Способ определения механических свойств металлических конструкционных материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/00 

о

ю

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических свойств конструкционных материалов. Цель изобретения - определение механических свойств с учетом уровня остаточных напряжений, возникающих при изготовлении толстостенных труб. Предварительно испытывают образец исследуемого конструкционного материала без остаточных напряжений, нагружают его изгибом до достижения пластических деформаций, определяют предел текучести г и регистрируют напряжение оь растяжения или сжатия при изгибе соответствующее появлению скачка амплитуды и скачка энергии акустической эмиссии. Затем используют элемент конструкции, полученный при изготовлении толстостенных труб,в виде толстостенного цилиндра, длина которого составляет 2-3 наружного диаметра. Материал в составе элемента конструкции нагружают непрерывно квазистатическим одноосным осевым сжатием до достижения пластических деформаций при напряжен иях(1,1...1,3)7г и скорости деформирования (1...2) 1/с, регистрируют напряжение о , соответствующее появлению скачка амплитуды и скачка энергии акустической эмиссии и о механических свойствах конструкционного материала с остаточными напряжениями судят с учетом -лсоотношения (70/(7 . (Л С

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических свойств конструкционных материалов.

Цель изобретения - определение механических свойств с учетом уровня остаточных напряжений, возникающих при изготовлении толстостенных труб.

Способ осуществляют следующим образом,

Предварительно испытывают образец исследуемого конструкционного материала без остаточных напряжений. Нагружают образец изгибом до достижения пластических

деформаций, определяют предел текучести От и регистрируют напряжение оь растяжения или сжатия при изгибе, соответствующее появлению скачка амплитуды и скачка энергии акустической эмиссии в спектре высоких частот (0,5.. 2,0) МГц.

Затем используют элемент конструкции, полученной при изготовлении толстостенных труб, в виде толстостенного цилиндра, длина которого составляет 2-3 наружного диаметра. Материал в составе элемента конструкции нагружают непрерывно квазистатическим одноосным осевым сжатием до д остижения пластических

о

00 Ю

деформаций при напряжениях (1,1... 1,3) От и скорости деформирования (1...2)- 10 1/с.

Нагружение элемента конструкции с остаточными напряжениями осуществляют до появления скачка амплитуды и скачка энер- гии акустической эмиссии в спектре высоких частот. Регистрируют соответствующее

напряжение а и о механических свойствах

конструкционного материала с остаточными напряжениями судят с учетом соотношения .

Пример (реализация способа). Испытывали образцы трубы из стали ЭП-836 размером 42x11 мм и высотой 100 мм. На боковой поверхности образца закрепляли датчик АЭ. Перед установкой образца на плиту испытательной машины (вертикального пресса) торцы покрывали тонким слоем смазки. Диапазон напряжения сЈ

задавали в интервале оЈ (1,1-1,3)ov, где От 1 ГПА для стали ЭП-836. Для трубы получили диапазон на нагрузку (117,8- 139,2) т при площади сечения образца 1071,28мм2.

При осевом нагружении образца на прессе (117,8-120,0) т при скорости деформирования ,01 1/с (скорость траверсы 1 Мм/с) датчик показал амплитуду сигнала А 110 мкв. Запись диаграммы в координатах: амплитуда сигнала АЭ - осевое усилие сжатия позволили оценить через тарированный график уровень внутренних напряжений в образце оь. Для этого при чистом изгибе квадратного сечения (20x20 мм) балки длиной 300 мм из той же марки стали ЭП-836 определяли зависимость оь f(A). Из этой зависимости получили, что значению амплитуды в исследуемом образце А 110 мкв соответствует уровень внутренних напряжений оь 300 МПа.

Чтобы подтвердить достоверности полученной оценки на аналогичный образец (из той же трубы) наклеивали тензодатчики в продольном и поперечном направлениях, и разрушающим методом Закса определяли остаточные напряжения в продольном (ого) и поперечном (ffoo) направлениях, Разру- шающий метод показал на внутренней

поверхности растягивающие напряжения

(Ozo.max 820 МПа, Ооо.тах 450 МПа), на

внешней сжимающие (a zo.min -250 МПа, obo.min 200 МПа). Средний уровень (Ozo.max + ozo.min)/2 285 МПа. Эта величина близка к полученной неразрушающим методом О0 300 МПа. Поскольку точность метода Закса в пределах 50%, то предлагаемый способ применим для оценки уровня остаточных напряжений в толстостенных трубах из высокопрочных марок сталей. Формула изобретения Способ определения механических свойств металлических конструкционных материалов, по которому материал в составе элемента конструкции пластически деформируют, непрерывно регистрируют амплитуду и энергию сигналов акустической эмиссии в спектре высоких частот и по ним судят о механических свойствах испытуемого материала, отличающийся тем, что, с целью определения механических свойств с учетом уровня остаточных напряжений, возникающих при изготовлении толстостенных труб, предварительно до нагружения материала в составе конструкции испытывают на пластический изгиб образец исследуемого конструкционного материала без остаточных напряжений до появления скачка амплитуды и скачка энергии акустической эмиссии и регистрируют напряжение оь растяжения или сжатия, соответствующее возникновению указанных скачков, используют элемент конструкции в виде толстостенного цилиндра, длина которого составляет 2-3 наружного диаметра, материал в составе элемента конструкции нагружают непрерывно квазистатическим одноосным осевым сжатием, пластическое- деформирование осуществляют при скорости деформирования (1-2) 1/с и напряжении, равном (1,1-1,3) От, где От - предел текучести конструкционного материала без остаточных напряжений, до появления скачка амплитуды и скачка энергии акустической эмиссии, регистрируют соответствующее напряжение о и о механических свойствах конструкционного материала с остаточными напряжениями судят с учетом соотношения о0/ а.