Образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений и устройство для испытаний образца

Образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений и устройство для испытаний образца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для оценки стойкости сварных соединений и наплавок против холодных трещин, трещин при термообработке и для оценки циклической долговечности сварных соединений в машиностроении. Сущность изобретения: образец выполняют из двух идентичных пластин, скрепленных через вставку. Рабочая часть образца выполнена в виде балки равного сопротивления изгибу. Устройство снабжают дополнительным измерителем взаимного перемещения стоек. Нагружающий механизм устройства выполняют в виде шарнирно закрепленной пары винт-гайка. Образец и устройство позволяют повысить точность измерения деформации образца, а следовательно , точно рассчитать напряжение в нем. и производить испытания не только на воздухе , но и в печи при повышенной температуре или в криокамере при пониженной температуре. 2 с.п.ф-лы. 5 ил. сл С

CQIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5м В 23 К 31/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ1 ЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

1 () и ,(Л

).ф

1 ! (21) 4781830/08 (22) 15,01.90 (46) 07,05,92. Бюл. N"". 17 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "ЦНИИТМАШ" (72) А,И,Тарновский. В.П.Пронин и А.Л,Буяков (53) 621,791,75 (088.8) (56) Сварка в машиностроении./Под ред.

В.А.Винокурова Т.З. — М.: Машиностроение

1979. с. 426.

Тарновский А.И. и др. Методика исследования повреждений сварных соединений при малоцикловой ползучести. — Автоматическая сварка, 1982, М 11. с. 15 -17. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

ОБРАЗЦА

Изобретение относится к сварке и может найти применение для оценки стойкости сварных соединений и наплавок против холодных трещин, трещин при термообработке и для оценки циклической долговечности сварных соединений.

Известен образец для испытаний на трещиностойкость, состоящий из двух пластин, соединенных в тавр сварным швом. с концентратором — зазором между пластинами и захватным уч.-.стками — свободными кольцами пластин, Устройство для г агружения данного образца содержит cTF Hè <у, узлы крепления образца и рычажно» устройство. передающее нагрузку на образец.

» БЫ, „1731544 А1 (57) Использование: для оценки стойкости сварных соединений и наплавок против холодных трещин, трещин при термообработке и для оценки циклической долговечности сварных соединений в машиностроении.

Сущность изобретения: образец выполняют из двух идентичных пластин. скрепленных через вставку, Рабочая часть образца выполнена в виде балки равного сопротивления изгибу. Устройство снабжают дополнительным измерителем взаимного перемещения стоек, Нагружающий механизм устройства выполняют в виде шарнирно закрепленной пары винт-гайка. Образец и устройство позволяют повысить точность измерения деформации образца. а следовательно, точно рассчитать напряжение в нем. и производить испытания не только на воздухе. но и в печи при повышенной температуре или в криокамере при пониженной температуре, 2 с.п.ф-лы. 5 ил.

Недостатком образца является невозможность его использования для испытаний при циклической знакопеременной нагрузке и для испытаний на поперечные трещины, что ограничивает область его применения, Недостатком устройства является невозможность его применения .для оценки трещиностойкости при повышенных температурах из-за невозможности помещения образца в печь с-андартных габаритов, что также ограничивает область применения.

Кроме того, низка достоверность полученных данных. поскольку применяемыи концентратор — зазор между пластинами не

1731544

55 позволяет производить корректный расчет напряженного состояния, Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытаний на трещиностойкость, выполненный в виде призмы, имеющий рабочий участок со сварным швом и концентратором напряжений и захватные участки, Устройство для испытания данного образца содержит две нагружающие тяги, на одной из которых, в центральной ее части, установлен датчик для измерения их взаимного перемещения, на другой тяге установлен силоизмеритель, выполненный в виде балки. консольно закрепленной к ее центральной части, на свободном конце которой установлен датчик для измерения перемещения конца балки и тяги; нагружающий привод в виде струбцины. устанавливаемой на балку и первую тягу. фиксирующую пару винт-гайка, установленные на концах, противоположных захватным, на которых жестко закреплен испытуемый образец, Недостатком данного образца является ограниченная область его применения иэ-эа необходимости соблюдения соотношения между изгибными жесткостями тяг и образца в пределах 20-30, что необходимо для стабилизации напряженного состояния образца при высокотемпературных испытаниях. Такое соотношение жесткостей можно достичь только при малых размерах образца, Это, в свою очередь, не позволяет выполнять на образце сварные швы. полностью соответствующие проверяемым технологиям, иэ-за искажения термического цикла, Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения усилий и пеоемещений и трудоемкость операций при перегрузках (измерений напряжений в образце по их величине и знаку).

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение точности и достоверности испытаний, Поставленная цель достигается тем, что образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений, выполненный в виде пластины со сварным контрольным швом и концентратом напряжений на рабочем участке, дополнительно снабжен вставкой и второй пластиной, по форме. размерам и материалу идентичный первой, а рабочая часть пластин выполнена переменной ширины, при этом вставка расположена между пластинами со стороны более широкой их части, жестко скреплена с ними

50 и выполнена шириной, равной наибольшей ширине рабочей части пластин, Устройство для испытания образца на трещиностойкость, содержащее две параллельно расположенные стойки, измеритель их взаимного перемещения, установленный в центральной части одной из стоек, измеритель нагрузки закрепленный на балке, которая консольно закреплена на другой стойке, и механизм нагружения с гайкой и винтом, шарнирно закрепленным на одной из стоек, снабжено дополнительным измерителем взаимного перемещения стоек, установленными параллельно первому измерителю, винт механизма нагружения закреплен на стойке с возможностью вращения вокруг своей оси, а гайка шарнирно закреплена на другой стойке.

Применение образца предлагаемой конструкции позволяет одновременно проводить два испытания (на первой и второй пластине), Относительно большая по величине рабочая часть позволяет с большей надежностью воспроизводить термодеформационный цикл сварки, конструкция образца позволяет определять трещиностойкость как к поперечным, так и продольным трещинам, наличие вставки между двумя идентичными пластинами с рабочими частями позволяет определять момент появления трещины в исследуемых сварных швах на любой из пластин, например, определением координаты источника акустической эмиссии (АЭ), установив датчики АЭ на стойках и вставке, Предлагаемое устройство позволяет относительно просто устанавливать (задавать) необходимые по знаку и величине напряжения в рабочей части образца и производит их точный подсчет в месте возникновения трещины как на образце с концентратором, так и без концентратора.

При этом образец и нагружающее устройство образуют единое целое, т.е. неразрывно связаны друг с другом, так как только предлагаемое устройство позволяет в образце предлагаемой конструкции создавать и точно фиксировать напряжение необходимых величины и знака при минимальных габаритах и массе всей конструкции.

На фиг, 1 — 3 представлен предлагаемый образец; на фиг. 4- предлагаемое устройство; на фиг. 5 — схема нагружения, Образец для испытаний на трещиноcToAKocTb состоит из двух идентичных и рас положенных параллельно пластин 1 и 2 с рабочими и захватными частями и вставкой

3. Рабочие части выполнены в виде балок

1731544 . равного сопротивления изгибу. Пластины и вставка жестко скреплены между собой, Устройство для испытаний на трещиностойкость состоит из двух стоек 4 и 5, механизма нагружения, выполненного в виде шарнирно закрепленной на концах стоек пары винт 6 — гайка 7, причем винт выполняется ходовым, измерителя 8 нагрузки, выполненного в виде балки, консольно закрепленной на одной из стоек и снабженной датчиком 9, и двух измерителей 10 и 11 взаимного перемещения стоек.

Испытания проводят следующим образом.

Между пластинами 1 и 2 со стороны, противоположной захватным частям, за пределами рабочей части устанавливают вставку 3 и жестко скрепляют ее с пластинами, например, сваркой. Наилучшие результаты достигаются при применении технологии сварки и сварочных материалов, не требующих последующей после сварки термической обработки.

Далее образец устанавливают на устройство для испытаний на трециностойкость, Стойки 4 и 5 устанавливают друг относительно друга на расстоянии, равном высоте образца. Образец своими захватными частями устанавливают под захватными участками стоек. Стойки и образец по захватным участкам жестко соединяют друг с другом, например, сваркой теми же сварочными материалами и по той же технологии. что и при сварке образца.

Собранные (фиг. 4) образец и устройство помещают на сварочный пост и выполняют на рабочей части образца сварные швы по исследуемой технологии и исследуемыми материалами, После сварки при необходимости для определения трещиностойкости в конкретной зоне сварного соединения на образце выполняют концентраторы напряжений (надрез), Образец с нагружающим устройством перемещают в печь (при испытаниях при повышенной температуре) или в холодную камеру (при испытаниях при пониженной температуре) и создают требуемые напряжения в рабочей части, Напряжения в рабочей части образца рассчитывают по следующей методике (фиг, 5).

Деформации необходимого уровня и знака в рабочей части пластина задают с помощью нагружающей пары винт-гайка.

Уровень задаваемых деформаций определяют по соотношению ь л -ь

4 L) l где Š— деформация поверхности изгибаемого образца;

h — толщина рабочей части образца, L> — длина образца:

I — расстояние между индикаторами 10 и 11;

5 h> — перемещение, измеряемое индикатором 10; — перемещение, измеряемое индикатором 11.

Напряжение от изгиба определяют по

10 соотношению

О=д !

15 где W — момент сопротивления изгибу, вычисленный по размерам образца в месте его разрушения;

M — изгибающий момент.

При этом изгибающий момент опреде20 ляют по прогибу стойки, измеряемому индикатором 9, и вычисляют по соотношению

M=K Лз(Ь+Ы), 25 где К вЂ” жесткость стойки (определяется экспериментально);

Ьз — прогиб стойки;

L2 — длина стойки от места крепления к образцу до точки приложения усилия, При использовании образцов с концентратором, выполненным в виде надреза Менаже, напряжения и деформации на дне концентратора могут быть подсчитаны по соотношениям

%пах = тном, Emax = G Еном где omax, Fm» — напряжения и деформации на дне концентратора;

04ом, яном — то же, вне концентратора; а — теоретический коэффициент концентрации напряжений и деформаций.

Для достижения достаточной точности при оценке деформации образца перемещения Л и hz необходимо измерять с точностью 0.01 мм, а при оценке изгибающего момента измерения по индикатору Ьз необходимо производить с точностью 0,001 мм.

Предлагаемые образец и устройство позволяют оперативно, с высокой достоверностью и при малых трудозатратах и затратах материалов проводить оценку свариваемости металла при выбранной технологии сварки.

Формула изобретения

1. Образец для испытаний на трещиностойкость сварных соединений, выполненный в виде пластины со сварным

1731544

Флг.

Фяг. 2 контрольным швом и концентратором напряжений на рабочем участке, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью расширения технологических возможностей и повышения точности и достоверности испытаний, он дополнительно снабжен вставкой и второй пластиной, по форме, размерам и материалу идентичной первой, а рабочая часть пластин выполнена переменной ширины, при этом вставка расположена между пластинами со стороны более широкой их части, жестко скреплена с ними и выполнена шириной, равной наибольшей ширине рабочей части пластин

2, Устройство для испытаний на трещиностойкость сварных соединений, содержащее две параллельно расположенные стойки, измеритель их взаимного перемещения, установленный в центральной части одной из стоек, измеритель нагрузки, закрепленный на балке, которая консольно за5 креплена на другой стойке, и механизм нагружения с гайкой и винтом, шарнирно закрепленным на одной из стоек, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повыше10 ния точности и достоверности испытаний, оно снабжено дополнительным измерителем взаимного перемещения стоек, установленным параллельно первому измерителю, винт механизма нагружения

15 закреплен на стойке с возможностью вращения вокруг своей оси, а гайка шарнирно закреплена на другой стойке.

1731544

-.n

Составитель А,Тарновский

Редактор И,Шмакова Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Залаз 1544 Тираж Подписное

ВНИИПИ

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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