Устройство для испытания образцов на трещиностойкость

 

Устройство для испытания образцов на трещиностойкость. Область использования - в испытательной технике, при испытаниях на прочность, трещиностойкость. Сущность: устройство содержит тягу, шток и средство для создания начальной нагрузки в виде двух рычагов, одни плечи которых предназначены для взаимодействия с образцом, а другие - с торцом штока, на штоке размещен нагревательным элемент. При нагреве элемента шток удлиняется и передает нагрузку на образец посредством рычагов. Регулируя напряжение на нагревателе, можно менять нагрузку на образце дистанционно, что позволяет исследовать трещиностойкость элементов в труднодоступных местах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области испытаний образцов материалов на трещиностойкость, а именно к испытаниям на циклическую трещиностойкость при высоких температурах в средах, и может быть применено при испытаниях и для мониторинга роста трещин в образцах внутри сосудов АЭС и других установок.

Известно устройство для нагружения образца, которое включает в себя тягу, нагружающий шток, каждый из которых выполнен с возможностью соединения одним концом с образцом путем размещения в каждом отверстии образца штыря. Один штырь установлен с отверстии, выполненном в тяге, которая снабжена винтовой парой и имеет осевое отверстие, перпендикулярное отверстию под штырь. Второй штырь контактирует с торцом другой тяги, выполненной в виде штока, размещенного в отверстии винта, торец которого контактирует с глухим торцом гайки (см. ГОСТ 9.903-81, с.21).

Это устройство не позволяет дистанционно изменять величину нагрузки на образец в герметично закрытом сосуде, например в атомном реакторе.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является устройство для испытаний образцов, которое включает тягу, нагружающий шток, выполненное с возможностью соединения одним концом с образцом, с размещенным между тягами нагружающим элементом, выполненным в виде штока, снабженного электрическим нагревателем. При этом тяги соединены между собой перемычкой, а их свободные концы выполнены в виде вилок, в которых расположены кольцевые пазы. Нагружающие элемент связан одним концом с перемычкой, а вторым, имеющим форму клина с пальцами, установленными в пазах и шарнирно соединяющими тягами с образцом.

При использовании этого устройства часть нагрузки расходуется на продольное и поперечное деформирование тяг, что снижает величину полезной нагрузки, развиваемой нагружающим элементом.

В предложенном устройстве, содержащем тягу, нагружающий шток и средство для создания начальной нагрузки, тяга и нагружающий шток установлены коаксиально с зазором для размещения в нем нагревательного элемента, средство для создания начальной нагрузки выполнено в виде двух винтов, предназначенных для взаимодействия с образцом, каждый из винтов взаимодействует с одним из тяг соответствующего ему рычага, а вторые плечи рычагов взаимодействуют с торцом штока.

Кроме того, устройство снабжено сильфоном, охватывающим шток со стороны образца с образованием герметичной полости в зазоре между штоком и тягой.

Установка рычагов увеличивает продольную и поперечную жесткость устройства, уменьшая потери полезной нагрузки за счет уменьшения деформаций элементов, входящих в силовую цепь. Благодаря кинематической развязке тяг и образца возможен взаимный угловой поворот осей образца и нагружающего элемента, что обеспечивает гибкость размещения устройства.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже.

В трубчатом корпусе 1 соосно с ним установлен нагружающий шток 2, снабженный нагревательным элементом 3. Свободное пространство между внутренней поверхностью корпуса и нагревательным элементом заполнено тепловой изоляцией 4. Открытый торец корпуса загерметизирован сильфоном 5, приваренным с одной стороны к торцу корпуса, с другой к нагружающему штоку. Одновременно к тому же торцу корпуса приварены тяги 6, в которых с помощью штифтов 7 с возможностью поворота установлены рычаги 8. Последние с одной стороны упираются в торец нагружающего штока, с другой в винты 9, завернутые в концевые части испытуемого образца 10.

Устройство работает следующим образом.

Путем равномерного заворачивания винтов 9 задается исходная нагрузка на образец. Последующий нагрев штока 2 с помощью нагревателя 3 приводит к температурному удлинению штока и через рычаги 8 к нагружению образца 10. Изменение соотношения плеч позволяет менять величину раскрытия надреза и тем самым усилия на образец.

С помощью приборов (на рис. не изображены), находящихся вне сосуда, можно задавать нагрузку на образец в необходимых пределах.

Устройство для нагружения образца может применяться для дистанционного изменения величины нагружения в герметично закрытых установка, сосудах, например в атомных реакторах.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания образцов на трещиностойкость, содержащее тягу, нагружающий шток и средства для создания начальной нагрузки, отличающееся тем, что оно снабжено предназначенными для взаимодействия с образцом двумя двуплечими рычагами, оси которых установлены в корпусе тяги, и нагревательным элементом, тяга и нагружающий шток установлены коаксиально с зазором для размещения в нем нагревательного элемента, средство для создания начальной нагрузки выполнено в виде двух винтов, предназначенных для взаимодействия с образцом, каждый из винтов взаимодействует с одним из плеч соответствующего ему рычага, а вторые плечи рычагов взаимодействуют с торцем штока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено сильфоном, охватывающим шток со стороны образца с образованием герметичной полости в зазоре между штоком и тягой.

РИСУНКИ

Рисунок 1