Способ определения однородности физико-механических свойств материалов

Способ определения однородности физико-механических свойств материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к определению их однородности. Способ заключается в том, что на исследуемую поверхность воздействуют индентором в виде тела качения под нормированной нормальной нагрузкой, воздействия производят в виде повторяющихся сканирований под ступенчато возрастающими нормальными нагрузками, нормированными из условия упругого деформирования поверхности, по спектральной плотности последнего сканирования с учетом результатов первого, оценивающего влияние шероховатости, судят о наличии равнопрочных областей (фрагментов ) с одинаковыми физико-механическими свойствами. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 3/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890880/28 (22) 22.10.90 (46) 07,04.93. Б юл. М 13 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им.60-летия СССР (72) B.Â,Çànoðoæåö (56) Авторское свидетельство СССР

М 1295293, кл. G 01 M 3/46, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОРОДНОСТИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к определению их однородности.

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, . а именно к определению их однородности.

Целью .предлагаемого изобретения является повышение информативности.

На чертеже представлены: трибограммы поверхностного слоя образцов из сплава

ВТЗ-1 (фиг.1- нагрузка на индентор Р 1=50 сН; фиг.2 — Ps=150 сН; фиг.3 — Рз=250 сН); графики спектральных плотностей при тех же . нагрузках сканирования (фиг.4, 5, 6).

Предлагаемый способ реализован следующим образом. В качестве объекта исследования были выбраны образцы из сплава

ВТ3-1, применяемого в авиадвигателестроении. Было установлено, что при сканировании образцов иэ этого сплава алмазным индентором в виде пирамиды существенное влияние на результаты оказывали адгезионные явления (налипания матьриала на индентор, вырывы вдоль следа сканирования).

С целью исключения moro явления инден„„Я „„1807328 А1

Способ заключается в том, что на исследуемую поверхность воздействуют индентором в виде тела качения под нормированной нормальной нагрузкой, воздействия производят в виде повторяющихся сканирований под ступенчато возрастающими нормальными нагрузками, нормированными из условия упругого деформирования поверхности, по спектральной плотности последнего сканирования с учетом результатов первого, оценивающего влияние шероховатости, судят о наличии равнопрочных областей (фрагмен тов) с одинаковыми физико-механическими свойствами. 7 ил. тор был выполнен в виде катящегося ролика. . диаметром 1,9 мм и шириной 0,3 мм из ру- и бина, что позволило исключить адгезионные явления (адгезия при качении существенно ниже по сравнению со скольжением), локализовать деформации в иссле- QQ дуемом материале .(благодаря малым С) размерам роликам) и практически исключить их для индентора (твердость индентора значительно выше твердости исследуемого материала, достигает 9 баллов по мине ралогической шкале, уступает лишь твердости алмаза).

Первое сканирование эталонного образ- . ца производилй при минимальной нагрузке

Р1=50 сН, исходя иэ чувствительности экспериментальной установки.

Формируемая в результате качения индентора.по поверхности тангенциальная и (или) нормальная составляющие силы контактного взаимодействия преобразовыва- ются, например, с помощью механотронных

1807328 преоСразователей, в электрические сигналы, Усиленные прецизионным усилителем сигналы преобразуются, например, посредством измерительной системы типа 484/2 в машинные коды и накапливаются в реальном масштабе времени. Реализация случайного процесса изменения тангенциальной и (или) нормальной составляющих вилы контактного взаимодействия оценивают путем кор рекционно-спектрального анализа в реальном масштабе времени по разработанным программам на ЭВМ М4030.

График спектральной плотности по результатам первого сканирования (фиг.4) позволяет выделить частотный диапаэОн колебаний йндентора, связанных с влиянием шероховатости технологической обработки (0,7...1,1 Гц), С учетом этого производили второе сканирвоание при нагрузке Pz=150 сН (увеличение нагрузки производится из следующих соображений:1) Эффективная ширина графика спектральной плотности должна увеличиться в связи с- влиянием структуры контролируемого материала; 2) на значение энергетической составляющей (спектральной плотности), затрачиваемой на деформирование материала, не должно оказывать влияние преодоление микрорельефа).

По полученным результатам (фиг.5) оценивали влияние шероховатости на спектральную плотность и характерный размер структурных элементов материала; отмечено увеличение частотного диапазона (эффективной ширины графика спектральной плотности) от 0 до 1,1 Гц; энергетические затраты на упругое деформирование структурь поверхностного слоя больше в два раза, чвм на.деформирование микрорельефа.

В результате принимали решение об увеличении нагрузки, в связи с значительйым влиянием микрорельефа на структуру графика спектральной плотности при заданной длинЪ трассы сканирования.

Третье сканирование проиэводийи при нагрузке Pa=250 сН. График спектральной плотности (фиг.6) свидетельствует о наличии в поверхностном слое двух типов областей с различными физико.-механическими свойствами йа частотах (0,2 и 0,5 Гц cooTBGTственно), Приняв полученные трибоспектральные характеристики (математическоэ ожидание m=1,2 сН, дисперсия 0=1,2x10 сН ) за эталонные, при том же режиме(нагрузка, скорость) сканировали аналогичные образцы после термомеханических воздействий, 5 имитирующих отдельные эксплуатационные режимы работы материала в газотурбинном двигателе.

Результаты исследований представлены на фиг,7, Как видно, огибающие графи10 ков спектральной плотности различается по форме, что свидетельствует об изменении в . структурном состоянии материала. Соответствующие трибоспектральные характеристики представлены в таблице.

15 В результате использование предлагаемого способа позволяет значительно более информативно оценивать однородность физико-механических свойств конструкционных материалов, оценивать их изменение в

20 процессе эксплуатационных воздействий.

При накоплении определенного банка данных предлагаемый способ может быть использован при диагностировании технического состояния деталей и узлов объектов техники, Формула изобретения

Способ определения однородности физико-механических свойств материалов, заЗ0 ключающийся в том, что приводят в контакт индентор в виде тела качения и исследуемую поверхность, воздействует на индентор нагрузкой, нормально направленной к поверхности исследуемой поверхности, пе® ремещают индентор вдоль исследуемой поверхности под нагрузкой, измеряют тангенциальное усилйе трения качения индентора и определяют однородность физико-механических свойств материалов, о т л и40 Ч а ю шийся тем, что, с целью повышения информативности, после приведения в контакт перемещают дважды индейтор вдоль исследуемой поверхности при нагрузке, соответствующей нагрузке перехода материала

45 от упругого деформирвоания к пластическому, измеряют шероховатость поверхности, оценивают спектральную плотность поверхности, второй раз перемещают индентор при нагрузке, превышающей предыдущую на50 грузку, оценивают влияние шероховатости нэ спектральную плотность и с учетом полученных оценок определяют однородность физико-механических свойств материалов.

1807328

1807328

ЮУ ХРР//4

РГ 0,4 06 УЮ 10 /РГГУ

fg / ф

@uzS

gxf0

í jr

Частота

Рис. 7

Редактор

Заказ 1373 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

18

10 ф

РЮ фф

ЮР

?,2

e? e0 р °

00,8

Д О,O

0,4

Составитель В. Запорожец

Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп