Способ оперативной оценки механических свойств конструкционных сталей типа зохгса

 

Использование: область исследования свойств металлов и сплавов. Сущность изобретения: предварительно строят график корреляционной зависимости толщины зоны разрушения сдвигом от временного сопротивления разрушению стандартного образца, испытанного на растяжение. При исследовании в полевых условиях разрушенных деталей из определенного конструкционного сплава измеряют толщину зоны разрушения сдвигом на поверхности излома разрушенной детали. Затем по предварительно построенному графику для данного материала определяют значение временного сопротивления для данного материала. 2 ил.

Изобретение относится к исследованию свойств металлов и сплавов, из которых изготовлены детали машин, в целях установления причин их разрушения при расследовании поломок, аварий и катастроф транспортных машин, в частности при расследовании летных происшествий, в полевых условиях.

Известен способ оперативной оценки механических свойств металлов и сплавов, заключающийся в измерении твердости материала на специально изготовленных образцах (темплетах) из заготовок, вырезанных из деталей.

Способ позволяет через измеренную величину твердости материала определить его временное сопротивление разрушению, так как между твердостью материала и его прочностными характеристиками существует корреляционная связь.

Известен способ определения механических свойств материала деталей машин (временное сопротивление разрушению σ_b), заключающийся в изготовлении из деталей заготовок и стандартных образцов из них, проведении лабораторных испытаний этих образцов на разрыв, измерении усилий, общей площади поверхности излома и последующей обработке результатов испытаний с целью получения величины временного сопротивления разрушению.

Известный способ обладает ограниченными технологическими возможностями для его реализации в полевых условиях, так как требует наличия материально-технической базы для изготовления образцов и проведения их испытаний.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей известного способа, позволяющее снизить трудоемкость способа и повысить его оперативность для использования в полевых условиях.

На фиг. 1 показан стандартный образец после испытания на растяжение, поперечное сечение; на фиг. 2 - корреляционная зависимость для стали 30ХГСА δ_c = f (σ_в).

Способ включает испытания на разрыв стандартных образцов из определенного сплава, термообработанного на различные уровни механических свойств, с определением величин временного сопротивления разрушению. Количество образцов выбирают из условия получения статистических достоверных данных. На поверхностях изломов образцов измеряют толщину зоны разрушения сдвигом δ_c (фиг. 1) и строят график корреляционной зависимости величины временного сопротивления разрушению σ_в от толщины зоны разрушения сдвигом δ_c = f (σ_в) (фиг. 2). В полевых условиях на поверхности излома детали измеряют толщину зоны разрушения сдвигом δ_c, а величину временного сопротивления разрушению определяют с помощью предварительно построенного графика зависимости σ_в от толщины зоны разрушения сдвигом для данного материала.

Способ основан на зависимости величин геометрических размеров зоны разрушения сдвигом определенного конструкционного материала от его механических свойств, причем указанная зависимость остается постоянной в широком диапазоне изменения температур и скоростей нагружения.

Методика построения корреляционной зависимости состоит в следующем.

Изготавливаются стандартные образцы из "сырой" (не термообработанной) конструкционной стали; образцы разбивают на группы (в группе не менее 3-х) и каждую группу подвергают своему режиму термообработки для получения различных механических свойств.

Все образцы испытывают на растяжение до разрушения с определением σ_в; проводят измерение толщины зоны разрушения сдвигом δ_c на всех группах образцов (не менее трех измерений на каждом образце).

Выполняют статистическую обработку результатов измерений; строят график корреляцинной зависимости δ_c = f (σ_в).

П р и м е р. Требовалось определить соответствие механических свойств материала балки шасси заданным (сталь 30ХГСА). Предварительно по результатам испытаний образцов из стали 30ХГСА с различной термообработкой была построена зависимость толщин "губ среза" от величин временного сопротивления разрушению σ_в (фиг. 2). Непосредственно на поверхности излома балки шасси были проведены измерения толщины "губ среза" и после обработки результатов была получена величина δ_c 0,21 мм. На графике δ_c =f (σ_в) этой величины соответствует величина σ_в 122 кгс/мм², что соответствовало заданному диапазону свойств материала для балки шасси σ_в =120+10 кгс/мм²). Испытаниями на разрыв стандартных образцов, изготовленных из балки шасси, установлено, что σ_в =117-126 кгс/мм².

Использование способа оперативной оценки механических свойств металлов и сплавов обеспечивает по сравнению с известным способом большие технологические возможности, заключающиеся в сокращении времени и трудозатрат для определения механических свойств материалов деталей в полевых условиях, обеспечении обоснованного отбора деталей и силовых элементов конструкции для последующего исследования их в лабораторных условиях: сокращения прорабатываемых версий при исследовании причин поломок, аварий и катастроф транспортных машин и сооружений. Способ позволяет оперативно провести экспертную оценку механических свойств конструкционных материалов в полевых условиях.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ТИПА ЗОХГСА, заключающийся в определении величины временного сопротивления разрушению, отличающийся тем, что при исследовании разрушенных деталей из определенной конструкционной стали измеряют толщину зоны разрушения сдвигом на поверхности излома разрушенной детали, а величину временного сопротивления разрушению металла разрушенной детали определяют по графику корреляционной зависимости толщины зоны разрушения сдвигом от временного сопротивления разрушению, предварительно построенному для этого же материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2