Способ определения ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций Советский патент 1983 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к технике измерения механических свойств материала тонкостенных элементов конструкций и может быть использовано в различных областях машиностроения авиа- и судостроения, где широко ис пользуются указанные элементы конст рукций . Известен способ оценки штампуёмо ти листовой стали по измерению ее структурных характеристик, включающ составление шкалы интегральная интенсивность дифракционной линии (110) решетки феррита - вид штампуемости по эталонным пробам и измерение интегральной интенсивнос ти дифракционной линии (3 ГО) решёт ки феррита образца, пр величине ко торой по шкале оценивают штампуемость листовой стали 11« Известен также способ определения штампуемости листовой стали по ее структурным характеристикам, из ряемым на рентгеновском дифрактометре, включающий измерение полуширины дифракционного пика от крис таллографической плоскости (220) и сравнение ее значения с предварительно составленной шкалой значений полуширины дифракционного пика от кристаллографической плоскости (220) в зависимости от вида штам пуемости по эталонным пробам 2 3. Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения ресурса пластичнос ти материала тонкостенных элементо конструкций, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образ ца, измерение количества кристалли тов основной фазы материала, формирующих ограниченную текстуру СЗ-3 Однако известный способ включае много операций в связи с использованием структурного метода и ряда методов текстурного анализа (в частности, построение полюсных фигур для определения вида напряженного состояния). Кроме того, он применим только к таким усЛгавиям нагружения, при которых величина соотношения главных напряжений в процессах формообразования и эксплуатации совпадает, тогда как для ряда ответственных элементов конст рукций это условие, как правило, не реализуется, В этом случае на ресурс пластичности материала оказывает влияние не только соотношение главных напряжений при эксплуатации, но и величина радиального и тангенциального компонентов деформации, соответствующие условиям изготовления рассматриваемого элемента конструкции. Величину компоч нентов деформации нельзя оценить по ширине дифракционных линий основной фазы исследуемого металла, так как ширина линий является интегральной характеристикой структурного состояния материала. Цель изобретения - упрощение контроля ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций и повышении его экспрессности. Цель достигается тем, что согласно способу определения, ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций, включающему снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца и измерение количества .кристаллитов основной фазы материала, формирующих ограниченную текстуру, снимают текстурные рентгенограммы эталонных образцов из исследуемой стали, деформированных при варьируемых соотношениях радиального и тангенциального компонентов деформации,строят зависимость количества кристаллов, формирующих цилиндрическую текстуру, от радиальной деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, формирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, от отношения р0диальной и тангенциальной деформации; снимают текстурные рентгенограммы образца,из исследуемого элемента конструкции, измеряют для него количество кристаллитов, формирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, определяют по градуировочным кривым радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответствующие процессу изготовления элемента, и его ресурс пластичности при заданном соотношении компонентов главных напряжений в условиях эксплуатации определяют как разность предельных значений компонентов деформации и найденных. Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Для эталонных тонкостенных образцов, изготовленных, из исследуемой конструкционной стали, характеризующихся различными значениями соотношения радиального и тангенциального компонентов деформации Е и , снимают текстурные рентгенограммы основной фазы материала, по которым определяют количество кристаллитов, Jориентированных хаотически а также формирующих цилиндрическую текстуру Q, и ограниченнук) текстуРУ QOНа фиг,1 приведена текстурная рентгенограмма (llO)at,, снятая для плоскости НП-НТ (направление продольное - направление тангенциальное) образца, изготовленного путем холодной вытяжки, из стали феррито-ttepлитного класса.

Qg, Оц и Q характеризуются со-ответственно площадью зон, ограниченных линиями 1 и .2, 2 и 3, 3 и 4. Для эталонных образцов строят зависимости вида Оц-Ер,, (фиг.2) и Оц/9о-Е,., (фиг.З). Для, образца, изготовленного из исследуемого тонкостенного элемента конструкции, снимают текстурную рентгенограмму основной фазы материала, по ней опр деляют значения Оц и Оц/Ор. Для найденных значений Оц и Оц/Од по градуировочным кривым Оц-Е,-) и Оц/Оо-ЕЦ/Е находят значения Ej. , Е,-,/Е и рас.считывают Е, соответствуквдие ус:ловиям изготовления исследуемого элемента конструкции.

есурс пластичности материала исследуемого тонкостенного -элемента ДЕ и ДЕ определяют соответстjeeHHO как разность предельных значейий Е|, и Е при величине соотношения главных напряжений, реализуемого в процессе эксплуатации, и найденных значений Е,и . . Предельные значения Е и Е.соответствуют максимальной равномерной пластической деформации отожженного элемента исследуемой стали, когда деформационный наклеп,связанный с процессом его изготовления, отсутствует.

Пример. Ресурс пластичности трех тонкостенных цилиндрических элементовлЕр и дЕ из стали ферритоперлитного класса определяли при двух соотношениях, главных напряжений в условиях эксплуатации: /(уу(одноосное растяжение) и6-,,5 (двухосное растяжение) и соответствующих им предельных значениях компонентов деформации Ер и Е|..

В таблице приведены численные значения измеряемых текстурных и деформационных характеристик, используемых для оценки ресурса.пластичности. Из приведенных данных следует, что при учете компонентов деформаци соответствующих процессу изготовления рассматриваемого тонкостенног.о элемента, усиливается зависимость ресурса пластичности в радиальном и тангенциальном направлениях от величины соотношения главных напряжений 7, при эксплуатации. При этом для первого элемента резко уменьшается ресурс пластичности в тангенциальном направлении (до 1лЕ 1%) по сравнению с радиальным (ДЕр 6%) , в случае ( сохраняется достаточно высокий уровень ресурса пластичности в радиаль ном и тангенциальном на правлениях (ДЁр.6%.и ДЕ 9%) в случае , 0,5. Отсюда следует, что первый тонкостенный элемент можно эксплуат ровать в условиях двухосного растяженин (при б., 0,5), а в условия одноосного растяжения (при б не рекомендуется. Второй элемент не рекомендуется использовать при Of5, а третий можно. Предлагаемый способ определения ресурса пластичности дает возможнос по сравнению с иэвестньми установит радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответству ацие процессу формообразования тонкостенных элементов конструкций, и учесть влияние найденных компонентов деформации на дефррмативную способность материала при различных соотношениях главных напряжений в условиях плоскоjro напряженного состояния., что позволяет более точно определить ресурс пластичности материала этих элементов в радиальном и тангенциальном направлениях для заданного соотношения главных напряжений при эксплуатации, а следовательно, повысить надежность их работы благодаря рациональному согласованию условий фор юобразования со способом нагружения при эксплуатации. Прогнозирование на основе предлагаемого способа оптимальных условий эксплуатации, при которых для выявленных деформационных характеристик процесса формообразования тонкостенных элементов реализуется наибольший ресурс пластичности, обеспечивает повышение срока службы конструкции, .что имеет важное народно-хозяйственное значение как резерв экономии металла и повышения его качества.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ПЛАСТИЧНОСТИ МАТЕРИАЛА ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ -КОНСТРУКЦИЙ, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца, измерение количества крисс .таллитов основной фазы материала, ограниченную текстуру, о, уличающийся тем, что, с целью упрощения контроля ресурса .пластичности и повышения экспрессности, снимают текстурные рентге,нограммы эталонных образцов из исследуемого материала, деформированных при варьируемых соотношениях .радиального и тангенциального компонентов деформации, строят зависимость количества кристаллитов, формирукицих цилиндрическую текстуру, от радиального колтонента деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, формирупщих цилиндрическую и ограниченную текстуры, от отношения радиального и .тангенциального компонентов деформации, снимают текстурные рентгенограммы образца из исследуемого элемента конструкции, измеряют для . него количество кристаллитов, формирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, определяют по градуировочньм радиальный и тангенциальный компоненты дефоЕ |(ации, соответствующие процессу изготовления элемента, и. его ресурс пластич;ности при заданной величине соотношения главных напряжений в условиях эксплуатации определяют как разность предельных значений компонентов де формации и найденных. О1 те

%

//;%

фуг. 2

Srr/ft

(f

(Di/i.J