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%.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ прогнозирования параметров усталостного разрушения листовых металлических материалов | 2020 |
|
RU2739154C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРИВОЙ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ | 2010 |
|
RU2461808C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ МАТЕРИАЛОВ | 2021 |
|
RU2777863C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ | 2000 |
|
RU2170917C1 |
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НАЛИЧИЯ ТРЕЩИНЫ В ДЕТАЛИ | 2000 |
|
RU2173842C1 |
Способ определения влияния предварительного пластического деформирования на сопротивление усталости материала детали | 2022 |
|
RU2792195C1 |
Способ определения ресурса материалов | 1990 |
|
SU1718068A1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ МАТЕРИАЛА | 1991 |
|
RU2017120C1 |
Способ определения усталостных характеристик материалов | 1991 |
|
SU1816995A1 |
Способ испытания материалов на усталость | 1989 |
|
SU1753351A1 |
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.
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.
СПОСОБ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА РАБОТЫ ДЕТАЛИ | 2000 |
|
RU2170918C1 |
Способ определения циклической долговечности металлических материалов | 1989 |
|
SU1632158A1 |
Способ испытания конструкций на усталостную долговечность | 1988 |
|
SU1627902A1 |
EP 665432 A1, 02.08.1995. |
Авторы
Даты
2017-05-16—Публикация
2016-05-10—Подача