Образец для испытания сварного соединения на термическую усталость

Образец для испытания сварного соединения на термическую усталость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке, в частности к конструкциям образцов для испытания сварного соединения на термическую усталость, и может найти широкое применение при исследовании сопротивления термической усталости сварных соединений толстостенных крупногабаритных конструкций. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытания сварного соединения на термическую усталость. Образец имеет форму цилиндра, на поверхности которого выполнены один или несколько продольных сварных швов и продольных цилиндрических канавок. Наибольший размер шва в поперечном сечении составляет 1/20-1/8 диаметра образца, длина цилиндра превосходит размер околошовной зоны в 8-20 раз, радиус округления канавки превосходит размер околошовной зоны в 1,5-2 раза и составляет 1/20-1/8 длины цилиндра, а расстояние между канавками в 8-20 раз больше, чем глубина канавки. При испытании такого образца выполняются условия стесненности деформаций в сварном соединении на образце, идентичных тем, в которых находится сварное соединение толстостенной конструкции, соблюдаются условия равномерного распределения напряжений в околошовной зоне при сохранении объемного напряженного состояния, достоверно определяется слабое место сварного соединения и исключается взаимное влияние канавок. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4370552/25-27 (22) 26,01.88 (46) 23.09.89„ Бюл, ¹ 35 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

"ЦНИИТмаш" (72) M.Г,Кабелевский, Л.И.Столярова и А.А.Рыбник (53) 621 .791.75.011(088.8) (56) Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Б.Е.Патона.-М.:Машиностроение, 1974, с.768, Баландин Ю.Ф. Термическая усталость металлов в судовом энергомашиностроении. — Л.: Судостроение, 1967, с.272. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВАРНОГО

СОЕДИНЕНИЯ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к конструкциям образцов для испытания сварного соединения на термическую усталость, и может найти широкое применение при исследовании сопротивления термической усталости сварных соединений толстостенных крупногабаритных конструкций, Цель изобретения — повышение достоверности реИзобретение относится к .области испытаний сварных соединений, а именно к образцам для испытания сварных соединений на усталость, и может найти применение при исследовании сопротивления термической усталости сварных соединений толстостенных крупногабаритных конструкций.

„„SU„„3 509209 А 1 (11 4 В 23 К 28/00, С О1 N 3/00

2 зульт атов испытания сварного соединения на термическую усталость. Образец имеет форму цилиндра, на поверхности которого выполнены один или несколько продольных сварных швов и продольных цилиндрических. канавок.

Наибольший размер шва в поперечном . сечении составляет 1/20-1/8 диаметра образца, длина цилиндра превосходит размер околошовной зоны в 8—

20 раэ, радиус округления канавки превосходит размер околошовной зоны в

1,5 — 2 раза и составляет 1/20-1/8 длины цилиндра, а расстояние между канавками в 8 — 20 раз больше, чем глубина канавки. При испытании такого образца выполняются условия стесненности деформаций в сварном соединении на образце, идентичных тем, в которых находится сварное соединение толстостенной конструкции, соблюдаются условия равномерного распределения напряжений в околошовной . зоне при сохранении объемного напряженного состояния, достоверно определяется слабое место сварного соединения и исключается взаимное влияние канавок. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытания сварного соединения за счет создания в сварном соединении условий стесненности деформации, идентичных исследуемому сварному соединению толстостенной детали.

9209

"15

3 150

На фиг.1 показан образец для испытания сварного соединения; на фиг,2— то же, вид сверху, на фиг.3 — зависимость остаточных напряжений в диске от отношения размеров заплавленной зоны; на фиг.4 .- график распре" деления упругих напряжений вдоль кромки концентратора; на фиг.5 и 6— образец, содержащий несколько сварных швов; на фиг.7 — схема испытания об-разца со сварными соединениями на тер мическую усталость.

Наибольший размер поперечного сечения шва обозначен и, толщина около шовной эоны — Ь. Величина ct составля" ет не более 1/20...1/8 диаметра цилиндра D длина 1 не менее чем 8...

20Ь. Выход за пределы указанной области геометрических соотношений со стороны значений 8 и 1/8 вызывает нарушение требования стесненности деформаций. Выход за пределы этой области со стороны значений 20 и 1/20 приводит к неоправданному увеличению размеров образца. Указанные области геометрических соотношений 8,1/8,20 и 1/20 подтверждены расчетами остаточных напряжений в сердечнике, вваренном в диск (фиг.2). Эти напряжения являются мерой стеснения деформации в зоне вварки, и их уменьшение заметно, если отношение Ь/а меньше восьми

Радиус канавки R должен быть не более 1/20 — 1/8 и превосходить толщину околошовной зоны не менее чем в 1,5. ° .2 раза.

Достоверность последнего условия иллюстрируется расчетами упругих на- . пряжений на кромке канавки (фиг.3), которые сохраняют постоянную величину с точностью до 47. вдоль всей толщины околошовной зоны. Если радиус канавки К менее 1 5...2,0 толщины околошовной зоны, то распределение напряжений по толщине этой зоны, неравномерно, а следователь" но, околошовная зона находится в различных. условиях нагружения. Результаты эксперимента (фиг.4) подтверждают равномерность распределения напряжений множественностью образования трещин вдоль кромки канавки.

B случае выполнения в образце нескольких сварных швов и канавок (фиг.5), равномерно распределенных по окружности,.расстояние между ними

С должно быть в 8-20 раз больше глубины канавок. Если расстояние С будет менее нижнего предела, то не будут выполнены условия стесненной деформации, если С будет более верхнего предела, то размеры образца примут неоправданные размеры. Одна из поверхностей сплавления каждого шва совпадает с радиально-осевой плоскостью образца, которая является плоскостью симметрии продольных канавок.

В частности, образец испытывали на термическую усталость. Во время испытаний образец 1 помещается в устройство (фиг,6), Нагрев ободной части образца осуществляется токами высокой частоты с помощью кольцевых индукторов 2, а охлаждение — сжатым воздухом, поступающим через сопла 3 коллектора. Цикл нагружения включает быстрый нагрев периферии образца, стабилизацию температуры и последующее охлаждение.

При испытании образца в нем возникают тепловые напряжения, которые в силу осевой симметрии температурного поля практически постоянны в окружном направлении (поперек шва), что позволяет более достоверно выявить слабое место в сварном соединении и определить сопротивление термической усталости сварного соединения в целом.

Испытания позволяют определить ха35 рактеристики сопротивления сварного соединения возникновению и росту термоусталостных трещин в условиях характерных для работы толстостенных сварных деталей энергооборудования.

Формула изобретения

1. Образец для испытания сварного соединения на термическую усталость, выполненный в виде цилиндра с по крайней мере одним продольным сварным швом и одной продольной цилиндрической канавкой на поверхности, о т— л и ч а ю шийся тем,.что, с целью повышения достоверности результатов испытаний эа счет создания в сварном соединении условий стесненности деформации, идентичных исследуемому сварному соединению толстостенной детали, одна из границ сплавления сварного шва расположена в радиальной плоскости, наибольший размер шва в поперечном сечении составляет

1/20...1/8 диаметра образца, а длина

5 1509209 6 цилиндра превышает размер околошов- ус скругления канавки превышает.разной зоны s 8...20 раз. мер околошовной зоны в 1,5...2 ° 0 раза

2. Образец по п.1, о т л и ч а ю- и составляет 1(20...1/8 длины цилиндщ и Й с я тем, что, с целью соблюде- 5 ра. ния условия равномерного распределения напряжений в околошовной зоне при 3. Образец по п.1, о т л.;и ч а юсохранении обЪемного напряженного со- шийся тем, что, с целью исключестояния, ось симметрии канавки рас- ния взаимного влияния канавок, расположена на границе сплавления свар- lp стояние между ними в 8...20 раз больного шва и основного металла, а ради- ше глубины канавки.

1509209

Ф 5 8 10

В/а

Ди4

Охлаж+

PC о А ж г

Составитель Л.Назарова

Редактор В.Петраш Техред A.Êðàâ÷óê Корректор T.Êoëá Заказ 5751/)2 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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