Способ определения закалочных остаточных напряжений

Способ определения закалочных остаточных напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз советсних социАлистичесних

И=СПУБЛИН (192 012.(ц) G 01 B 7/18

I у"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный КОмитет пО изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ Гкнт СССР (21) 4634809/10 (22) 09.01 .89 (46) 23.04. 91. Бюл. И 15 (71) Иркутский политехнический институт (72) А.И,Промптов, Ю.И.Чамащиков, С.И.Ботвенко и С.К.Каргапольцев (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 116?419, кл. С 01 B 7/18, 1985.

Биргер И.A. Остаточные напряжения. — И.: Иашгиз, 1963, с. 98. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКАЛО BIIIX

ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯ)КЕНИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения закалочных остаточных напряжений. Цель изобретения — повышение точности и производительности определения эакалочных остаточных напряжений, Способ определения закалочных остаточных напряжений заключается в том, что из закаленной плас.Изобретение относится к измерив тельной технике, в именно к способам определения закалочных остаточцых напряжений.

Цель изобретения — повышение. точ— ности и производительности определения закалочных остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что с вырезанной из закаленной нлас— . тины полоски удаляют часть материала посредством ее разрезки на две тины вырезают полоску, разрезают ее на две части параллельно срединной плоскости пластины, измеряют на двух полученных частях деформации изгиба и рассчитывают закалочные остаточные напряжения в пластине по формуле

1 ЕН о — — — — — ------ (— — — — — +

1 — (11 31 h+ b

fz 6 а 6

+ — — — )(- —— т1 — — У + 1)

h +b IIz Н

1 где Q — остаточные напряжения в о пластине, ИПа; 1 — коэффициент Пуассона; Š— .модуль упругости, ИПа; Н толщина пластины, мм; i — база измерения деформаций изгиба, мм, f <, Йо — деформации изгиба двух оставшихся частей полоски соответственно,мм;

h, h — толщины двух оставшихся частей полоски соответственно, мм;

Ь вЂ” ширина реза, мм; у — расстояние от рассматриваемой точки до поверхности пластины,мм. 2 ил. части параллельно срединной плоскости пластины, измеряют на двух полученных частях деформации изгиба и эти данные используют для расчета закалочных остаточных напряжений в пластине по формуле о 1 2ЕН f(Я

1-Р 31 (h +b

fa 6 2 6

11<+ ь Н

)(— — — — у+1)

1643928

4ЕН

u — — — — -- — - — - (f +

31=(Н+Ь) (2) б . 6

+ f )(-- — у - — — у+1) Нг Н

Вывод данных формул.

Как теоретические, так и экспери-. ментальные исследования остаточных напряжений в закаленных телах простой формы типа пластин показывают, что характер их распределения с высокой точностью можно аппроксимировать параболической зависимостью.

Рассмотрим полоску, вырезанную иэ закаленной пластины, в которой остаточные напряжения распределены по параболическому закону

40 о б з 6

5 = (— - — у — — — у+1), (3) .Un На

Н 45

Как видно из выражения (3), параметрами зпюры эакалочных остаточных напряжейий в полоске являются остаточные напряжения на поверхности 6> и толщина H. Следовательно, для того, чтобы определить остаточные напряжения в полоске, необходимо найти остаточные напряжения на ее поверхности. Для этого разрезают полоску на две части и выражают остаточные напряжения на поверхности через дефор-! мации изгиба двух ее полученных частей, используя зависимости иэ о где Q — остаточные напряжения в пластине, МПа; — коэффициент Пуассона;

Š— модуль упругости, МПа; 5

Н - толщина пластины, мм;

1 - база измерения деформаций изгиба, мм;

f,f - деформации изгиба двух полученных частей полоски, взятые по модулю, мм;

h,h " толщины двух полученных частей полоски, мм;

Ь " ширина реза, мм; у - расстояние. от рассматриваемой точки до поверхности пластины мм, В предпочтительном случае разрез ки полоски на две равные части .параллельно срединной плоскости пласти- 20 ны закалочные остаточные напряжения в пластине рассчитываются по следующей формуле, вытекающей из формулы (1).

И>1

2 8ЕХ где М, И,2 — изгибающие моменты,дей" ствующие на части полоски

J1 J — моменты инерции поперечного сечения частей полоски.

В рассматриваемом случае

Э . 9

В1i Bh g.

J J- m

1? 2 12 где В - ширина полоски.

Изгибающие моменты, действующие на части полоски, и1 = Р 1(в и 2 = Ргтгу . (5) где Р1, Р— осевые силы, действующие на первую и вторую части полоски соответственно;

L<,L2 — плечи действия осевых сил относительно осей симметрии первой и второй частей полоски соответственно.

Находят осевые силы, действующие на части полоски (,д} у, В G (у)4у;

О (hib}

P - B J G (— — у — — -y+l)dy

6 г 6 .(Нг Н э о откуда (6) В(вша и ((2ш4-1)

Аналогично получают

Р— -Вб„ш Ь (2ш -1),. (7) где m, ш2 — масштабные параметры

h>+b 1, + Ь, (ш

Н 2 Н теории остаточных напряжений. Удаление части полоски в результате ее разрезки равносильно приложению..к оставшейся части осевой силы и изгибающего момента, вызывающих деформации изгиба и растяжения-сжатия.

Деформации изгиба частей полоски после ее разрезки;

М 1

gg °

ОЕЛ (4) !

643928 б

P Как видно из приведенных выше вы2 ражений, получают зависимости, связывающие остаточные напряжения на поверхности с деформациями изгиба двух частей полоски после ее разрезки.

Остаточные напряжения на поверхности

Ь2

Ь =Ь +Ь- + ——

2 2 2 где 1, 1 — .координаты центров тяжести отсеченных,частей эпюры остат6чных напряжений.

Находят эти координаты (иа ь) ! G (v)mdiv

15 в (6 + Ъ)

J Г (v)

6 Э 6, 2

Н Н (h1A)

6 г 6

5 (— — у — †- y+l)dy

О и Нг

Н

4 f ЕН

3 (h +Ь)1

4 f EH

3 (h< +Ь) Р откуда

30 (h +bgg l — Зш ) .

2 2 (1-2пг) поэтому

1 п

L. Ь

2 (2n,-l ) 35 (8) hen g

Ь

2(2n -1) 40 где п, n — масштабные параметры

h< Ьа (n и = — — ) в

Подставив полученные выражения (6) — (8) в (5), определяют изгибающие моменты, действующие на части .полоски.

2ЕН

1-11! 31

f) (— -- — + ь +ь гг 6 г 6

45 + — — — )(— — y — — — v +1)

h +Ь Н I

2

= †--- B(h- +b)h n

Gn Ь 2

--т t j

< = — — B(h +b)h n

Gn

2 2 1, гг

50 деформации изгиба полученных полоски г

3 (n(hi+ b)1

4 ЕН з Gnash < + ь)1

4 ЕН г

Отсюда частей

Плечи действия осевых сил P <, = h +b — + — --

Ь!

I 2 (ь +ь)(1 — з,,)

Э (2 (1-2п )

Аналогично получают

Складывают э ти дв а выражения

4ЕН f <

2 2

2G (— — — + — — — ) 31 h2+b h +Ь

С учетом того, что значения деформаций изгиба f < и Г2 взяты по модулю, получают

2ЕН fI (9)

5 (— --- + — — — — -)

31 h +Ь h<+b

Для варианта разрезки полоски на две равные части, когда h + Ь

Н+ Ь

2.

= h + Ь вЂ” — — — имеют

4ЕН () — — — — — — (f + f ). (10}

31 (Н +Ь) Подставляют полученные выражения (9 ) и (10} в (3) и учитывают, что остаточные напряжения в пластине больше, чем в вырезанной полоске в

l — — — раза. Отсюда получают зависи1- мости для расчета закалочных остаточных напряжений в пластине для двух, вариантов разрезки вырезанной из нее полоски

1 4ЕН

11 (f +

l -!1! 312 (H+b) 6 г 6

+ fg)(y - y+ 1), Hz Н

На фиг.l представлена закаленная пластина, из которой вырезают полоску; на фиг. 2 — полоска, разрезанная на две части.

На фиг.l и 2 приняты следующие обозначения: 1 — пластина; 2 — вы!

643928 реэаемая IloJiocl 3 — поперечные части полоски.

Пример. Берут пластину из

«люмиииеного сплава В95Т, прошедшую весь цикл термической обработки, включающий закалку в воде с температурой 20 1С и последующее искусственное старение в течение 17 ч при

)42 С. Вырезанную из нее полоску о разрезают на две равные части параллельно срединной плоскости пластины с помощью отрезной дисковой фреэы

На горизонтально-фрезерном станке с обильным охлаждением и измеряют деформации изгиба полученных частей .

Для определения деформаций изгиба одну из частей полоски закрепляют в баэирующее приспособление,обеспе— чивающее ее базирование по трем точ — 20

KBM со стороны последнего реза и по трем yrloparI co стороны двух других поверхностей. Базирующее приспособление устанавливают на предметный столик микроскопа МНМ, у которого .25

1зместо оптической части чстановлена измерительная головка с ценои деления О,ОО1 мм ° После установки одной иэ ч;1стей полоски в этом приспособлении ножку головки опускают до 30 касания в точку 1 (фиг.2), находящуюся иа расстоянии, равном толщине IIJIQcTHHbI > oT торца H устанавлива!От ее стрелку в середину шкалы, затем с помощью концевых мер длины производят перемещение стола в соответствии с трехточечной схемой измерения, э;;писывая каждый раз показания индикатора. После этого ножку индикатора возвращают в исходную точку 1 для 40 контроля замера. Гсли показания индикатора ири контрольном замере отличаются от предыдущего более, чем на

2 мкм, то замер повторяют. Величину прогиба определяют как 45

П1+ П

f = — — — — --Б

Э где f — дефо рмация из гиб а первой учен 1ои- части 110JIocKH 50

П,, П, 1з- показания индикатора точках 1, 2, 3 соответственно.

Анало. ично измеряют деформацию изгиба f второй полученной части полоски.

Измеренные деформации изгиба f „и

Е частей полоски используют для расчета эакалочных остаточных напряжений в исследуемой пластине по формуле (2), Формула,,изобретения тельности определения эакалочиых остаточных напряжений, удаление части полоски осущес.твляют посредством ее разрезания на две части, иараллельного срединной плоскости пластины,деформации изгиба измеряют на двух полученных частях и рассчитывают закалочные остаточные напряжения в пластине по формуле г 6 2. 6

+ ) (у у+1)

11 +b г! l.

Н

Э о где Q остаточные напряжения в пластине, МПа; коэффициент Гчассона модуль уп р угости, МПа; толщина пластины, мм; база измерения деформации изгиба, мм; деформации изгиба двух полученных частей полоски, взятые по модулю, мм; толщины двух полученных частей полоски, мм; ширина реза,мм; расстояние от рассматриваемой точки дo поверхности пластины„мм.

Т

П

Ы1,f<

Способ определения э акалочных остаточных напряжений, заключающийся в том, что из закаленной пластины вырезают полоску, удаляют ее часть и измеряют деформации изгиба, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и производи1643920

Составитель Т.Ишкова

Техред Л.Олийнык

Редактор В.Бугренкова

Корректор С.иекмар

Заказ 1232 Тираж 394 Подписное

ВЯИИПИ 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