Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к способам определения остаточных напряжений в изделиях при их изготовлении и последующей эксплуатации.
Известны способы определения остаточных напряжений с использованием тензорезисторов, устанавливаемых в зонах контроля, см. Биргер И.А. Остаточные напряжения. - М.: Машгиз, 1963, 232 с. Они обладают высокой точностью и позволяют получить данные по напряженно-деформированному состоянию (НДС) материала в локальных зонах изделия. Недостатком этих способов является их высокая трудоемкость и стоимость. Данные способы относятся к разрушающим методам исследований, что ограничивает возможности их использования.
На практике часто используют неразрушающие способы контроля НДС металла. Они менее трудоемки и обладают меньшей точностью. Среди этих способов наибольшее распространение получил магнитно-шумовой способ контроля, см. Инструкцию по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов. РД 12-411-01. Госгортехнадзор России, 2001 г. Магнитно-шумовой способ контроля основан на использовании корреляционных зависимостей между магнитными характеристиками материала и уровнем остаточных напряжений.
Магнитно-шумовой способ контроля обладает следующими недостатками:
а) Тарировка измерительных приборов должна производиться в специализированных центрах.
б) Для каждого прибора существуют индивидуальные тарировочные таблицы (по маркам сталей), эти таблицы не пригодны для других приборов этого типа.
в) Магнитные свойства одних и тех же марок сталей могут изменяться в достаточно широких пределах, в связи с чем точность измерений невелика.
Технической задачей изобретения является разработка способа определения остаточных напряжений по характеристикам твердости конструкционных сталей. Преимуществом заявляемого способа является возможность оперативного контроля уровня остаточных напряжений в материале конструкции или изделия в заводских условиях в процессе их изготовления, а также в условиях эксплуатации. При этом в качестве измерительных приборов могут быть использованы переносные твердомеры ударного и статического действия.
Принцип использования характеристик твердости материала при оценке уровня остаточных напряжений в металле основан на том, что при измерении твердости происходит пластическое деформирование материала в зоне его контакта с индентором измерительного прибора. При этом исходное напряженно-деформированное состояние материала (наличие или отсутствие остаточных напряжений) оказывает влияние на характер этих деформаций и, в конечном итоге, на регистрируемые значения твердости.
Для пояснения существа заявляемого способа определения остаточных напряжений по характеристикам твердости материала на чертеже представлен график изменения твердости металла в локальных зонах призматического образца 50×75×500 мм, нагружаемого по схеме 4-точечного изгиба (низколегированная сталь, σ02=640 МПа). Измерения твердости проводили в зоне максимальных растягивающих напряжений и на боковой поверхности образца, в зонах растягивающих и сжимающих напряжений. Как видно из графика, наблюдается хорошая корреляция между уровнем растягивающих и сжимающих напряжений в различных зонах нагружаемого образца и регистрируемыми значениями твердости.
Предлагаемый способ определения остаточных напряженки заключается в том, что уровень остаточных напряжений в локальных зонах на поверхности изделия оценивают по изменению регистрируемых значений твердости металла в этих зонах относительно исходных значений (при отсутствии напряжений).
С учетом 2-осного напряженного состояния материала, для оценки уровня главных напряжений σ1ост и σ2ост, в зонах контроля делают параллельные надрезы, ориентированные под углом 90° по отношению друг к другу, глубиной до нескольких миллиметров. Пространственная ориентация надрезов должна учитывать технологические особенности изготовления изделий таким образом, чтобы геометрические оси надрезов совпадали с наиболее вероятным направлением действия главных напряжений. Надрезы разной ориентации в зонах контроля располагают так, чтобы они не оказывали взаимного влияния на результаты определения уровня остаточных напряжений, σ1ост и σ2ост. Остаточные напряжения определяют по корреляционным зависимостям σост=f(ΔH).
Преимуществом заявляемого способа является возможность оперативного контроля уровня остаточных напряжений в материале конструкции или изделия в заводских условиях в процессе их изготовления, а также в условиях эксплуатации. В качестве измерительных приборов могут быть использованы переносные твердомеры ударного и статического действия.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРСА НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ | 2007 |
|
RU2350832C2 |
Способ контроля механических свойств металлопроката, изготовленного из ферромагнитных металлических сплавов и устройство для его осуществления | 2023 |
|
RU2807964C1 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТЕНОК МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОСУДОВ | 2008 |
|
RU2379172C1 |
Способ определения прочностных свойств низкоуглеродистых сталей | 2018 |
|
RU2685458C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ИЗДЕЛИЯ ПО МАГНИТНЫМ ПОЛЯМ РАССЕЯНИЯ | 2000 |
|
RU2173838C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ТРУБОПРОВОДА | 2000 |
|
RU2194967C2 |
Способ исследования соединений с натягом с применением ультразвуковой томографии | 2018 |
|
RU2719276C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗБЫТОЧНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ | 2015 |
|
RU2570704C1 |
АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1992 |
|
RU2044298C1 |
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКА ТУРБОМАШИНЫ, ИМЕЮЩЕГО КОНЦЕНТРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЙ В ВИДЕ ОТВЕРСТИЙ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2020 |
|
RU2730115C1 |
Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к способам определения остаточных напряжений в изделиях при их изготовлении и последующей эксплуатации. Способ определения остаточных напряжений по характеристикам твердости материала заключается в том, что уровень остаточных напряжений на поверхности изделия оценивают по изменению регистрируемых значений твердости материала в локальных зонах при нанесении параллельных надрезов. Надрезы наносят под углом 90° по отношению друг к другу, ориентируя их в наиболее вероятном направлении действия главных напряжений. Технический результат изобретения - возможность оперативного контроля уровня остаточных напряжений в материале конструкции или изделия в заводских условиях в процессе их изготовления, а также в условиях эксплуатации. 1 ил.
Способ определения остаточных напряжений по характеристикам твердости материала, отличающийся тем, что уровень этих напряжений на поверхности изделия оценивают по изменению регистрируемых значений твердости материала в локальных зонах при нанесении параллельных надрезов под углом 90° по отношению друг к другу, ориентированных в наиболее вероятном направлении действия главных напряжений.
US 5463896 А, 07.11.1995 | |||
SU 1746792 А1, 10.06.2000 | |||
SU 51566262 А1, 23.05.1990 | |||
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ | 2005 |
|
RU2310183C2 |
Авторы
Даты
2011-11-27—Публикация
2010-02-12—Подача