Способ диагностики усталостного разрушения деталей Советский патент 1986 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов на основе фрактографического анализа а именно к способам диагностики усталостного разрушения деталей и является дополнительным к основному авт.св. № 1157396.

Целью изобретения является повышение информативности.

Способ осуществляют следующим образом.

Для диагностики усталостного разр шения поступает разр)шенная деталь. С помощью оптического бинокулярного микроскопа анализируют излом детали и по ориентации элементов его макрорельефа определяют место расположения очага разрушения.

Затем осуществляют фрактографию . излома на растровом микроскопе в направлении от установленного очага разрушения к максимально удаленному от него участку фронта трещины. На изломе вьщеляют четыре стадии роста усталостной трещины, каждая из которых характеризуется особенностями строения микрорельефа поверхности разрушения, и измеряют от очага разрушения расстояние С, до гранихцл перехода разрушения с сохранением ьшкрорельефа структуры к разрушению за счет образования усталостных микробороздок, расстояние tg до границы перехода от разрушения с образованием усталостных микробороздок к смешанному разрушению, расстояние Cj до границы перехода от смешанного разрушения к разрушению с образованием рельефа отрыва.

После зтого для материала детали в зоне излома дополнительно определяют предел текучести d , например, путем вырезки, изготовления и испытания стандартных образцов или путем измерения твердости материала.

Затем изготавливают металлографический шлиф материала детали, подвергаемой диагностике, в сечении, не охваченном трещинообразованием. При проведений фрактографического анализа шлифа определяют минимальные размеры структурных составляющих: измеряют среднюю топщяну Ь, ей -пластин; среднюю ширину Ь об -колоний; средний размер Ь, первичного /3 -зерн

Значения Ь, , Ь,,bj принимают в качестве размеров пластической зоны в вершине растущей усталостной тре

16362

щины в моменты, когда ее длина В достигает соответственно значений

е, , е -е, з

Коэффициенты интенсивности напря- 5 жений вдоль излома дополнительно рассчитьтают по фс рмуле

.fb,

где ; 1,2,3;

А; 7,51j

Аг 5,0;

АЭ 4,34.

Величины напряжений, вызывающих, рост трещины, рассчитывают по формуле

.

где 1 1,2,3; С, .4,2; ,83; С, 2,45.

За величину номинального напряжения принимают среднее значение величин .

Пример реализации способа. Исследовали излом детали из тита- нового сплава ВТЗ-1 с пластинчатой микроструктурой. Место расположения очага разрушения установили при 120-кратном увеличении. Сканирование по излому осуществляли при увеличении в 2-40 тысяч раз. Предел теку- чести dj сплава составил 1100 МПа.. Величины Ь, составили: Ь, 2 мкм; bj 35 мкм; Ь, 170 мкм. Коэффициенты интенсивности напряжений сое-- тавили соответственно, 11,7; 32,6 и МПа м .

Кроме того, для излома другой детали из этого же сплава было определено d 880 МПа, а величины 6;

составили 6, 0,8 мм; мм| j 4,3 мм. Для этой детали значения Ь- составили: Ь, 0,006 мм; Ь 0,03 мм; Ь, 0,1 мм. Величины напряжений, .вызвавших разрушение детали,

составили соответственно 320, 305 и 327 МПа.

Среднее значение /(,„ напряжения составило 317 МПа. Оно хорошо согла- суется с действительной величиной номинального напряжения, которая была задана для детали при стендовых испытаниях и составляла 340 МПа.

312116364

Формулаизобретения z 5,0;

Способ диагностики усталостного и/ййГв1 ины напряжений б- вызы- разрушения деталей по авт.ев трещины, по

I 1157396, отличающийся . , v ,

тем, что, с целью повышения информа-,

тивности способа, определяют предел

текучести б материала в зоне-излома,

и рассчитывают коэффициенты интенсив -i м ь где I - 1,Z,J fl

ности напряжений X; вдоль излома щ . 42

по формулеС, « 283

|х А , ПГ .С, 2,45;

К А;0т Ь; ,t ..

о; - размеры пластической зоны;

где 1,2,3;Е; - длина растущей усталостной

;А, 7,51;трещины.

Изобретение относится к испыта - тельной технике, в частности к диаг- «остике усталостного разрушения, и является усовершенствованием основного изобретения по авт.св. № 1157396. Диагностику усталостного разрушения деталей осуществляют путем фрактографии излома в направлении от очага разрушения к максимально удаленному от него участку фронта трепцт. Измеряют м.нимальные размеры F; структурных составляющих на расстояниях ; от очага разрушения для трех характерных ; участков (i 1,2,3). С целью повьш1ения информативности на основе учета пластических свойств определяют предел текучести d материала в зоне излома и рассчитывают коэффициенты интенсивности напряжений К; вдоль излома по формуле It; 1(6 -f и/илк величины напряжений б; , вызывающих рост трещины, по формуле d; /.В; , где i 1,2,3; А, 7,51; Аг 5,0; А, 4..34; C .4,2; С4 2,83; С, 2,45. Э)