Способ контроля прочности изделий из хрупких материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к неразрушающему контрстю акустико-эмиссионным методом и является усовершенствованием способа по основному авт св. № 1663535.

Известен способ, согласно которому нагружают эталонные образцы до разрушения, регистрируя скорость счета стабильной акустической эмиссии перед разрушением Изделия контролируются нагружением с величины нагрузки, соответствующей стабильной скорости счета N Если при первом нагружении не появилась акустическая эмиссия, то изделие разгружают и нагружают вновь до появления сигналов акустической эмиссии По максимальной нагрузке при этом судят о прочности изделия

Недостатком известного способа является низкая точность контроля

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет создания условий испытаний изделий снижающих паразитное снижение прочности от нагружении

Поставленная цель достигается тем, что первое нагружение изделия осуществляют

при относительной влажности воздуха оО 90% а последующее нагружение осущестЕ- ляют не менее чем через 1 ч после снятия предыдущей нагрузки.

Способ осуществляют следующим oGpa- зом

Разрушают эталонный образец, регистрируя стабильную N Первое нагружение изделия осуществляют с нагрузки соответствующей измеренной стабильной причем при влажности 60 - 90% После чего изделие разгружают и выдерживают не менее 1 ч Затем осуществляют последующие нагружения.

Опыты показывают, что при монотонном нагружении до разрушения например при изгибе керамического изделия на зависимости N от времени нагружения незадолго перед разрушением имеет место плато соответствующее развитию превалирующего дефекта с постоянной скорость Если керамическое изделие нагружать до стабильной N то после выдержки в разгруженном состоянии соседняя разрушающая

р

гг-гга1

.

««од

№

нагрузка оказывается в 1,5- 2,0 раза выше, чем у контрольной выборки, не подвергавшейся нагружению. Такое повышение разрушающей нагрузки происходит со скоростью Р, затухающей во времени т по экспоненте t

Р Р0ехр(- г/Т),

и реализуется наполовину уже в первые сутки, а через 1 ч выдержки в разгруженном состоянии эффект упрочнения перекрывает снижение разрушающей нагрузки в результате выдержки под нагрузкой при АЭ со стабильной Kl. Упрочнение, по видимому, обусловлено тем что при нагрузке, соответствующей стабильной N, влага окружающей атмосферы получает доступ к устью превалирующего дефекта, притупляет в процессе выдержки без нагрузки кончик трещины и тем самым снижает развитие дефекта при повторном нагружении. Экспериментально установлено, что эффект упрочнения наблюдается при нагружении в атмосфере с отно- сительной влажностью 60 - 90%, оптимальное значение которой для конкретного материала можно определить в предварительных опытах.

При реализации способа предварительно нагружают по 4 образца при разных значениях относительной влажности W окружающего воздуха до возникновения стабильной N, регистрируют соответствующие нагрузки Pi и выдерживают образцы каждой выборки в разгруженном состоянии различное время г. например 1.3 6 и 10 ч. Затем снова образцы нагружают до стабильной N и регистрируют соответствующие нагрузки Р2. Значение W, при котором отношения Р2/Р1 максимальны, является оптимальным. Контрольное нагружение изделия не обязательно производить при оптимальном значении W. Важно лишь с учетом результатов испытаний образцов назначить время выдержки в разгруженном состоянии такое, которое гарантирует преобладание эффекта упрочнения над деградацией при контрольном нагружении.

Проверку способа проводили на турбинных керамических лопатках из А120з, которые испытывали на изгиб по трехточечной

схеме нагружения силой на границе пера и основания лопатки. Для регистрации АЭ использовали прибор АФ-15. Сначала 10 лопаток нагрузили при W 65% до

возникновения стабильной , зарегистрировали соответствующие нагрузки Pi, разгрузили и без промежуточной выдержки в разгруженном состоянии снова нагрузили до разрушения, зарегистрировав нагрузки

Р2, при которых возникала стабильная Kl, и разрушающие нагрузки Рр. Отношения Р2/Р1 составляли 0,97 - 0,99 т.е. деградация прочности при контрольном нагружении составляла 1 -3%. Отношение / Pp/Pi coставляло 1,05 - 1,12, а в среднем 1,09, что позволяет предсказать Рр с точностью ±5%, умножив PI на /и 1,09. Затем по 4 лопатки нагрузили до стабильной при W 65%, W- 72%, W 83% разгрузили их, выдержали в разгруженном состоянии 1,3. 6 и 10 ч и снова, регистрируя АЭ нагрузили до разрушения, Наибольшие отношения Р2/Р1 (1,02; 1,04; 1,06; 1.08J оказались при W - 72%, а при W 65% отношение Рз/Pi превысило 1 лишь после 10 ч выдержки в разгруженном состоянии. При W 72% нагрузили до стабильной N еще 12 лопаток, выдержали их в разгруженном состоянии 5 сут и, регистрируя АЭ, довели до разрушения.

Предлагаемый способ контроля прочности дает представление о прочности непосредственно после контроля и гарантирует дальнейшее увеличение прочности во времени. Этот способ сокращает разброс разрушающих нагрузок за счет резкого увеличения наименьших, что повышает надежность конструкций с большим количеством керамических элементов.

Формула изобретения

Способ контроля прочности изделий из хрупких материалов по авт.св. № 1663535, отличающийся тем что, с целью повышения точности первое нагружение

изделия осуществляют при относительной влажности воздуха 60 - 90%. а последующее нагружение осуществляют не менее чем через 1 ч после снятия предыдущей нагрузки.

Изобретение относится к акустико- эмиссиснному контролю прочности. Цель изобретения - повышение точности. Изобретение предусматривает нагружение изделия до возникновения стабильной скорости счета акустической эмиссии, регистрацию соответствующей нагрузки и определение по ней разрушающей нагрузки при последующем монотонном нагружении Для устранения паразитного уменьшения прочности в результате такого нагруж ения предложено осуществлять его при относительной влажности воздуха 60 - 90% и выдерживать изделия в разгруженное состоянии не менее 1 ч. Экспериментально доказано, что при соблюдении этих условии значительно возрастает точность контроля керамических изделий.