Способ определения повреждаемости материала

Способ определения повреждаемости материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять накопление повреждений в материалах в процессе их испытаний. Цель изобретения - повышение информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости. По поверхности образца перед нагружением перемещают индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которого выбирают скорость и время перемещения индентора. Затем в процессе нагружения образца материала дополнительно перемещают индентор по его поверхности, регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, определяют дисперсию частотного спектра, по экстремальным значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий повреждаемости материала: образовании микротрещин, макротрещин и магистральной трещины в нем. 2 ил.

СОЮЗ COBETGHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)g С 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ r 1С }

Ь

«} j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и Оп{Рытиям пРи Гннт сссР (21) 4486411/25-28 (22) 26.09.88 (46) 30. 07.90. Бюл. N - 28 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) В.R.Çàïîðîæåö, 10.А.Никитин и В.В.Варюхно (53) 620.178.4 (088.8) (56) Авторское .свидетельство СССР

}} 800800, кл. (01 N3/06, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЩЦАЕИОС-; тИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять накопление повреждений в материалах в процессе их испытаний. Цель изобретения — повышение информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения повреждений в материалах н процессе их испытаний.

Цель изобретения — повышение информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости.

На фиг.1 изображены трибоспектральные характеристики поверхности образца материала при испытании его монотонным растяжением. На фиг.2— зависимость параметра дисперсии частотного спекта на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом.. SU ЯЯ2066 А 1

2 повреждаемости. На поверхности образца перед нагружением перемещают индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которого выбирают скорость и время перемещения индентора. Затем в процессе нагружения образца материала дополнительно перемещают индентор по его поверхности, регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, определяют дисперсию частотного спектра, по экстремальным значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий, повреждаемости материала: образовании микротрещин, макротрещин и магист-.". ральной трещины в нем. 2 ил.

По поверхности образца материала (р перемещают индентор и регистрируют «) частоту изменения усилия его пере- р мещения, т.е. получают трибоспектральные характеристики поверхности образца материала до его нагружения. По получаемому частотному спектру определя1 ют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которого выбирают скорость и время перемещения индентора по поверхности нагруженного образца материала.

Нагружают образец материала, например, циклическим или монотонным растяжением. В процессе нагружения с помощью индентора аналогично преды1 582066 дущему получают трибоспектральные характеристики поверхности образца материала при нескольких уровнях его нагружения, которые показаны на фиг 1, где S — значение спектраль- 5 ной плоскости; Я „„ — макропластическая деформация; f — частота.

После прекращения нагружения образца материала определяют по трибоспектральным характеристикам его поверхности дисперсию частотного спектра, ло экстремальным значениям которой судят о начале и окончании, характерных стадий повреждаемости и материала,.которые он проходит при испытании. На фиг.2 представлена независимость параметра дисперсии

D< частотного спектра от параметра макропластической деформации Е . Дисперсия D которая определяется площадью под кривой спектральной плотности S> на Лиг 1, является чувСтвительным параметром спектрального анализа. С физической точки зрения дисперсия D характеризует неоднородность прочностных свойств поверхностного слоя образца материала. Участок

PI; соответствует упрочнению материала, участок LN соответствует раэупрочнению (разрыхлению) поверхностного слоя. В момент нагружения, соответствующий т. М, в материале происходит зарождение микротрещин. Участок ИИ соответствует накоплению в материале микротрещин. Т. N соответст-З5 вует моменту начала объединения микротрещин и зарождения макротрещин.

Участок NK соответствует процессу образования макротрещин. Т. К соотвествует моменту появления магистраль-40 ной трещины, а участок КО соответствует развитию магистральной трещины.

Т.О .соответствует моменту разрушения образца материала.

Пример. Из диска турбины 45 авиационного ГТД, материал которого— жаропрочный сплав ЭИ-698ВД, вырезали образцы. Трибоспектральные характеристики поверхности образцов определяли сканированием по поверхности 50

"тупьм" алмазным индентором, который внедрялся в материал силой в 300 Н.

Индентор перемещался со скоростью

V = 2,5 мкм/с. Определялась срединная частота Й. трибоспектральной харак с теристики. Вычислялся характерный размер 1 структурных элементов по формуле 1 = V/2f .Задавалась статистическая выборка числа контролируемых структурных элементов, например 50, и выбирались скорость V и время t перемещения индентора. После этого трибоспектральные характеристики поверхности образцов определяли с выбранной скоростью V эа выбранное время:t и находили дисперсию D» частотного спектра.

Частота изменения усилия перемеI щения инденторов преобразовалась в электрические сигналы механотронным преобразователем. Усиленные сигналы преобразовывались измерительной системой типа 484/2 в машинные коды, а спектральный анализ осуществляли на ЭВИ И4030.

Образцы нагружались монотонным растяжением на установке УИЭ-10ТИ в одинаковых условиях при температуре Т = 273К. Определялись их трибоспектральные характеристики (фиг.1) и дисперсии частотных спектров (фиг.2), экстремальные значения которых в т. И, N и К соответствуют зарождению в материале микротрещин,макротрещин и магистральной трещины соответ-ственно и обозначают различные стадии повреждаемости материала. формула изобретения

Способ определения повреждаемости материала, заключающийся в том, что нагружают образец, материала, перемещают по его поверхности индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, по которой судят о повреждаемости материала, отличающийся тем,что, с целью повышения .информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости, дополнительно перемещают индентор по поверхности образца до его нагружения и регистрируют частоту изменения усилия, по полученному частотному спектру определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которого выбирают скорость и время перемещения индентора по поверхности нагруженного образца, а после прекращения нагружения определяют дисперсию частотного спектра, экстремальным, значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий повреждаемости материала.

1582066

02

0,015

0,01 ил %

Фиг. 2

Редактор Т.Парфенова

Тираж 501

Заказ 2083

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Ях10 н „

8,f f0 f5 2,0 flic

Фиг.1

Составитель Ю.Виноградов

Техред Л.Олийнык -Корректор M.Ïoæî