Способ определения механических свойств изделий из биметаллов Советский патент 1993 года по МПК G01N3/00 

Однако данный способ не обеспечивает испытания труб, т.к. кривизна вырезанных из нее образцов и, соответственно, поверхности соединения не позволяет проводить такой вид испытания.

Целью изобретения является обеспечение испытания труб.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения механических свойств изделий, из биметаллов, получен- ных взрывом, по которому изготавливают образцы в виде стаканов с фланцами, проводят испытания на отрыв, определяют усилие отрыва и накопленную деформацию при отрыве, строят зависимость усилие отрыва - накопленная деформация, а по величине усилия Судят о механических свойствах изделий, в соответствии с изобретением, используют две партии образцов из одинакового сочетания исследуемых метал- лов, образцы в виде стаканов с фланцами используют в качестве эталонной партии, изготавливают их путем вырезки из соединения двух дисков, полученного взрывом с детонацией в области симметрии дисков, затем вторую партию непосредственно испытуемых образцов в виде труб с наружным диаметром DH, толщиной S и шириной В, выбираемыми из соотношений 0,1 D S 0,2 Он и 0,2 DH B 0,3 DM нагружают сплющиванием до появления трещины на границе соединения слоев, определяют в этом месте деформацию сдвига, а усилие отрыва оценивают по ранее найденной зависимости для эталонной партии,используя деформацию сдвига в качестве накоплен- ной деформации при отрыве,

На фиг.1 показан общий вид кольцевого образца из трубчатого взрывосварного биметалла; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - кольцевой образец с полями изо- хром (линий равных деформаций) от оптически чувствительного покрытия; на фиг.4 - график распределения накопленной деформации У.вдоль радиуса (Ri/Rk, где Rj-текущее значение радиуса, Rk - радиус заготовки после деформации) плоского взрывосварного биметаллического диска композиции сплав ВТ1-0- сталь, 12Х18Н10Т;, на фиг.5- график распределения усредненных значе- ний напряжения отрыва (Т вдоль радиуса вышеупомянутого диска; на фиг.б-дмаграм- ма напряжение(усилие)отрьта-каполненная де- формация взрывосварного биметалла

указанной выше композиции,

Способ осуществляют следующим образом. Из биметаллической трубной взры- восварнойзаготовки вырезают кольцевые образцы с наружным диаметром Ои, внутренним диаметром DB, при толщине образца S(0,1..,0,2) О,,, и ширине В(0,2...03) DH. Каждый образец состоит из плакирующего слоя 2 и плакируемого 1, соединенных сваркой взрывом по линии контакта 3 (фиг.1). На радиальные плоскости образцов до деформации наносят координатную сетку или оптически чувствительное покрытие 4 (фиг.2). С их использованием по искаженной сетке или по фиксируемым в поляризованном свете на покрытии полям изохром определяют накопленную деформацию. Подготовленный таким образом образец 6 помещают между плоскими плитами 7 и 8 и деформируют его с нагрузкой Р (сплющивают) с фиксацией полей изохром при использовании покрытия (фиг.З). Сплющивание проводят до появления трещины (расслоения) биметалла на границе соединения слоев, момент образования которой фиксируют визуально. После образования трещины нагрузку снимают. . : .

При использовании покрытия накопленную деформацию рассчитывают по порядку изохром m и тарировочному графику для данного покрытия и используемых материалов (Л).

Координатную сетку измеряют, например, с помощью инструментального измерительного микроскопа (типа УИМ-23), По данным замеров считают деформацию по какому-то направлению I в логарифмическом виде

ei -In

Ik

где I0, IK - начальный и конечный размеры ячейки координатной сетки.

После чего производят расчет интенсивное™ деформации сдвига Г приближенно равной накопленной деформациид по формуле

jj -r 2 1t2R + ERЈr + $,

где ЈR , БТ логарифмическая деформации в радиальном и тангенциальном направлениях, соответственно.

Для определения напряжения (усилия) отрыва слоев в трубчатой взрывосварной заготовке из биметалла строят диаграмму напряжение (усилие) отрыва-накопленная деформация в следующей последовательности. Из материалов, составляющих слой биметаллической трубы, изготавливают два диска, на внешней стороне которых наносят кольцевые риски, Диски соединяют сваркой взрывом с детонацией в области оси симметрии. Расчет накопленной деформации производят по формуле

л -г/л „ЈЈ..

где ДОо, A DK - расстояние между рисками др и после взрыва, соответственно.

Деформацию в месте соединения опре- деляют из выражения

А с кд т,

гдеД - деформация на торце и в месте

соединения, соответственно;

К - коэффициент пересчета. Коэффициент пересчета рассчитали как

к ln DS/DE

;In Dg/DK где D0T , DTK - начальный и конечный диа- метр торцевой части биметалла;

D0C, DKC - соответственно начальный и конечный диаметр в области соединения.

По результатом расчета строится гра- (RI/RK) (фиг.4). После этого из раз- участков биметаллического диска вДоль кольцевых рисок изготавливают об- ра|зцы эталонной партии в виде стаканов с фланцами для испытания слоев на отрыв. Образцы фланцем устанавливают в матрицу и пуансоном производят их нагружение на отрыв, определяют напряжение (усилие) от- pbjisa и накопленную деформацию при отры- ве, строят зависимость усилие (напряжение) отрыва - накопленная дефор- (фиг.6), используя график а -а (RJ/RK) (фиг,5) и график (фиг.4).

По этой зависимости, зная деформацию разрушения в кольцевом образце из трубча- взрывосварного биметалла, определя- ю| соответствующее ей напряжение (усилие) отрыва, характеризующее прочно- свойства заготовки такой формы. Это диаграмма служит для определения напря- же|ния (усилия) отрыва для всего сортамента трубчатого взрывосварного биметалла того же сочетания.

Пример осуществления способа. С использованием сварки взрывом получена партия из пяти непосредственно испытуемых кольцевых биметаллических образцов

из заготовок с характеристиками, которые указаны в таблице. Размеры образцов: MM, мм, мм. Толщина плакируемого слоя из стали 12X18Н1 ОТ составляет 9,5 мм. Такую же величину имеет внутренний слой из сплава ВТ1-0. На торец каждого образца нанесли оптически чувствительное покрытие и деформировали на прессе между плоских плит до появления в месте соединения слоев трещины. Далее с использованием полярископа получили картину изохром (фиг.З), по которой определили накопленную деформацию при разрушении, равную 0,06.

Для построения диаграммы Напряжение (усилие) отрыва - накопленная деформация изготовили два диска диаметром 500 мм из стали 12X18Н ЮТ и сплава ВТ1-0 толщиной 20 и 8 мм, соответственно. На поверхность диска из сплава титана нанесли концентрические риски с шагом 20 мм. Диски соединили между собой сваркой взрывом с детонацией в области оси симметрии. После замеров расстояния между рисками и диаметров торцевой области и зоны соединения построили график4 Л (Rf/R) (фиг.4). Из различных участков полученного диска вырезали образцы эталонной партии для испытания биметалла на отрыв, по 4 образца с каждого уровня по радиусу (вдоль кольцевой риски). Образцы испытали на отрыв, определили усилие (напряжение) отрыва и накопленную деформацию при отрыве (0,057) и получили график a -a (Ri/RK) (фиг.5). По графикам распределения деформаций и напряжений вдоль радиуса построили диаграмму сг а (Л) (фиг.6), на которую нанесли значение накопленной деформации при разрушении кольцевого биметаллического образца основной партии и по координатам кривой определили напряжение (усилие) отрыва слоев, равное 460 МПа.

Таким образом, данное изобретение обеспечивает испытание и определение механических свойств труб из биметаллов.

Область использования: испытания материалов и заготовок с определением их механических свойств. Способ определения механических свойств изделий из биметал- ло, полученных взрывом, включает изго- то ление образцов в виде стаканов с фланцами, проведение испытания на отрыв, определение усилия отрыва и накопленной Изобретение касается испытаний мате- и может быть использовано для оценки механических свойств взрывосвар- но4 многослойной трубной заготовки. Известен способ определения механических свойств трубной заготовки, по которому она подвергается сплющиванию. Однако известный способ не дает воз- модность определить механические свойства трубной биометаллической взрывосварной заготовки по причине отсут- ств(1я данных для расчета накопленной в разрушения соединения деформации деформации при отрыве, построение зависимости усилие отрыва - накопленная деформация, а по величине усилия отрыва судят о механических свойствах изделий. Отличительной особенностью изобретения является то, что используют две партии образцов из одинакового сочетания исследуемых металлов, образцы в виде стаканов с фланцами используют в качестве эталонной партии, изготавливают их путем вырезки из соединения двух дисков, полученного взрывом с детонацией в области оси симметрии дисков, затем вторую партию непосредст-. вен но испытуемых образцов в виде труб с наружным диаметром DH, толщиной S и шириной В, выбираемыми из соотношений 0,1 DH S 0,2 Он, 0,2 Он,:Ј В 0,3DH нагружают сплющиванием до появления трещины на границе соединения слоев, определяют в этом месте деформацию сдвига, а усилие отрыва оценивают по ранее найденной зависимости для эталонной партии, используя деформацию сдвига в качестве накопленной деформации при отрыве. 6 ил. и построения диаграммы усилие отрыва - накопленная деформация : Наиболее близким к заявляемому является способ определения механических свойств изделий из биметаллов, полученных взрывом, по которому изготавливают образцы в виде стаканов с фланцами, проводят испытания на отрыв, определяют усил ие отрыва и накопленную деформацию при отрыве, строят зависимость усилие отрыва накопленная деформация, а по величине усилия отрыва судят о механических свойствах изделий. zt « VJ ю ел со со 00

Формула изобретени я

Способ определения механических свойств изделий из биметаллов, полученных взрМвом, по которому изготавливают образцы в виде стаканов с фланцами, проводят испытания на отрыв и определяют усилие отрыва и накопленную деформацию при отрыве, отличающийся тем, что, с целью

обеспечения испытаний образцов труб, используют две партии образцов из одинакового сочетания исследуемых металлов; образцы в виде стаканов с фланцем используют в качестве эталонной партии, изготавливают их путем вырезки соединения двух дисков, полученного взрывом с детонацией в области оси симметрии дисков, затем вторую партию непосредственно образцов в виде труб с наружным диаметром Он толщиной S и шириной В, выбранными из соотношения 0,1DH S 0,2DH; 0,2DHS В 0,3DH, и нагружают сплющиванием до появления

трещины на границе соединения слоев, оп- накопленной деформации при отрыве.

ределяют в этом месте деформацию сдвига, а усилие отрыва определяют по найденной ранее зависимости для эталонной партии, используя деформацию сдвига в качестве

§Э/г Ян

Фиг. 2

cPur. 4

Редактор

Фмг.б .

Составитель Е.Никитина

Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович