Способ определения внутренних напряжений в материалах Советский патент 1981 года по МПК G01N23/02 G01N27/92 

Изобретение относится к исследованию свойств материалов и может быть использовано для определения и оценки внутренних напряжений в полимерных материалах. Известен способ определения остаточных напряжений,основанный на свойстве некоторых изотропных прозрачных материалов (стекло, полиэфиры, полистирол) в напряженном состоя нии становиться оптически анизотропным. По этому способу через слой напряженного материала пропускают пучок поляризованного света. Этоу пучок разлагается на две взаимно перпендикулярные составляющие, которые распространяются с различными скорос тями. Возникающая оптическая разность хода пропорциональна величине напряжения 1 . Недостатком данного способа является невозможность определения данно го параметра у непрозрачных материалов. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ оп1эеделения внутренних напряжений в материалах, включающий предварительное механическое вздействие на материал для лучшего выявления внутренних напряжений 21. Недостатком известного способа является малая его чувствительность из-за незначительного сдвига положения максимума полосы поглощения при небольших внутренних напряжениях в материале. Цель изобретения - повышение чувствительности способа. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения внутренних напряжений в материалах, включающем предварительное воздействие на материал для лучшего выявления внутренних напряжений, воздействие на материал осуществляется ионизирующим излучением, определяют величины электрической прочности материала в зависимости от дозы воздействующего ионизирующего излучения и по смещению максимума этой зависимости на шкале доз судят о наличии и величине внутренних напряжений. .Для объективного сравнения величин электрической прочности материалов, величину электрической прочности опре деляют при постоянной для всех образцов скорости подъема высокого напряжения до напряжения пробоя материала. Это необходимо для исключения изменений электрической прочности материа ла, связанных с временным фактором. На фиг. 1 представлена зависимость электрической прочности (Епр) от дозы гамма-излучения для сополимера гексафторпропилена с винилиденфтори-: дом, облученного в ненапряженном со стоянии 1, в напряженном состоянии после действия ориентац.ионной вытяжки на 100% - 2 и на 200% -- 3; на фуг. 2 - зависимость Епр от дозы электронного облучения для исходного - 4 и вытянутого на 200% - 5 модифицированного тетрафторэтилена; на фиг. 3 - зависимость дозы облучения, при которой проявляется максимум Ef,p от степени ориентации для двух вышеприведенных случаев; на фиг. k - зависимости электрической прочности от дозы гамма-излучения для полиамидных пленок, облученных в нагруженном состоянии при нагрузках 0,25 кг/мм(6), 1 кг/мм (7) и 2 кг/мм (8); на фиг. 5 - тарировочный график для определения величины внутренних напряжений в полиамидных материалах, П9 строенный на основе зависимостей,показанных на фиг. 4. Здесь () величина напряжения, D - доза облучения, при которой появляется максимум Епр. Пример 1. Полимерную пленку сополимера гекс афторпропилена с вини иденфторидом повергают ориентационной вытяжке на 100% и 200. Образцы этой пленки подвергают действию гаммаизлучения от кобальтового .источника излучения до доз 10, Ю, Ю , Ю , 10, 10, 10 Рентген. Затем облученные образцы помещают между электродами , подключенными к источнику высокого напряжения, увеличивают величину электрического поля до пробоя пленки и определяют величину электрической прочности Епр. Строят зависимость электрической прочности от дозы облучения (фиг. 1), и по ней судят о наличии внутренних напряжений в полимере. Если таковые имеются, на зависимости Ерр f(D) появляется максимум. С ростом величины внутренних напряжений максимум, сдвигается в сторону меньших доз. Качественно аналогичные зависимости наблюдаются и для других полимеров (фиг. 2). После этого строят тарировочные графики зависимости величины степени ориентации от величины дозы облучения, при которой наблюдается максимум электрической прочности (фиг. 4). Имея тарировочный график,можно определить степень ориентации материала. Для этого полимерный материал с неизвестной степенью ориентации подвергают действию облучения, определяют электрическую прочность и дозу, соответствующую максимуму электрической прочности. Далее по найденной дозе ( ) по тарировочному графику (фиг. 4) определяют степень ориентации. Пример 2. Полиамидную пленку переводят в напряженное состояние, прикладывая одноосно нагрузку 0,25 кг/мм, 1 кг/мм и 2 кг/мм.. В таком состоянии пленку облучают и определяют значения доз облучения, при которых наблюдается максимум Ерр. Зависимости Ерр от дозы гамма-облучения представлены на фиг. k. После этого строят тарировочный график зависимости дозы облучения, при которой наблюдается максимум Ерр, от величины напряжения (фиг. 5)- По тарировочному графику определяют величину внутреннего напряжения в полиамидном материале. Применение предлагаемого способа определения внутренних напряжений в материалах позволяет обнаруживать и определять величины внутренних напряжений, возникающих в материалах под влиянием различных физико-химических факторов. По данному способу можно более точно фиксировать внутренние напряжения у прозрачных материалов, а также определять этот параметр у непрозрачных материалов произвольной толщины и формы. Кроме определения внутренних напряжений предложенным способом возможно определять неизвестную степень ориентации вытяжки полимерных материалов.

Формула изобретения

Способ определения внутренних напряжений в материалах, включающий предварительное воздействие на материал для лучшего выявления внутренних напряжений, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности способа, воздействие на материал осуществляют ионизирующим излучением, определяют величины электрической прочности материала в зависимости от дозы воздействующего ионизирующего излучения и по

смещению максимума этой зависимости на шкале доз судят о наличиии величине внутренних напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Методы испытания, контроля и .исследования машиностроительных материалов. Под ред. Туманова А.Т. М., Машиностроение, 1973, том. 3 с. 127. 2.Патент СССР № 305675,

кл. G иТ N 19/08, опублик. 196 (прототип) .

пр)

2АО

т

1ZO

Епр, KRJftM

200

10 10 1В ю

Фиг.1

ЮО

v

ОW Ю

Ю 108

0tfi.2

Доза облучения,р Фиг.З

„р,кв1мн 8

т

vio

300 Фиг. 4

(о,кг/;км

ЮГ

jJlio3a,P

/

Ю

Доза.Р

Ю

Ю

104 Фиъ.5