Способ определения температуры хрупкого разрушения изделия

Способ определения температуры хрупкого разрушения изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: оценка ресурса работоспособности изделий с дефектами. Сущность: группы образцов из материала изделия, различающиеся глубиной h надреза при одинаковой высоте сечения под надрезом , испытывают на ударный изгиб с регистрацией температурной зависимости коэффициента интенсивности напряжений Kic(t) при разрушении. По K|c(t) определяют температуру хрупкости (ТХ) материала образцов данной группы и зависимость At(h/s) изменения ТХ относительно ТХ материала стандартного образца от отношения h к площади s брутто-сечения образца. За температуру хрупкого разрушения изделия с трещиной принимают температуру, coj ртветствующую К|с при разрушении стандартного образца, равному допускаемому коэффициенту интенсивности напряжений , измененную на величину, равную At при h/s, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к высоте его сечения под трещиной. 4 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s 6 01 N 3/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710772/28 . (22) 26.06,89 (46) 15.04.93. Бюл. ¹ 14 (71) Научно-производственное обьединение по исследованию и проектированию энергетическогооборудования им. И.И. Ползунова (72) В.И. Горынин, А.А, Ланин. Л.А, Прус, В, M. Сахаров, 3,А,Твардовская и А.A. Чижик (56) Заводская лаборатория. 1983, № 9, с, 74-77.

Гросс Дж. Влияние прочности и толщины надрезанных образцов на ударную вязкость, В кн. Ударные испытания металлов, M.: Мир, 1973, с. 30 — 63. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Использование: оценка ресурса работоспособности изделий с дефектами. Сущность: группы образцов из материала изделия, различающиеся глубиной h надреИзобретение относится к области испытаний материалов и может быть использовано для оценки ресурса работоспособности изделий общего машиностроения с дефек,тами конструктивного и эксплуатационного происхождения, Цель изобретения — повышение точности.

Наффг. 1 изображены образцы с различным от фшением глубины надреза к площади брy7Fòî-сечения; на фиг. 2 дана зависимость изменения критической температуры хрупкости материала с различной степеньф хрупкости от отношения глубины

h надрбф к площади S брутто-сечения образца:"тф фиг. 3 представлены зависимости

„„59„„1809362 А1 за при одинаковой высоте сечения под надрезом, испытывают на ударный изгиб с регистрацией температурной зависимости коэффициента интенсивности напряжений

Kt (t) при разрушении. По Kl (t) определяют температуру хрупкости (ТХ) материала образцов данной группы и зависимость

Л t(h/s) изменения ТХ относительно ТХ материала стандартного образца от отношения h к площади s брутто-сечения образца.

За температуру хрупкого разрушения изделия с трещиной принимают температуру, соответствующую К с при разрушении стандартного образца, равному допускае- а мому коэффициенту интенсивности напряжений, измененную на величину, равную Лт при h/s, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к высоте его сечения под трещиной. 4 ил. коэффициента интенсивности напряжений (д) от приведенной температуры для различно- О го отношения глубины h надреза к площади

s брутто-; на фиг. 4 изображена схема геометрии резьбы шпильки, поясняющая способ определения температуры хрупко° и сти.

Способ осуществляется следующим образом.

Из материала изделия изготавливают группы образцов с надрезом, различающиеся отношением глубины надреза к площади брутто-сечения при одинаковой высоте сечения под надрезом, Ударному изгибу на стандартном маятниковом копре подверга ют, по крайней мере, две группы образцов с

1809362 надрезами большими и меньшими нормированного (стандартного).

Для каждой группы образцов с различными надрезами определяют температурную зависимость коэффициента интенсивности напряжений Kic.. По зависимости Ktc-täëÿ заданного величины коэффициента интенсивности напряжения К определяют температуру хрупкости материала образцов данной группы и зависимости

A t(h/s) изменения температуры A t хрупкости относительно температуры хрупкости материала стандартного образца от отношения глубины h надреза к площади s брутто-сечения образца при одинаковой высоте сечения под надрезом.

3а температуру хрупкого разрушения изделия принимают температуру, соответствующую коэффициенту интенсивности напряжений при разрушении стандартного образца, равному допускаемому коэффициенту интенсивности напряжений, измененную на величину, равную значению Л t npu

h/s, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к высоте его сечения под трещиной.

Способ был апробирован в лабораторных условиях. Скорость движения маятника при испытаниях образцов на ударный изгиб соответствовала 5+0,5 м/с, Энергия удара определялась по шкале маятникового копра, Пример. Шпилька с метрической резьбой диаметром М170Х6,0 (фиг. 4) (сомножитель — шаг резьбы) в соединении с гайкой сжатия эксплуатируемой под нагрузкой Q=-1577 тонн при температуре 20 С.

Шпилька изготовлена из стали

389ХНЗМФА (ГОСТ 4543-71) и термически обработана на предел текучести 1050 МПа (ГОСТ 23304-78).

Определим номинальное напряжение

o в нетто-сечении площадью Ри

dg=d„-2t>, где t> — глубина профиля резьбы;

dN=170 — 2 4=162 мм;

Ри - 0,785 dg = 20612 мм2;

Q 1 577 10

20612

--76,5 кгс/мм -750 МПа

Определим относительную глубину трещины и коэффициент формы, учитывающий конфигурацию тела с трещиной и характер распределения напряжений

5 б=бо — 2tc=170 — 2 8=154 мм

d/do=154/170=0,90;

Ki =сто d, f(did ) =

= 750 3,14 0.17 0,24 =

=131,5 МПа /м

30 Ktc " = Kl щ = 131,5 1,5 = 197 МПа /м

В качестве образцов использованы ударные призматические образцы из стали с тремя значениями дефекта 1,1, 2,0 и 3,4

35 мм.

Определим критические температуры хрупкости стали 38ХНЗМФА в зависимости от уровня дефектности ударного образца,относительно БРУТТО-сечения (см. фиг. 2). По

40 данным испытаний в интервале температур — 196-40 С получена зависимость критической температуры хрупкости по критерию ударной вязкости588 кДж/м (6,0кгс м/см ) от уровня дефектности образца.

Аналогичные испытания проводились для образцов с различной дефектностью из стали 38ХНЗМФА в различных состояниях для получения зависимости Kic- Й, связанной с величиной дефекта (фиг. 3), При этом были установлены температурные запасы для различных уровней дефекта: 0,95, 0,90 и

0,70 относительно 0,80 (соответственно 5,10 и 30 относительно 20 из расчета по брут55 то-сечению ударного образца), Определим допускаемую критическую температуру хрупкости стальной детали— шпильки с дефектом типа трещины, составляющим 10 брутто-сечения. При темпера.

f(d/do)=0,24 — определяем из таблицы

Вычислим коэффициент интенсивности напряжений и минимальную вязкость разрушения стали в шпильке с трещиной в резьбе глубиной 8 мм, включая высоту профиля резьбы, для случая п =1,5 (п — коэффициент запаса прочности, назначаемый в зависимости от условий эксплуатации, в данном случае — гидравлических испытаний и нарушения нормальных условий эксплуатации):

1809362 туре эксплуатации 20 С с учетом приведенной температуры по типу ударного образца с дефектом, составляющим 10 (брутто-сечения, При этом сначала оценивается необходимая приведенная температура

bc=+35 С; а затем допускаемая критическая температура хрупкости (Ь) ==15 С (фиг. 3, уровень 1, отмеченный пунктиром). Нетрудно видеть, что в случае нормированной приведенной температуры, полученной на основе данных по типу ударного образца с дефектом, составляющим 207 брутто-сечения, допускаемая критическая температура хрупкостистали при At=+95 С составит (Ь „

)= -75ОС (фиг. 3, уровень 2, отмеченный пунктиром), что требует по этим данным для обеспечения надежности эксплуатации снижения уровня рабочих напряжений или применения материалов с повышенным 20 сопротивлением хрупкому разрушению.

Использование предложенного способа определения температуры хрупкого разрушения изделия обеспечивает повышение точности определения допускаемой критй- 25 ческой температуры хрупкости материала изделия путем введения температурного запаса в зависимости от величины отношения глубины надреза к площади брутто-сечения изделия. 30

Формула изобретения

Способ определения температуры хрупкого разрушения изделия, по которому из материала изделия изготавливают группы образцов с надрезом, различающиеся отно- 35 шением глубины надреза к площади поперечного брутто-сечения образца, для каждой группы образцов регистрируют температурную зависимость характеристики трещиностойкости при разрушении их ударным изгибом, определяют по ней температуру хрупкости материала образцов данной группы и зависимость Л t(h/s) изменения температуры Л t хрупкости относительно температуры хрупкости материала стандартного образца от отношения глубины h надреза к площади s брутто-сечения; образца, с-учетом которой определяют температуру хрупкого разрушения изделия, о т л и ч а ю- шийся тем, что, с целью повышения. точности, группы образцов изготавливают с различной глубиной надреза при одинаковой высоте сечения под надрезом, в качестве характеристики трещиностой кости используют коэффициент интенсивности напряжений при разрушении, а при определении температуры хрупкого разрушения изделия с трещиной по допускаемому коэффициенту интенсивности напряжений за температуру xpyrlKoro разрушения изделия принимают температуру, соответствующую коэффициенту интенсивности напряжений при,разрушении стандартного образца, равному допускае-: мому коэффициенту интенсивности напря-, жений, измененную на величину, равную значению Л1 при his, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к вы-; соте его сечения под трещиной. !

1809362

1809362

-ЯО

Составитель Л.Тарасова

Техред M.Mîðãåíòàï Корректор О,Кравцова

Редактор

Заказ 1282 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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