Пристрій для дослідження кінетики зростання тріщин

Пристрій для дослідження кінетики зростання тріщин, що містить заповнену рідиною ємність, яка 3 а також пластина, яка герметично закріплена до відкритої з однієї сторони камери. Роздільник 2 виконано у вигляді двоступеневого плунжера, який одночасно здійснює мультиплікацію тиску, знаходиться в корпусі, нижня частина якого з'єднана з порожниною деталі 1, а верхня з насосом. Таким чином, нижня частина корпуса роздільника та деталь (зразок), що досліджується, утворюють камеру із замкненим об'ємом Q робочої рідини, за допомогою якої здійснюється навантаження випробуваної деталі. Зміну цього об'єму визначають за положенням плунжера, яке реєструється приладом 3. Пристрій працює наступним чином. По-перше, заповнюють за допомогою насосу камеру, утворену порожниною деталі (зразка) та нижнею частиною корпусу роздільника 2. Для цього відкривають вентиль 5, а кран 4 встановлюють в таке положення, при якому канал А-С відкрито, а канал А-В закрито. Після підйому плунжера в верхнє положення вентиль 5 не закривають, а краном 4 перекривають канал А-С, тоді канал А-В відкрито. Навантаження випробуваної деталі здійснюється заповненням від насоса верхньої частини корпуса роздільника. При цьому плунжер пересувається вниз, підвищуючи тиск у камері. Коли тиск досягає величини, заданої положенням контактів електроконтактного манометра 6, відкривається електромагнітний кран 7 і рідина із верхньої частини корпуса роздільника 2 іде на злив. При цьому плунжер при зберіганні герметичності деталі (зразка) повертається до стану рівноваги. Після зниження тиску до нижнього рівня кран 7 за сигналом манометра 6 закривається і процес навантаження повторюється. Таким чином, процес навантаження виконується з постійною частотою, плунжер виконує зворотно-поступальні переміщення, амплітуда яких визначається пружними деформаціями системи, яка заповнена рідиною. Переміщення плунжера, що фіксуються реєструючим приладом, мають вигляд синусоїди, обвідна якої до моменту розгерметизації має вигляд прямої. У цьому випадку об'єм робочої рідини Q із збільшенням числа циклів навантаження N лишається незмінним. Починаючи з моменту порушення герметичності, тобто виникнення наскрізної тріщини, об'єм Q з кожним циклом навантаження буде зменшуватися по мірі витікання робочої рідини. При цьому верхнє положення плунжера буде знижуватися на деяку величину  h і обвідна переміщень плунжера почне відхилятися від прямої. Зменшення об'єму робочої рідини за цикл навантаження зв'язано із зміною положення плунжера лінійною залежністю D2 h , 4 де D - діаметр плунжера. Таким чином, обвідна переміщень плунжера являє собою графік змінення об'єму Q робочої рідини в залежності від числа циклів навантаження N . Оскільки швидкість зменшення об'єму робочої рідини залежить від ступеня негерметичності, тобто довжини тріщини, то збільшення кривини Q  63496 4 графіку Q ~ N вказує на те, що збільшення ступеню негерметичності може бути встановлено по d2Q dQ та від dN dN2 dQ 0 числа циклів навантаження N . Тож умова dN відповідає герметичному становищу (при dQ  const ступінь негерметичності незмінна), dN залежності величини похідних d2Q  const dN2 вказує на те, що тріщина зростає з постійною швидкістю. Перша і друга похідні від Q пo N знаходяться послідовно шляхом графічного дифереdQ ~N. нціювання графіків Q ~ N та dN Прикладом такого дослідження є результати випробувань деталі з титанового сплаву ВТ-6, яка має вигляд циліндричної герметичної оболонки діаметром 30 мм та товщиною стінки 0,8 мм при циклічному навантаженні тиском Р = 320 атм., що складає 50 % від рівня руйнувального тиску при одноразовому навантаженні. На фіг. 2 зображено графік (відносно фіг. 1 повернутий на 90°) змінення об'єму рідини Q в залежності від числа циклів навантаження N , який можна розділити на три характерні відрізки. На відрізку ОА, де графік Q ~ N має вигляд прямої, що збігається з віссю dQ  0) , деталь герметична. На відрізку абсцис ( dN АВ, де графік Q ~ N зображається теж прямою, яка, починаючи з точки А нахиляється до вісі абсdQ  const ) , що свідчить про порушення герцис ( dN метичності, тобто виникнення тріщини, але при цьому тріщина не зростає. На відрізку ВС після точки В відбувається неперервне зростання трітобто тріщина не зростає, умова ж d2Q  const ) , яке у точці С закінчується dN руйнуванням деталі. Таким чином, проведена перевірка працездатності пристрою вказує на те, що за його допомогою при малоцикловому навантаженні фіксується момент порушення герметичності деталі (зразка) та забезпечуються можливість дослідження кінетики її руйнування. Завдяки пристрою в практиці механічних випробувань створюється можливість оцінювання матеріалів за опіром руйнуванню при малоцикловому навантаженні, визначати довговічність та живучість герметичних деталей та ущільнювальних елементів в умовах, близьких до експлуатаційних. Це дозволяє обґрунтовано вибирати матеріали, типи ущільнювальних з'єднань, раціональні режими оброблювання, підвищувати надійність оцінки ресурсу роботи відповідно навантажених конструкцій. Джерела інформації: 1. Л. М. Школьник. Скорость роста трещин и живучесть металла; М. Машиностроение. щини ( 5 2. А. С. СССР , № 172253 G013/26. Аэродромная установка для определения утечки масла в каналах управления воздушных винтов турбореактивных двигателей, П. М. Фомин. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 63496 6 3. А. С. СССР № 191863, 42К, 34/05, 30/01. Устройство для оценки стойкости сварных соединений и сплавов против растрескивания при нагреве, К. Н. Лемаронье, В. С. Танчилов, Л. В. Русанян, В. Н. Чаркин. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601