Способ определения внутренних напряжений в полых цилиндрических деталях

 

Изобретение относится к области испытаний изделий, имеющих форму полых цилиндров с постоянной или переменной толщиной стенки по периметру сечения и вдоль оси. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения погрешностей , вносимых разрезанием. После каждой операции механического воздействия на образцы производят их 1-3-кратную термоциклическую обработку, охлаждая до -70...-150° С со скоростью 20..,100°С/с, затем нагревая охлажденные образцы до + 10,..40° С со скоростью 20...50°С/с, При этом нагрев и охлаждение образцов производят в средах с неодинаковой теплопроводностью. Число циклов термоциклической обработки поддерживают одинаковым после всех последовательных операций механического воздействия, а отношение скоростей нагрева и охлаждения между последовательными операциями механического воздействия поддерживают постоянным. 1 табл.(f) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 В 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21):4858959/28 (22) 14.05.90 (46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Днепропетровский металлургический институт и Днепропетровский трубопрокат.ный завод им. Ленина (72) B.B.Êèðè÷åíêo, Ю.П.Гуль, А.Н.Лещенко, Ю.Г,Буряк, C.À.×óêìàcoâ, П.Г.Хаустов и

Ю.В.Пивник (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 896375, кл. G 01 В 5/30, 1980.

Биргер И.А. Остаточные напряжения.

М,. Машгиз, 1963, с. l26 — 127. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЯХ (57) Изобретение относится к области испытаний изделий, имеющих форму полых цилиндров с постоянной или переменной

Изобретение относится к области испытания изделий, имеющих полую цилиндрическую форму и выполненных из одного или несколько материалов..

Известен способ определения остаточных напряжений в цилиндрических деталях, . включающий надрезку детали на сходные образцы в радиальном и осевом направлениях измерения изгибных деформаций, упругие деформации при фиксации недреэанных концов, удаление кольцевых слоев, температурное воздействие на деталь перед освобождением надрезанных концов от фиксации.

Наиболее близким по технической сущности к данному способу является способ

„„5U„„1772595 А1 толщиной стенки по периметру сечения и вдоль аси. Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения погрешностей, вносимых разрезанием. После каждой операции механического воздействия на образцы производят их 1 —.3-кратную термоциклическую обработку, охлаждая до

-70...-150 С со скоростью 20...100 С/с. затем нагревая охлажденные образцы до

+ 10...40 С со скоростью 20...50 С/с, При этом нагрев и охлаждение образцов производят в средах с неодинаковой - теплопроваднастью. Число циклов термоциклической обработки поддерживают одинаковым после всех последователь. ных операций механического воздействия, а отношение скаростей нагрева и охлаждения между последовательными операциями механического воздействия поддерживают постоянным, 1 табл. определения внутренних напряжений, включающий вырезку из детали участка фиксированной длины, измерение геометрических размеров вырезанного участка и определение по полученным данйым внутренних напряжений в детали.

Однако этот способ не обладает достаточной точностью проведения исследований, не уменьшает трудоемкость эксперимента и не снижает погрешности, возникающие в процессе ега, чта является недостатком способа.

Цель изобретения —. повышение точности эксперимента за счет уменьшения погреш.настей.

Сущность изобретения заключается B следующем, 1772595

После каждого разрезания детали осуществляют 1 — 3-кратную термическую обработку участка детали, в процессе термообработки измеряют температуру поверхности участка детали, при термообработке участок детали охлаждают до температуры -150 < — 70 С со скоростью 20 — 100 С/с и затем нагревают до температуры + 10 t2 + 40 С со скоростью

20 — 50 С/с. Участок детали термообрабатывают после вырезания его из детали и после

его разрезания равное число раз и поддерживают равное отношение скорости охлаждения и скорости нагрева. Нагрев и охлаждение осуществляют в средах С неодинаковой твплопроводностью, Каждый полн ый цикл термообработки снимает неравномерность наведенных предшествующей механической обработкой технологических внутренних напряжений, снижая пиковые значения до среднего уровня, или существенно снижает их величину. Ожидаемый эффект достигается после максимум 3 циклов, Более, чем три цикла обработки не дают сколько-нибудь заметного дополнительного эффекта снижения разброса напряжений, при этом существенно повышается трудоемкость эксперимента.

Чередование равномерного нагрева и охлаждения сопровождается чередованием равномерных деформаций всестороннего сжатия-расширения. Начальное охлаждение производят для того, чтобы не допустить возможное перераспределение напря>кений за Счет развития микротрещин, имеющего место при растяжении (неоднородном). Предельные значения температур охлаждения -150 < t> — 70О С обусловлены тем, что при значениях менее -70 С упругое сжатие недостаточно для последующего выравнивания и перераспределения напряжений. Верхняя граница температуры нагрева +40 С обеспечивает достижение наибольшей скорости нагрева

50 С/с, а нижняя граница температуры нагрева изделий+10 С способствуетдостижению наибольшего эффекта при термообработке. Скорость нагрева менее

20 С/с не способствует. выравниванию уровня остаточных напряжений, снижает .эффективность эксперимента. Нагрев же охлажденных образцов со скоростью более

50 С/с не улучшает эффективность эксперимента и усложняет реализацию способа.

Пример. Определение внутренних напряжений производили в трубах из стали

ШХ-15 диаметром 120 мм и толщиной стенки 9,5 мм, полученных горячей деформацией на трехвалкавом раскатном стане. Трубу разрезали на кольца шириной 15-20 мм, которые после измерения диаметра разрезали вдоль образующей. Сравнивали величину внутренних напряжений в партиях из 5 колец по известному и усовершенствованному способам. Параметры режима резания

10 в обоих случаях были одинаковы, 9хлаждеwe с заданными диапазонами скоростей и до заданных температур производили в смесях жидкого азота с жидкими углеводородами (бензин, ацетон. спирт). Нагрев про15 изводили в средах водорастворимах полимеров с различной температурой. Количественно параметры режимов контролидовакий разброса внутренних напряжений приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ определения внутренних напряжений в полых цилиндрических деталях, заключакицийся втом,,что из детали вырезают участок фиксированной длины, измеряют геометрические размеры вырезанного участка и по полученным данным определя30 ют внутренние напряжения в детали, о т л ич аю щи и с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения погрешностей, вносимых резанием, после каждого разрезания детали осуществляют (1-3)-х кратную термоабработку участка детали, в процессе термаобработки измеряют температуру поверхности участка детали, при термообработке участок детали охлаждают до температуры-150 5t< < — 70 С соскоро40 стью 20-100 С/с и затем нагревают до температуры +10

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что нагрев и охлаждение производят в средахс неодинаковой теплопроводностью.

3. Способ по пп. 1 и 2,.о т л и ч а ю щ ий с я тем, что участок детали термообрабатывают после вырезания его из детали и после его разрезания равное число раз.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при термообработке после вырезания и после разрезания участка детали поддерживают равное отношение скорости охлаждения к скорости нагрева. ровали с помощью терммапар и регистрирующих приборов.

20 Режимы обработок и результаты иссяе1772595

Составитель С.Гитина

Техред М,Моргентал Корректор 3.Лончакова

Редактор

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

Заказ 3836 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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