Образец для определения коэффициента интенсивности напряжений к @ вязких материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике, конкретно к образцам для определения трещиностойкости Kic вязких материалов. Цель изобретения - повышение достоверности характеристики Kic. Для достижения положительного эффекта на основе по обе стороны от надреза выполнены разнонаправленные резьбы, образец снабжен двумя резьбовыми кольцами из материала , твердость которого выше твердости материала основы, навинченными каждое с натягом на резьбу соответствующего утолщенного участка, а торцы колец контактируют один с другим. 2 ил., 1 табл. ,

СОК)3 СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ Г1АГЕНТНОЕ

BEÄOMCГВО СССР

ГГОСПАТEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4923407/28 (22) 01.04.91 (46) 15.07.93. Бюл. N 26 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Н.С.Когут (56) Панасюк В.В„Андрейкив А.Е. и Ковчик

С,Е, Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов, Киев; Наукова думка, 1977. с. 135 — 142. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ TPELUI НОСТОЙКОСТИ К1С BR3KVIX MATEPNАЛОВ

Изобретение относится к испытаниям материалов на механические свойства, в частности к испытанию вязких материалов на трещиностойкость.

Известен образец для определения испытаний на трещиностойкость. Как показали исследования, такой образец с трещиной не пригоден для изучения трещиностойкости вязких материалов, поскольку при их испытании наблюдаются большие пластические деформации в процессе его разрушения. Следовательно, характериСтику- К1с материала нельзя корректно определить, Наиболее близким по техническому решению является цилиндрический образец с кольцевой трещиной.

Для получения достоверных значений

К1, при выборе габаритов образца пользуются аналогичными соотношениями

„.,, Ц „„ 1827576 А1 (57) Изобретение относится к испытательной технике, конкретно к образцам для определения трещиностойкости К1с вязких материалов. Цель изобретения — повышение достоверности характеристики К1с. Для достижения положительного эффекта на основе по обе стороны от надреза выполнены разнонаправленные резьбы, образец снабжен двумя резьбовыми кольцами из материала, твердость которого выше твердости материала основы, навинченными каждое с натягом на резьбу соответствующего утолщенного участка, а торцы колец контактируют один с другим, 2 ил., 1 табл.

D )23("ñ )2 d 16(1с )2

L=10D, (1) | а где D — наружный диаметр; 1

d — диаметр образца с трещиной;

L — длина образца; )M

Kit: — треьсиностойкость материала: мьа

Я1,2 — предел его текучести, Ql

Однако, и s этом случае корректного опРеДелениЯ хаРактеРистики К1с вЯзких ма- О териалов нужны габаритные размеры образца, что связано с большим расходом Ф материала на их изготовление (D =- 160 мм, = 1600 мм) и использованием мощных испытательных машин, которые не всетда имеются в наличии в заводских лабораториях.

Целью изобретения является экономия материала и повышение достоверности пол1827576 учения характеристики трещиностойкости

К1,- для вязкого материала, Поставленная цель достигается тем, что в известном образце имеется основа с выполненным на ней надрезом, на дне которого образована трещина, утолщенный участок основы с надрезом имеет резьбовую поверхность, на которую навинчены с натягом резьбовые кольца из материала с твердостью, выше материала основы, а торцевые поверхности колец сомкнуты в пло-, скости торцевого надреза.

На фиг. 1 показан общий вид образца для определения трещиностойкости К1, вяэких материалов; на фиг. 2 показано поперечное сечение образца.

Образец состоит из основы 1 с утолщенным участком, на котором имеется кольцевой надрез 2, на дне которого образована усталостная исходная кольцевая трещина 3.

20 а снаружи - резьбовая поверхность 4 и двух танный образец в десятки раз меньше Ilo массе по сравнению с известным и не требует наличия мощных испытательных машин и другой контрольно-измерительной техники.

Пример. Опробование предложенной конструкции образца осуществляли по такой технологии его изготовления: резка прутка на заготовки длиной L = 10 р; центровка двух отверстий с торца заготовки; протачивание ступенчатых поверхностей до диаметров D, d<, нарезка кольцевого надреза V-образной формы с углом при верши40

45 не а = 60 до диаметра d». нарезка резьбы

50 на диаметрах р, d<. создание усталостной трещины путем кругового изгиба образца на глубину d p/D = 0,7 (dTp — диаметр образца резьбовых колец 5, навинченных с натягом. до смыкания торцевых поверхностей в плоскости кольцевого надреза, В связи с тем, что материал колец имеет 25 твердость выше от материала основы, а само резьбовое соединение выполнено с натягом, то при растяжении такого образца тормозится пластическое течение вязкого материала,а следовательно, обеспечивают- 30 ся условия хрупкого разрушения именнб на .малогабаритном образце. Тем самым повышается достоверность (корректность) установления истинного- значения характеристики К1,, Кроме того, разрабо- 35 в плоскости кольцевой трещины); навинчивание на диаметр Р двух резьбовых колец повышенной твердости до смыкания их торцевых поверхностей; проведение осевого растяжения образца до полного разрушения на испытательной машине.

Имея разрушающую нагрузку F = Р*, при которой происходило разрушение образца с трещиной, по известной формуле определяли трещиностойкость материала

К1с р р (2) где Y — безразмерная функция, учитывающая относительный размер трещины. Результаты исследований для сталей

20Х, 40Х и Ст 3, выполненных на образцах предложенной конструкции D = 16 мм, d„=

12 мм, d>p = 11 мм, L = 150 мм с насадными резьбовыми кольцами М.16 «1,5 мм, Р„= 80 мм,.2l = 64 мм, представлены в таблице.

Для сравнения в этой таблице представлены для этих сталей известные значения

К1с. Удовлетворительное соответствие данных между собой свидетельствует о корректности предложенных исследований на этом образце.

Формула изобретения

Образец для определения коэффициента интенсивности напряжения К1С вязких материалов, состоящий из основы с цилиндрической поверхностью и выполненным на ней надрезом, на дне которого образована трещина, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности характеристики К1С, на основе по обе стороны от надреза выполнены одинаковые цилиндрические утолщенные участки, на которых выполнены разнонаправленные резьбы, образец снабжен двумя реэьбовыми кольцами из материала, твердость которого выше твердости материала основы, навинченными каждое с натягом на резьбу соответствующего утолщенного участка, а торцы колец контактируют один с другим.

1827576

Примечание. В опытах 1-3 использовались цилиндрические образцы с кольцевой трещиной на осевое растяжение: в опыте 4-компактные образцы на внецентренное растяжение.

В предлагаемой конструкции образца резьбовые кольца изготовлены из стали 45 йосле термообработки: закалка при 840 С, охлаждение в воде. отпуск при 200 С, Твердость колец

НРС = 55-58 единиц.

1827576

Составитель И. Когут

Техред М,Моргентал

Редактор

Корректор Л. Пилипенко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 2354 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыиям при ГКНТ СССР

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