Способ прогнозирования циклической долговечности металлов Российский патент 2017 года по МПК G01N3/32 

Описание патента на изобретение RU2619480C1

Изобретение относится к области усталостных испытаний металлических материалов для определения их циклической долговечности.

Сущность метода: проводятся микроструктурные исследования в исследуемой рессорной стали типа 50ХГФА с целью определения размера зерна для образцов, обеспеченных разными степенями технологической деформации (степенями обжатия).

Известен способ (патент RU 2461808 С2, G01N 3/32 (2006/01), бюл.№26, опубл. 20.09.2012 г.) определения параметров кривой усталостного разрушения металлических изделий, заключающийся в их циклической нагруженности до разрушения, определении числа циклов нагружения до разрушения при фиксированном уровне нагружения и установлении корреляции между уровнем цикличного нагружения и числом циклов до разрушения. Однако для реализации данного метода необходимо осуществить длительные и трудоемкие циклические (усталостные) испытания. Если для ускорения процесса испытания проводят высокочастотные циклические нагружения, то в металле будут протекать процессы, отличные от условий эксплуатации конкретных деталей (например, разогрев металла), что может оказывать существенное влияние на процессы его упрочнения–разупрочнения, а следовательно, и на величину циклической долговечности. Кроме того, предложенная авторами схема нагружения не всегда соответствует реальному условию эксплуатации металлоизделий (например, рессор и других деталей).

Технической задачей предлагаемого способа является снижение трудоемкости и длительности экспериментального определения циклической долговечности, заключающейся в определении размера зерна стали 50ХГФА, например, в зависимости от степени технологической осадки, и установлении корреляции между количеством циклов и величиной зерна.

Для выполнения поставленной технической задачи по предлагаемому способу определения циклической долговечности в рессорной стали типа 50ХГФА, определения числа циклов нагружения до разрушения при фиксируемом уровне напряжения в области долговечности 105 -106 циклов и установления корреляции долговечности с размером зерна, испытания проводят без записи информативных параметров сигналов акустической эмиссии, по которым регистрируется момент возникновения трещины, и осуществления последующего монотонного растяжения испытываемого материала до разрушения, чтобы вскрыть поверхность трещины с целью анализа очага разрушения на поверхности излома с использованием электронного микроскопа.

Предлагаемое изобретение поясняется следующим примером.

С целью получения образцов для усталостных испытаний с различной величиной зерна, они вырезались методом проволочной электроэрозионной обработки из раскатанных на клин и термически обработанных металлов. По длине прокатанного листа изучалась микроструктура, и определялся размер зерна. Полученные образцы испытывались на усталость (консольно-симметричный изгиб) при одинаковом напряжении, обеспечивающем уровень циклической долговечности в области 105 -106 циклов. Результаты испытаний на усталость сравнивали с размерами зерен образцов.

Установлено, что в качестве основного параметра, характеризующего сопротивление усталости, можно рассматривать размер величины зерна.

В результате получили уравнение зависимости количества циклов до разрушения (циклическая долговечность) образцов стали 50ХГФА (фиг.1).

Полученное уравнение зависимости количества циклов до разрушения стали 50ХГФА от величины зерна представляет собой формулу:

Y= -237125,08 Ln(x) +1336448,22,

R2 = 0,93, (1)

где Y – число циклов до разрушения;

Х – размер зерна, мкм;

R – коэффициент корреляции.

Для реализации способа достаточно определить величину размера зерна стали и по уравнению 1 вычислить ожидаемую циклическую долговечность.

Способ позволяет прогнозировать циклическую долговечность и существенно сократить время ее оценки для сталей типа 50ХГФА за счет исключения длительных, дорогостоящих и энерго- и трудоемких усталостных испытаний.

Кроме того, данный способ также позволяет выбрать оптимальный режим из конкурирующих технологических обработок по параметру цикличной долговечности, просто сравнив их величину зерна сталей после этих режимов: где меньше размер зерна, там и выше будет циклическая долговечность.

Экспериментальное подтверждение способа проводилось также на сталях марки 51ХГФА и 60С2А. Результаты подтвердили достоверность данного способа. Отклонения циклической долговечности в экспериментах от данных, полученных по уравнению 1, не превышали 6%.

Похожие патенты RU2619480C1

название год авторы номер документа
Способ прогнозирования параметров усталостного разрушения листовых металлических материалов 2020
  • Гончарова Диана Анатольевна
  • Пачурин Герман Васильевич
  • Филиппов Алексей Александрович
RU2739154C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРИВОЙ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Шанявский Андрей Андреевич
  • Баннов Мухарбий Джамбекович
RU2461808C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ МАТЕРИАЛОВ 2021
  • Мыльников Владимир Викторович
  • Шетулов Дмитрий Иванович
RU2777863C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ 2000
  • Гусляков Д.С.
  • Гуслякова Г.П.
  • Корнев А.Б.
RU2170917C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НАЛИЧИЯ ТРЕЩИНЫ В ДЕТАЛИ 2000
  • Корнев А.Б.
  • Гуслякова Г.П.
  • Гусляков Д.С.
RU2173842C1
Способ определения влияния предварительного пластического деформирования на сопротивление усталости материала детали 2022
  • Ковалев Николай Игоревич
  • Воронков Ростислав Викторович
  • Вермель Владимир Дмитриевич
  • Гулевский Игорь Владимирович
  • Дубинский Станислав Вячеславович
  • Смотрова Светлана Александровна
  • Петроневич Василий Васильевич
  • Ковалев Игорь Евгеньевич
  • Балашов Никита Владимирович
  • Кулемин Александр Васильевич
  • Качарава Ираклий Нугзарович
RU2792195C1
Способ определения ресурса материалов 1990
  • Куров Игорь Евгеньевич
  • Гуревич Марк Иосифович
  • Гришин Владимир Анатольевич
SU1718068A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ МАТЕРИАЛА 1991
  • Колокольцев В.А.
  • Боровских В.Е.
  • Сонин И.В.
RU2017120C1
Способ определения усталостных характеристик материалов 1991
  • Шанявский Андрей Андреевич
  • Коронов Михаил Зиновьевич
SU1816995A1
Способ испытания материалов на усталость 1989
  • Шерман Давид Григорьевич
SU1753351A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 619 480 C1

Реферат патента 2017 года Способ прогнозирования циклической долговечности металлов

Изобретение относится к области усталостных испытаний металлических материалов для определения их циклической долговечности. Сущность: осуществляют определение размера зерна стали в зависимости от режима технологической обработки и на основании выявленной корреляции (уравнения) между циклической долговечностью в диапазоне 105-106 циклов и размером величины зерна стали, определяют ожидаемую ее циклическую долговечность. Испытания проводят без записи параметров сигналов акустической миссии, по которым регистрируется момент возникновения трещины, и осуществления последующего монотонного растяжения испытываемого материала до разрушения, чтобы вскрыть поверхность трещины с целью анализа очага разрушения на поверхности излома с использованием электронного микроскопа. Технический результат: снижение трудоемкости и длительности экспериментального определения циклической долговечности. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 619 480 C1

Способ прогнозирования циклической долговечности рессорной стали типа марки 50ХГФА, заключающийся в определении размера зерна стали в зависимости от режима технологической обработки и на основании выявленной корреляции (уравнения) между циклической долговечностью в диапазоне 105-106 циклов и размером величины зерна стали, определении ожидаемой ее циклической долговечности, отличающийся тем, что испытания проводят без записи параметров сигналов акустической миссии, по которым регистрируется момент возникновения трещины, и осуществления последующего монотонного растяжения испытываемого материала до разрушения, чтобы вскрыть поверхность трещины с целью анализа очага разрушения на поверхности излома с использованием электронного микроскопа.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2619480C1

СПОСОБ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА РАБОТЫ ДЕТАЛИ 2000
  • Гусляков Д.С.
  • Гуслякова Г.П.
  • Корнев А.Б.
RU2170918C1
Способ определения циклической долговечности металлических материалов 1989
  • Власенко В.И.
SU1632158A1
Способ испытания конструкций на усталостную долговечность 1988
  • Ракицкий Антон Антонович
  • Шоломицкий Виктор Иосифович
  • Горбацевич Михаил Иванович
  • Бернацкий Анатолий Константинович
SU1627902A1
EP 665432 A1, 02.08.1995.

RU 2 619 480 C1

Авторы

Пачурин Виктор Германович

Галкин Владимир Викторович

Пачурин Герман Васильевич

Филиппов Алексей Александрович

Даты

2017-05-16Публикация

2016-05-10Подача