Способ определения критических параметров трещиностойкости конструкционных материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области испытаний материалов, а именно к способам определения критических параметров трещиностойкости конструкционных материалов.

Известен способ определения Kic материалов по результатам испытаний образцов с боковыми канавками. В этом способе боковые канавки используются для увеличения стесненности деформации материала у вершины трещины и для улучшения условий обнаружения начального прироста трещины, необходимого для определения KIC материала.

Недостатками указанного способа являются необходимость использования для корректного определения Kic крупногабаритных образцов и, как следствие этого, потребность в экспериментальных установках большой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения сопротивления упрочненного наклепом материала распространению трещины, позволяющий определять KIC конструкционных материалов по результатам испытаний образцов с надрезами, вырезанных из зоны сдеформированных образцов без надрезов.

Однако указанный способ определения критических параметров трещиностойкости материалов связан с трудностями фиксирования места и образования шейки на заготовке образца при ее деформировании, с довольно существенными изменениями характерных размеров образца в зоне шейки, с искажением действительных значений К|С, материала, вызываемых его наклепом при механической обработке рабочей зоны образца, с необходимостью использования

VJ ел со

00 00 Os

при исследованиях крупногабаритных образцов

Цель изобретения - определение критических параметров трещиностойкости (Kic) конструкционных материалов на образцах, имеющих малые размеры, с использованием установок сравнительно невысокой мощности, что позволит снизить трудоемкость испытаний

На фиг 1 показана заготовка экспериментального образца, общий вид; на фиг. 2- сечение А-А на фиг 1 ( возможная форма боковых канавок) ;на фиг.З - экспериментальный образец, общий вид

Способ заключается в следующем

Заготовки образцов с боковыми канавками (фиг. 1 и 2) отжигаются для снятий в нут- ренних напряжений, вызванных наклепом поверхностных слоев материала в процессе их механической обработки, а затем термо- обрабэтываются по режимам, оговоренным в технических условиях на исследуемый материал.

Из партии заготовок произвольно отбираются образцы-свидетели (3-5 шт), которые растягиваются до разрушения с записью рабочих диаграмм По характеру разрушения материала образцов-свидетелей и диаграмм разрушения при растяжении фиксируются интервал разрушающих нагрузок и характерные особенности поведения материала в момент, предшествующий его разрушению. Затем по полученным предельным нагрузкам и отмеченным особенностям процесса разрушения материала готовится экспериментальная партия заготовок.

Следует отметить, что для материал с Зр 15-25% (3р - равномерная составляющая полной деформации материала) следует применять канавки V- или R-образной формы, для материалов с dp 15% - канавки R- или П-образной формы (фиг.2).

После выполнения операции пластического деформирования из заготовок вырезаются экспериментальные образцы без доработки рабочих поверхностей по размерам t0, т.к и В на расстоянии, равном 2 В от зоны боковых канавок (фиг.З) Далее на образцах оыполняется надрез (V-образнь й или шевронного типа) и наводится усталостная трещина (фиг.З), после чего образцы испытываются по схеме трехточечного изгиба.

Исследования показали, что для определения KIC материалов с бр 25% можно использовать образцы с размерами. мм, В 12-16 мм и мм.

Пример. Испытания проводились на образцах из сплава АМГ6М ( и 10 мм,

бр З-25%) с боковыми канавками R-образной формы Экспериментальные образцы, вырезанные из предельно деформированных заготовок, имели размеры мм и

мм Результаты испытаний приведены в таблице

Проведенная статическая обработка полученных результатов показала, что группы значений KQ для сплавов АМГбМл 5 и

АМГбМл.Ю относятся к одной генеральной совокупности, т е KQ предельно деформированного сплава АМГбМ не зависит от толщины образцов. Кроме того, полученные значения Ко практически не зависят от длины трещин (0,,65) и от глубины боковых канавок (0,.9). Характер разрушения образцов и вид их излома позволяет сделать вывод что полученные значения KQ следует рассматривать как Kic

сплава АМГ6М Сопоставление полученных значений Kic для АМГбМ с литературными данными показывает, что KIC сплава в исходном (недеформированном) и предельно деформированном состояниях одинаков.

Таким образом, предлагаемый способ может быть использован для определения KIC конструкционных материалов

Применение предлагаемого способа определения критических параметров трещиностойкости по сравнению с используемыми на практике методиками существенно упрощает процесс определения KIC материалов, позволяет снизить расход материалов и использовать при испытаниях установки

сравнительно невысокой мощности

Формула изобретения Способ определения критических параметров трещиностойкости конструкционных

материалов, по которому призматическую заготовку материала с симметрично расположенными на боковых гранях канавками нагружают растяжением до предельных деформаций материала, вырезают из заготовки

образец для испытания на трещиностойкость с надрезом между боковыми канавками, выращивают трещину из вершины надреза, нагружают образец до скачкообразного развития трещины и по результатам испытания определяют критические параметры трещиностойкости, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и энергоемкости испытанийтшстовых материалов, боковые канавки выполняют на больших гранях

заготовки и термообрабатывают материал в зоне боковых канавок до снятия остаточных напряжений перед нагруженном заготовки, а надрез выполняют после нагружения заготовки.

Критические значения коэффициента интенсивности напряжений предельно деформированного сплава АМГ6М

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения кри.ических параметров тре- щиностойкости конструкционных материалов. Цель изобретения - снижение трудоемкости и энергоемкости испытаний листовых материалов. На больших гранях за. ставки листового материала выполняют боковые канавки и термообрабатывают материал в зоне боковых канавок до снятия остаточного напряжения. Нагружают заготовку растя- жением до предельных деформаций материала. Вырезают из заготовки образец для испытания на трещи нестойкость и между боковыми канавками выполняют надрез. Нагружают образец до скачкообразного развития трещины из вершины надреза и по результатам испытания определяют критические параметры трещиностойкости. 3 ил., 1 табл.

Примечани е:Ра и KQ - соответственно расчетные значения нагрузки и коэффициента

интенсивности напряжений.

IS

WQ

V,/

Фиг.З

IS