Способ торможения роста усталостной трещины в конструкциях из электропроводящих материалов Советский патент 1988 года по МПК B23P6/00 

эо

Jiii

Изобретение относится к ремонтным работам, в частности к восстановлени работоспособности конструкций, в которых возникли усталостные трещины.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения торможения несквозных трещин.

На чертеже приведена схема осу- ществления способа.

Конструкцию из электропроводящего материала 1, содержащую усталостную трещину 2, устанавливают на изоляторы 3. По обе стороны от трещины на расстоянии 15: 2d, где d - толщина конструкции в месте трещины, устанавливают токовводы 4 так, что направление тока от генератора 5 импульсов тока через токовводы 4 по материалу пропускают импульс электрического тока, амплитуду и длительность которого выбирают такими, что обеспечивается локальное расплавление металла на фронте трещины,

Увеличение радиуса кривизны трещины при пропускании электрического тока основано на явлении концентрации электрического тока вблизи непроводящих дефектов в металле. Максимальное увеличение плотности тока имеет место при его направлении, перпендикулярном плоскости трещины, в точках поверхности с максимальной кривизной, т.е, на фронте трещины, Так как радиус кривизны усталостных трещин мал (р 0,01-1 мкм), то плотность тока на фронте трещины возрастает на несколько порядков. Вследствие этого в небольшой области, прилегающей к фронту трещины, начинает действовать мощный тепловой источник нагревающий материал в ней до температуры плавления. При этом остальной материал остается практически холодным, Расплавленньй материал за счет испарения и действия электродинамических сил удаляется из зоны Плавления, что приводит к увеличению радиуса кривизны трещины и ее торможению. При таком способе увеличение радиуса кривизны происходит на всем фронте трещины независимо от конфигурации, что и позволяет распшрить технологические возможности способа за счет эффективного торможения как сквознь,1х

так и несквозных трещин, Г,

Эффективность способа торможения

роста усталост11Ц 1Х трещин проверяют

Q

5 0 5

0 5

0

0

5

при испытаниях на усталость для двух видов нагружения: поперечном изгибе с вращением цилиндрических образцов с рабочей частью переменного сечения и растяжеНИИ-сжатии плоских образцов с центральным поперечным круговым отверстием. При первом виде на- гружёния (изгибе с вращением) моделируется несквозная усталостная трещина в конструкциях типа валов, при втором - сквозная трещина в конструкциях из листовых материалов.

Образцы изготовлены из стали 45. Минимальный диаметр рабочей части цилиндрического образца 8 мм, толщина и диаметр отверстия плоского образца 3 мм. Все образцы после механической обработки отжигают в вакууме при 800 С в течение 2ч.

Для каждого вида нагружения испытано на одном уровне напряжения по три партии образцов. Величину напряжения выбирают так, что обеспечивается для обоих видов нагружения долговечность в пределах 10 - 10 циклов. Образцы первой партии используют для определения числа циклов до разрушения Np на выбранном уровне напряжений. Образцы второй и третьей партий подвергают наработке до появления на их рабочей части усталостной трещины длиной 1-3 мм, что соответствует числу циклов N (0,9..,0,95)Np, После этого осуществляют операцию торможения трещины: на образцах второй партии - по известному способу, путем высверливания в вершине толщины отверстия диаметром 1 мм, а на образцах третьей партии - по предлагаемому способу, путем пропускания импульса электрического тока через рабочую часть образца в направлении, перпендикулярном трещине,

Электроимпульсную обработку проводят на установке, содержащей батарею высоковольтных импульсных конденсаторов. Параметры тока (амплитуду и длительность), необходимые для локального плавления материала на фронте трещины, определяют экспериментально. Изменение амплитуды тока достигается изменением напряжения зарядки конденсаторов, а изменение длительности тока - включением в разрядную цепь соленоидов с различной индуктивностью, .Установленно, что для тре- щин заданной длины локальное оплав

Изобретение относится к р.емонт- ным работам, в частности к восстановлению работоспособности конструкций, в которых возможны усталостные трещины (УТ). Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения торможения как сквозных, так и несквозных УТ. Эффект торможения связан с уменьшением коэффициента концентрации напряжений путем увеличения радиуса кривизны поверхности УТ на фронте ее распространения. Увеличение радиуса кривизны осуществляют , пропуская через поврежденную трещиной зону конструкции в направлении, перпендикулярном плоскости УТ, импульс электрического тока, создающий локальное расплавление материала в зоне фронта УТ. Расплавленный материал за счет испарения и действия электродинамических сил удаляется из зоны плавления, что и приводит к увеличению радиуса кривизны УТ и ее торможению. 1 ил., 1 табл. I (Л

Y

ВНИИПИ Заказ 2753/16 Тираж 921

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

//

t

Подписное