Образец для сравнительных механических испытаний сварных нахлесточных соединений

 

Изобретение касается механических испытаний материалов и может быть использовано для определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге, в частности, металла сварного шва. Цель изобретения - повышение точности испытаний. Поставленная цель достигается с помощью призматического образца. Образец состоит из двух прямоугольных, геометрически подобных боковых и центральной пластин и содержит внутренние концентраторы, расположенные симметрично относительно оси образца. Центральная пластина смещена на расстояние, равное 1...2 толщинам пластины, вдоль вертикальной оси образца и соединена с каждой из боковых пластин двумя швами, параллельными этой оси, а сварные швы выполнены без усиления. Эффект проявляется при определении критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге при испытании образца статической нагрузкой, поскольку отсутствуют воздействия, связанные с нормальным отрывом, поперечным сдвигом, что повышает точность испытаний. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 B 23 К 31/ 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4484199/27 (22) 21.07.88 (46) 07.07.91. Бюл, ¹ 25 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.А.Гиндин, К.M.Ãóìåðoa и Н.Л.Зайцев (53) 621.791.75.011(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1569148, кл. В 23 К 28/00, 1986. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ СРАВНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СВАРНЫХ

НАХЛЕСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение касается механических испытаний материалов и может быть использовано для опрвделения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге, в частности, металла сварного шва. Цель изобретения — повышение точности испытаний. Поставленная

Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть использовано для определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге, в частности, металла сварного шва.

Цель изобретения — повышение точности испытаний для определения критического коэффициента интенсивности напряжений металла сварного шва при продольном сдвиге, На фиг.1 изображен образец при испытании сжимающей нагрузкой; на фиг.2— разрез А-А на фиг.1.

Образец 1 состоит из трех геометрически подобных прямоугольных пластин тол„„. Ж„„16609О6 Al цель достигается с помощью призматического образца, Образец состоит из двух прямоугольных, геометрически подобных боковых и центральной пластин и содержит внутренние концентраторы, расположенные симметрично относительно оси образца. Центральная пластина смещена на расстояние, равное 1...2 толщинам пластины, вдоль вертикальной оси образца и соединена с каждой из боковых пластин двумя швами, параллельными этой оси, а сварные швы выполнены без усиления.

Эффект проявляется при определении критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге при испытании образца статической нагрузкой, поскольку отсутствуют воздейст. вия, связанные с нормальным отрывом, поперечным сдвигом, что повышает точность испытаний. 2 ил, щиной т: двух боковых 2 и одной центральной 3. Центральная пластина 3 соединена с каждой из боковых пластин 2 двумя сварны(.ь. ми швами 4, параллельными вертикальной (, ) (при испытании) оси образца. Между пла- Д стинами содержатся два геометрически по- (") добных толщинообразных внутренних Q концентратора 5.

Образец используют следующим образом.

Центральную пластину 3 образца 1 смещают вдоль ее вертикальной (при испытании) оси на расстояние, равное 1...2 толщинам пластины, обеспечивая плотный контакт между пластинами. Затем каждую боковую пластину 2 сваривают с централь1660906

10 ной пластиной 3 двумя сварными швами 4 равной длины, выполненными в одном и том же режиме сварки (дуговой, лазерной, электронн н ы м лучом и др.)

Снятие механической обработки перед испытанием усиления сварных швов 4 до получения плоской поверхности позволяет получить образец 1, геометрически однородный в рабочей части и, следовательно, равнопрочный в поперечных сечениях. Трещинообразные внутренние концентраторы

5 образуются из несплошностей между пластинами непосредственно в процессе сварки (соотношения размеров концентраторов

5 и сварных швов 4 можно изменять, если до сварки у пластин 2 и 3 на месте наложения сварных швов 4 выполнять симметричную разделку кромок необходимой глубины), Отметим, что длина швов 4 может быть меньше длины нахлестки пластин 2 и

3 при обязательном равенстве длин всех четырех швов образца, При испытаниях образец 1 устанавливают торцами боковых пластин 2 на горизонтальную опору и нагружают в торце центральной пластины 3 сжимающей силой до разрушения. По результатам испытаний определяют критический коэффициент интенсивности напряжений металла сварного шва при продольном сдвиге.

Предложенная конструкция образца проверялась при испытании статической сжимающей нагрузкой охлажденных до температуры Т = 77 К сварных образцов из стали Ст.З. сваренных электродами типа

Э42А. Траектория разрушения образцов совпала с теоретически рассчитанной на основе законов линейной механики разрушения сложной пилообразной линией.

Точность испытаний при использовании предложенного образца повышается, в первую очередь. за счет того. что при выбранных конструкции образца и схеме испытания (на сжатие статической нагрузкой) отсутствуют воздействия, связанные с другими схемами испытания, — нормальным отрывом, поперечным сдвигом. Разрушение сварных швов происходит только от продольного сдвига, При этом при изготовлении образца предложенной конструкции нет операции нанесения трещинообразных концентраторов, которая является довольно сложной, а конструктивные трещины образуются в ходе сварки пластин образца.

Условия сборки под сварку хорошо повторно воспроизводятся, что повышает точность испытаний. Выполнение плоской наружной поверхности сварных швов стабилизирует

55 размеры образца, что также повышает точность испытаний.

Предложенный образец служит для определения характеристик трещиностойкости металла сварного шва, в частности критического коэффициента интенсивности напряжений К i i i,Èccëåäoâàíèÿìè установлено, что величина коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге равна

К Н вЂ” (Ры ф +

11 tZ где tt — толщина боковых пластин;

t2 — полутолщина центральной пласгины образца, При силе Рц =- Pp p величина Кц, = Кцц

Проведены испытания образцов предложенной конструкции при < = -196ОС. Материал пластин — сталь С m,З, размеры пластин составляли: t< = 2, и = 15,5 мм, ширина 500 мм, длина сварных швов I,=48 мм, величина смещения центральной части образца 20 мм. Сварные швы выполнялись электродами марки "Е попа" (ЧССР) класса 42А. Величина минимального сечения сварных швов равнялась 6,7...6,8 мм.

Разрушающая сила Pp»p = 504 кН. Тогда согласно указанной формуле Кц; =- 3,27 кН/мм, что составляет ill...137% от величины К«, подобных материалов, а известно, что схема нагружения нормальным отрывом, описываемая величиной К 1 наиболее опасная из всех схем нагружения тела с трещиной.

Эффект проявляется в получении образца для определения критического КИН металла сварного шва при продольном сдвиге, при испытании которого "татической сжимающей нагрузкой отсутствуют воздействия, связанные с нормальным оТрывом, поперечным сдвигом, а реализуется только продольный сдвиг при одноосном нагружении, принципиально повышается точность испытаний, Простота и технологичность операций, необходимых для получения указанного образца, позволяют существенно сократить время его изготовления, повышают стабильность воспроизведения эксперимента, что дополнительно повышает точность результатов испытаний. Образец для определения критического КИН металла сварного шва при продольном сдвиге содержит два внутренних концентратора, однако не требует непосредственного нанесения последних, а известно, что эта технологическая операция является одной из самых сложных. трудоемких и недостаточно точных.

1660906

ФЪ2 2

Составитель З.Хаустова

Техред M.Моргентал Корректор А,Осауленко

Редактор В.Данко

Заказ 2082 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп.Гагарина, 101

Формула изобретения

Образец для сравнительных механических испытаний сварных нахлесточных соединений, состоящий из геометрически подобных сваренных между собой прямоугольных пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний при определении критического козффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге, образец выполнен из трех пластин, центральная из которых смещена относительно других на рассто5 яние, равное 1...2 толщинкам пластины, и соединена с каждой из двух других пластин сварными швами, параллельными плоскости сдвига.