Способ диагностики усталостного разрушения деталей

 

Изобретение относится к испыта - тельной технике, в частности к диаг- «остике усталостного разрушения, и является усовершенствованием основного изобретения по авт.св. № 1157396. Диагностику усталостного разрушения деталей осуществляют путем фрактографии излома в направлении от очага разрушения к максимально удаленному от него участку фронта трепцт. Измеряют м.нимальные размеры F; структурных составляющих на расстояниях ; от очага разрушения для трех характерных ; участков (i 1,2,3). С целью повьш1ения информативности на основе учета пластических свойств определяют предел текучести d материала в зоне излома и рассчитывают коэффициенты интенсивности напряжений К; вдоль излома по формуле It; 1(6 -f и/илк величины напряжений б; , вызывающих рост трещины, по формуле d; /.В; , где i 1,2,3; А, 7,51; Аг 5,0; А, 4..34; C .4,2; С4 2,83; С, 2,45. Э)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО ФЮЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 011 (5@y С 01 N 3/32 (61) 1157396 (21) 3789369/25-28; 3789371/25-28 (22) 13.09,84 (46) 15.02.86. Бюл. В 6 (72) Л.В. Лимарь и Л.P. Ботвина (53) 620. 178.3 11 ° 4(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

У 1157396, кл. С 01 N 3/32, 1983. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ УСТАЛОСТНОГО

РАЗРУШЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к диагностике усталостного разрушения, и является усовершенствованием основного изобретения по авт.св. 9 1157396.

Диагностику усталостного разрушения деталей осуществляют путем фрактографин излома в направлении от очага разрушения к максимально удаленному от него участку фронта трещин. Измеряют минимальные размеры 5; структурных составлякицих на расстояниях от очага разрушения для трех характерных . участков (i = 1,2,3) . С целью повышения информативности на основе учета пластических свойств определяют предел текучести б материала в зоне излома и рассчитывают коэффициенты интенсивности напряже.— ний К; вдоль излома по формуле k

= A;0 44,. и/или величины напряжений

6 вызывающих ост трещины, IIo фор- ., муле d; С14, Ь; .8; где i =1,2,3; Е

1211636

k;=a;6,4ь;, а; с;в,Дф

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов на основе фрактографического анализа, а именно к способам диагностики усталостного разрушения деталей и явля- 5 ется дополнительным к основному авт.св. У 1157396.

Целью изобретения является повышение информативности.

Способ осуществляют следукщим об- 10 разом. . Для диагностики усталостного разру шения поступает разрушенная деталь., С помощью оптического бинокулярного микроскопа анализируют излом детали 15 и по ориентации элементов его макро- рельефа определяют место расположе.ния очага разрушения.

Затем осуществляют фрактографию . излома на растровом микроскопе в 20 направлении от установленного очага разрушения к максимально удаленному от него участку фронта трещины. На изломе выделяют четыре стадии роста усталостной трещины, каждая из кото- 25 рых характеризуется особенностями строения микрорельефа поверхности разрушения, и измеряют от очага разрушения расстояние 3, до границы перехода разрушения с сохранением микрорельефа структуры к разрушению за счет образования усталостных микробороздок, расстояние f до границы перехода от разрушения с образованием усталостных микробороэдок к смешанному разрушенщо, расстояние (до границы перехода от смешанного разрушения к разрушению с образованием рельефа отрыва.

После этого для материала детали в зоне излома дополнительно определяют предел текучести d, например, путем вырезки, изготовления и испытания стандартных образцов или путем измерения твердости материала.

Затем изготавливают металлографический шлиф материала детали, подвергаемой диагностике, в сечении, не охваченном трещинообраэованием.

При проведений фрактографического

50 анализа шлифа определяют минимальные размеры структурных составляющих: измеряют среднюю толщину }>, g -пластин; среднюю ширину Ь к -колоний; средний размер Ъ первичного Р -зерна, 55

Значения b b,,Ъ принимают в качестве размеров пластической эоны в вершине растущей усталостной тре2

/ щины в моменты, когда ее длина достигает соответственно значений е,-е.е,,е, е-е„е,.е.

Коэффициенты интенсивности напряжений вдоль излома дополнительно рассчитывают по формуле где i = 1,2,3;

А= 7,51;

А = 5,0;

Аэ= 4,34.

Величины напряжений, вызывающих. рост трещины, рассчитывают по формуле где = 1,2,3р

С --.4,2;

С, = 2 83э

С> 2,45.

3а величину номинального напряжения принимают среднее значение величин 6;

Пример реализации способа.

Исследовали излом детали из титанового сплава ВТЗ-1 с пластинчатой микроструктурой. Место расположения очага разрушения установили при

120-кратном увеличении. Сканирование по излому осуществляли при увеличении в 2-40 тысяч раз. Предел текучести бг сплава составил 1100 МПа.

Величины b, составили: Ъ, = 2 мкм;

Ь = 35 мкм; Ь = 170 мкм. Коэффициенты интенсивности напряжений сос тавили соответственно, 11,7; 32,6 и 62,3 МПа м.

Кроме того, для излома другой детали из этого же сплава было определено G = 880 МПа, а величины 3; составили 6, = 0,8 мм; = 1,9 мм;

Р = 4,3 мм. Для этой детали значения

Ь; составили: Ь, = 0,006 ммр Ь

0,03 мм; Ь, = О, 1 мм. Величины напряжений,,вызвавших. разрушение детали, составили соответственно 320, 305 и 327 МПа.

Среднее значение 6 напряжения составило 3 17 МПа. Оно хорошо согласуется с действительной величиной. номинального напряжения, которая быпа задана для детали при стендовых испытаниях .и составляла 340 МПа.

12116;36

4,= 5,О; и!или величины напряжений 6;, вызывающих рост трещины, по формуле

Формула изобр ет ения

<;.сф,4ь;/е,, К;=А;д 4Ь;, 1,2,3t

7. 51; гдето =.А,=

Составитель М. Кузьмин

Техред Л.Микеш Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Келемеш

Заказ 635j48 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ диагностики усталостного разрушения деталей по авт.св.

9 1157396, отличающийся тем, что, с целью повышения информа-, тивности способа, определяют предел текучести б материала в зоне излома и рассчитывают коэффициенты интенсив ности напряжений . ; вдоль излома по формуле где

10 С, с с

Ъ; е\ — 1,2,32

4,2;

- 2,83;

= 2,45; — размеры пластической эоньц — длина растущей устапостной трещины.