Способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов

Способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ

Сеа1 Севетскнх

Сецнаннстнчесзих

Рвсвубинк (ii) 868556 (6 I) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Хл з (22) Заявлено 290180 (21) 2876329/25-28 с присоединением заявки М

01 N 27/90

Государственный комнтет

СССР яо делам эзобретеннй я открытка (23) Приоритет

Опубликовано 300981. Бюллетень HR 36

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК 620.179.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д.И. Якиревич, B.Ä. Долгинцев, H.Ã. Нахтигал

Г.Я. Нусимович и T.Â. Пряничникова

Институт химического машиностроения и Курский сельскохозяйственный институт им.И.И. Ивайова--(71) 3 аявителн (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к определе нию механических характеристик, в частности для определения усталостной долГовечности, однотипных по о

5 геометрии и материалу образцов, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства.

Известен способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что дифференциально включенные вихретоковые преобразователи помещают в .один из них эталонный образец, в другой — испытуемый, производят циклическое,нагружение испытуемого образца и определяют критическую величину раэбаланса сигнала преобразователя, при достижении которой образе разрушается,, причем с увеличентявм скорости раэбаланса сигнала уменьшается число цикЛов нагружения для достижения критического значения его (1).

Недостаток способа заключается в 25 необходимости использования эталона, что усложняет процесс оценки усталостной долговечности и снижает достоверность результатов, так как эталонкый образец может иметь отлич- 30 ную от испытуемого образца структуру, химсостав и т.д., поэтому для каждого вновь испытуемого образца даже одной партии требуется дополнительная компенсация сигналов„датчика.

Кроме того, определяется долговечность испытуемого образца не истинная, а относительно эталона, и критическая величина сигнала разбаланса зависит от выбора этого эталона, что не дает возможности количественно оценить долговечность образца.

Наиболее близким .по техническому существу к предлагаемому является способ, заключающийся в получении зависимости долговечности материала . образца из ферромагнитного материала от скорости, изменения его начальных физико-механических свойств Е 2I.

Недостатком способа является его контактность, так как информация об изменении динамического модуля и затухания в процессе усталостных испытаний получена по измерениям относительных деформаций контактными методами, что влияет на точность, усложняет и удлиняет процесс иэмере» ний.

8б855б

После каждого измерения образец вновь устанавливается в испытательную машину, что вносит погрешности при закреплении образца в нагруэочном приспособлении. Кроме того, измеряемые параметры изменяются всего на 4В.

У что требует высокой точности от из мерительной аппаратуры и трудоемкой методики.

Цель изобретения — ускорение и упрощение методики определения усталостной долговечности при любой нагрузке материала. укаэанная цель достигается тем, что образец нагружается до разрушения, с иомощъю вихретокового преобразователя, определяется начальная 15 скорость изменения амплитуды 3-й гармоники ЭДС его сигнала эа цикл нагружения и число циклов до разрушения образца, а долговечность однотипных образцов рассчитывают иэ соотно- 2О шения

LU/П N N„= const где ZLU/U N — скорость изменения амо плитуды высшей гармони- д ки эа цикл;

N < — число циклов до раэрушенияу

N - базовое число циклов.

Образец помещаЕтся в преобразователь вихревых токов проходного типа и циклически нагружается до разрушения.

В начальной стадии нагружения на базе 23% от предполагаемой полной долговечности образца определяется начальная скорость изменения амплитуды 3-й гармоники вихретокового преобразователя эа цикл нагружения и число циклов до его разрушения. Долговечности однотипных образцов рас- 40 считываются по начальным их скоростям .изменений амплитуды 3-й гармоники за цикл и результатам испытаний разрушенного образца из соотношения, что произведение начальной скорости изменения высшб гармоники эа цикл нагружения образца на число циклов до

его разрушения есть величина постоянная для однотипных образцов. Поэтому долговечность любого образца на произвольной нагрузке определяется из этой закономерности, измерив лишь начальную скорость йэменения амплитуды 3-й гармоники эа цикл на малой базе циклов.

Спфсоб базируется на положениях теорий усталости: усталрстное повреждение начинается с первого цикла; долговечность является функцией изменений, которые имеют место в начале усталостного процесса, при цикличес- 60 ком иагружении изменяются магнитные свойства ферромагнетика. Информацию об изменениях магнитных свойств образца получают методом вихревых токов. 65

Изменение магнитного состояния в процессе усталостного нагружения образца приводит к изменению амплитудного значения высших гармоник вторичной ЭДС преобразователя.

Экспериментально установлено, что между начальной скоростью изменения амплитуды высшей гармоники ЭДС датчика (обычно 3-й гармоники) и общим числом циклов до разрушения наблюда- ется четкое соответствие. Это удовлетворяет энергетической теории усталостного разрушения, когда каждоь у циклу нагрузки приписывается определенная энергия повреждений 1/Й„, сумма которых после циклов нагрузки равна единице. .Следовательно, AU/Ч, N N<= const для данного материала, где AU/Цо N— скорость изменения амплитуды высшей гармоники за цикл, N<- число циклов до разрушения, N — базовое число цик. лов, обычно 2-3% полной долговечности.

Таким образом, испытав один образец до разрушения х определив Б„ и

6U за N циклов, все остальные образцы партии можно испытать лишь на небольшом числе циклов N,èçìåðèâ при этом ьБ1-. Ц>1, и рассчитать N q по соотношению

eU Uo откуда 0 Цд

«аи. Uo к.

Преимущество предлагаемого способа ускоренного определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов по сравнению с существующими способами заключается в бесконтактном методе измерений, что упрощает процесс измерения и делает его более надежным, исключает использование сложной аппаратуры. Кроме того, достоинством способа является то, что он может быть использован на реальных деталях в процессе их работы, а известные способы могут быть использованы только в лабораторных условиях на калиброванных образцах.

Формула изобретения

Способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов, заключающийся в получении зависимости долговечности материала образца иэ ферромагнитного материала от скорости изменения его начальных физикомеханических свойств, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью ускорения и упрощения методики определения усталостной долговечности при любой нагрузке материала, образец нагружается до разрушения, с помощью вихретоково868556

N — число циклов до разруК шения;

N — - базовое число циклов.

Составитель A. Бодров

Редактор М. Янович Техред Т.Маточка Корректор M. Пожо

Заказ 8312/61 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений к открыткй

113035, Москва, X-35, Раушская иаб., д.4/5

Филиал IIIIII Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

ro преобразователя определяется начальная скорость изменения амплитуды 3-й гармойики ЭДС его сигнала за цикл нагружения и число циклов до . разрушения образца, а долг вечность однотипных образцов рассчитывают из соотношения

d U/U . N N<- const

o К

f где bU/О, - N — скорость йэменения амплитуды высшей гармоники за цикл;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дефектоскопия, 1970, В 2, с.9..

2. R. Brook /Ton destructive

testing, 1970, том М 3, 4, с.302 (прототип) .