режима работы реального двигателя (двухтактный, четырехтактный, различной степени сжатия и др.) . При этом обдуваемая высокотемпературным газоФ вым потоком часть рабочей кромки образца должна так относиться ко всей длине рабочей кромки, как величина времени интенсивного теплообмена ка кромке поршня ко всему времени рабочего цикла ДВС при его эксплуатации.

Чтобы высокочастотные термические напряжения в образцах при испытаниях по предлагаемому способу были близки по величине к высокочастотным термическим напряжениям на кромках поршней ДВС при эксплуатации, необходимо, чтобы ширика В обдуваемой кромки об" разца по крайней мере в несколько раз превышала глубину прогрева кромки в течение одного импульса.

Как показали экспериментальные натурные испытания двигателей внутреннего сгорания, глубина прогрева рабочей кромки поршня в течение воздействия одного теплового импульса состав.ляет не более 1 мм.

Скорость вращения образца выбирают в соответствии с частотой рабочих циклов ДВС.

Периодическое изменение температуры газового потока обеспечивает термоциклирование с низкой частотой и моделирует переходные режимы запуска и остановки ДВС, при которых материал поршня подвергается наибольшим термическим напряжениям.

Величина термических напряжений и низкой и высокой частоты в значительной степени зависит от интенсивности теплообмена. Так как для реали" зации предлагаемого способа необходимо уменьшенное сечение газового потока, требуемую интенсивность теплообмена можно обеспечить при меньших затратах.

Ф о р м у л а изобретения

Способ испытания образца материала на термическую усталость, заключающийся в том, что образец в виде кольца с внутренней конической поверхностью подвергают циклическому тепловому воздействию, а о термической усталости судят по количеству теплосмен до появления трещин, отличающийся тем, что, с целью приближения испытаний к условиям эксплуатации поршней двигателей внутреннего сгорания путем обеспечения эксплуатационного соотношения параметров теплового и напряженного состояния материала, тепло1474514

Составитель В.Лазарева

Техред JI.Сердюкова Корректор M,Ñàìáîðñêàÿ

Редактор Н.Тупица

Заказ 1885/40 Тирах 788 .- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/S

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 ному воздействию подвергают кромку отверстия кольца меньшего диаметра на ее части, отношение длины которой ко всей длине рабочей кромки равно отношению времени теплообмена на кромке поршня ко времени рабочего цикла двигателя, а кольцу придают вращательное движение с частотой, 5 равной частоте рабочих циклов двигателя.