Способ определения закалочных остаточных напряжений Советский патент 1991 года по МПК G01B7/18 

1

Ј21) 4634309/10

22) 09.01 .39

(46) 23.04.91. Бюл. № 15

(71)Иркутский политехнический институт

(72)А.И.Промптов, Ю.И.Чамащиков, С.И.Ботвенко и С.К.Каргапольцев (53) 531.781 (083.3)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1167419, кл. G 01 В 7/18, 1935.

Биргер И.А. Остаточные напряжения. - М.: Машгиз, 1963, с. 93.

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКАЛОЧНЫХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения закалочных остаточных напряжений. Цель изобретения - повышение точности и производительности определения закалочных остаточных напряжений. Способ определения закалочных остаточных напряжений заключается в том, что из закаленной пластины вырезают полоску, разрезают ее на две части параллельно срединной плоскости пластины, измеряют на двух полученных частях деформации изгиба и рассчитывают закалочные остаточные

напряжения в пластине по формуле

о

О,„.. « гО -ЕГ&-Х-ЙТ - -4-т .

где G - остаточные напряжения в пластине, МПа; коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости, МПа; Н - толщина пластины, мм; 1 - база измерения деформаций изгиба, MMJ f,s f 2. - деформации изгиба двух оставшихся частей полоски соответственно,мм; - толтдины двух оставшихся частей полоски соответственно, мм; b - ширина реза, мм; у - расстояние от рассматриваемой точки до поверхности пластины,мм. 2 ил.

I

&

Изобретение относится к измерительной технике, в именно к способам определения закалочных остаточных напряжений.

Цель изобретения - повышение точности и производительности определения закалочных остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что с вырезанной из закаленной плас- тины полоски удаляют часть материала посредством ее разрезки на две

части параллельно срединной плоскости пластины, измеряют на двух полученных частях деформации изгиба и эти данные используют для расчета закалочных остаточных напряжений в пластине по формуле

-2. ,-,

-о12ЕН , f

UI Sl hg+ b

fa. w 626

) ( P УH

(0 У+О,

ОЭ Ј Ю 00

s-O

де О остаточные напряжения в

пластине, МПа; ft - коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости, МПа; 5 Н - толщина пластины, мм; 1 - база измерения деформаций

изгиба, мм; f,,f,j, - деформации изгиба двух

полученных частей полоски, Ю взятые по модулю, мм; толщины двух полученных

частей полоски, мм; b - ширина реза, мм;

у - расстояние от рассматривав- мой точки до поверхности пластины, мм.

В предпочтительном случае разрези полоски на две равные части параллельно срединной плоскости пласта- 20 ны закалочные остаточные напряжения в пластине рассчитываются по следующей формуле, вытекающей из формулы

(О.

г

25

-jO

и

1

4ЕН

3l5(ii+b) (fl

+ wJL- v - ---- v + П t2n Н2 УН У }l

(2)

30

Вывод данных формул.

Как теоретические, так и экспериментальные исследования остаточных напряжений в закаленных телах простои формы типа пластин показывают, что характер их распределения с высокой точностью можно аппроксимировать параболической зависимостью.

Рассмотрим полоску, вырезанную из закаленной пластины, в которой остаточные напряжения распределены по параболическому закону

64ffn 4kya--f-y+I)- (

Как видно из выражения (3), параметрами эпюры закалочных остаточных напряжений в полоске являются остаточные напряжения на поверхности и толщина Н. Следовательно, для того, чтобы определить остаточные напряжения в полоске, необходимо найти остаточные напряжения на ее поверхности. Для этого разрезают полоску на две части и выражают остаточные напряжения на поверхности через дефо мации изгиба двух ее полученных частей, используя зависимости из

теории остаточных напряжений. Удаление части полоски в результате ее разрезки равносильно приложению, к оставшейся части осевой силы и изгибающего момента, вызывающих деформации изгиба и растяжения-сжатия.

Деформации изгиба частей полоски после ее разрезки; .2

Ч

(4)

fM2X

I SEJg

где M., M - изгибающие моменты,действующие на части полоски;

Jj,jЈ - моменты инерции поперечного сечения частей полоски. В рассматриваемом случае

Bh .BbA

J, - РГ- Je -7о-

1

12

12

где В - ширина полоски.

Изгибающие моменты, действующие на части полоски,

М, P,L0 M4- P2L2, (5)

где Р., РЈ - осевые силы, действующие на первую и вторую части полоски соответственно;

LjtLg - плечи действия осевых сил относительно осей симметрии первой и второй частей полоски соответственно . Находят осевые силы, действующие

на части полоски

(MW

Р, - 3J(0(y)dy;

откуда

Р -BG hjUra,-). Аналогично получают Ра -вС пт2и2(2тг-1),

(6)

(7)

где т,, ing масштабные параметры

, ha+b h, + b , (m , --, mz ;.

деформации изгиба полученных полоски

3 Cfr,( Ь)12

4

3 - b)l2 4 EH 2

Как видно из приведенных выше выражений, получают зависимости,связы2 4 HZ

Н

На фиг.1 представлена закаленная пластина, из которой вырезают полоску; на фиг. 2 - полоска, разрезанная на две части.

На фиг,1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - пластина; 2 - вырезлемая полоска; 3 - поперечные части полоски.

Пример. Берут пластину из алюминиевого сплава В95Т, прошедшую весь цикл термической обработки, включающий закалку в воде с температурой 20°С и последующее искусственное старение в течение 17 ч при

о

142 С. Вырезанную из нее полоску разрезают на две равные части параллельно срединной плоскости пластины с помощью отрезной дисковой фрезы на горизонтально-фрезерном станке с обильным охлаждением и измеряют деформации изгиба полученных частей. Для определения деформаций изгиба одну из частей полоски закрепляют в базирующее приспособление,обеспечивающее ее базирование по трем точкам со стороны последнего реза и по трем упорам со стороны двух других поверхностей. Базирующее приспособление устанавливают на предметный столик микроскопа МИМ, у которого вместо оптической части установлена измерительная головка с ценой деления 0,00 мм. После установки одной игз частей полоски в этом приспособлении ножку головки опускают до касания в точку i (фиг.2), находящуюся на расстоянии, равном толщине пластины, от торца, и устанавливают ее стрелку в середину шкалы, затем с помощью концепых мер длимы производят перемещение стола в соответствии с трехточечной схемой измерения, записываякаждый раз показания индикатора. После этого ножку индикатора возвращают в исходную точку 1 для контроля замера. Если показания индикатора при контрольном замере отличаются от предыдущего более, чем на 2 мкм, то замер повторяют. Величину прогиба определяют как

±Jll 2

643928

Аналогично измеряют деформацию изгиба f второй полученной части- полоски, i

Измеренные деформации изгиба f,, и fu частей полоски используют для расчета закалочных остаточных напряжений в исследуемой пластине по формуле (2).

10

15

20

.25

Формула,- изобретения

Способ определения закалочных остаточных напряжений, заключающийся в том, что из закаленной пластины вырезают полоску, удаляют ее часть и измеряют деформации изгиба, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности определения закалочных остаточных напряжений, удаление части полоски осуществляют посредством ее разрезания на две части, параллельного срединной плоскости пластины,деформации изгиба измеряют на двух полученных частях и рассчитывают закалочные остаточные напряжения в пластине но формуле

30

35

40

45

- п,

и ---ГУ+D.

а - остаточные напряжения

пластине, МПа;

-коэффициент Пуассона;

-модуль упругости, МПа;

-толщина пластины,мм;

(II Е 1 1

база измерения деформации изгиба, мм;

fj,ЕЈ - деформации изгиба двух полученных частей полоски, взятые по модулю, мм;

h(,h2 - толщины двух полученных

1

е

п,- деФо рмация изгиба первой полученной части полоски, показания индикатора в точках 1,2,3 соответственно.

5

0

5

Формула,- изобретения

Способ определения закалочных остаточных напряжений, заключающийся в том, что из закаленной пластины вырезают полоску, удаляют ее часть и измеряют деформации изгиба, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности определения закалочных остаточных напряжений, удаление части полоски осуществляют посредством ее разрезания на две части, параллельного срединной плоскости пластины,деформации изгиба измеряют на двух полученных частях и рассчитывают закалочные остаточные напряжения в пластине но формуле

и ---ГУ+D.

а - остаточные напряжения

пластине, МПа;

-коэффициент Пуассона;

-модуль упругости, МПа;

-толщина пластины,мм;

(II Е 1 1

база измерения деформации изгиба, мм;

fj,ЕЈ - деформации изгиба двух полученных частей полоски, взятые по модулю, мм;

h(,h2 - толщины двух полученных

частей полоски, мм; Ь - ширина рез а,мм; у - расстояние от рассматриваемой точки до поверхности пластины,мм.