Спосіб визначення рівня залишкових напруг

Спосіб визначення рівня залишкових напруг шляхом порушення у виробі імпульсів ультразву 3 71708 4 пущених при різних температурах, такий зв'язок ципу Ле Шателье-Брауна матеріал прагне погасиміж границею текучості і коефіцієнтом загасання ти (зняти) ці напруги шляхом пластичного плину і невідомий, що звужує функціональні можливості відповідного розподілу дислокацій. В охолоджено) способу контролю. Крім того ці можливості спосому матеріалі виникнуть залишкові напруги s r , бу звужені обмеженням на форму (плоскопаралеблизькі по величині, але протилежні за знаком льність граней) виробу. вихідним термічним напругам, що викликали пласМетою дійсного винаходу є підвищення вірогі) тичний плин. Термічні напруги s t виконують роль дності контролю при розширенні функціональних ) можливостей. деформуючого напруги s i , що відбиває опір деПоставлена мета досягається тим, що згідно формуванню матеріалу, і сутність концепції вираспособу визначення рівня залишкових напруг жають співвідношенням: шляхом порушення у виробі імпульсів ультразву) ) s r » -s t . кової хвилі і визначення її коефіцієнта загасання, Відповідно до роботи (В.Л. Бусов, Про співвідщо відрізняється тим, що уздовж шляху звучання ношення внесків складових деформуючого напруреєструють лун у-сигнал структурних шумів, по ги для фрагментированих полікристалів, укр. Журамплітудах яких судять про розподіл коефіцієнта нал Фізика і Техніка Високих Тисків Донецьк, розсіювання ультразвукових хвиль по глибині виДонФТи (у печатці)) виділяють усі внески в дефоробу, при цьому експериментально-розрахунковим рмуючу напругу при пластичному плині аж до руйшляхом визначають розподіли середньої пружної і нування і знаходять їхнє співвідношення, приймасередньої пластичної деформацій по глибині, по ючи як фрагменти пластини мартенситу, потім яких судять про розподіл величин компонентів ) головних залишкових напруг по глибині виробів. вибирають базовий внесок: s f - напруга, робота Фізична сутність винаходу полягає в тім, що якого йде на ріст вільної пружної енергії фрагменвідповідно до концепції В.Л. Инденбома (Сучасна тів (у нашому випадку мартенситних пластин ), що кристалографія (у чотирьох томах), Т. 3. Утворенвиникають при структурних фазових і кінетичних ня кристалів, А.А. Чернов, Е.И. Гіваргизов, Х.С. переходах ( тут при зсуві і повороті проміжфазних Багдасаров і ін., с.200-209, Наука, Москва (1980)) границь мартенсит - аустеніт і границь двійників ). ) при нагріванні під загартування нерівномірний Вираження для s f , з тієї ж роботи можна перерозподіл температури по глибині приводить до творити у таке: неоднакового теплового розширення різних його обсягів і до появи термічних напруг. Згідно прин-1 ) ) ) 2 ) 1 ) * é da s ( z) ) el dE e l (z )ù æ dE pl (z ) ö ÷ s f (z ) = c × ×ê E (z ) + a s (z )E el × × úç ka dz ú ç dz ÷ ê dz ë ûè ø ) ної енергії по усіх внесках у деформуючу напругу, де c * - ефективний тензор модулів пружності потім в умовах конкретного напруго(Т.Д. Шермергор, Теорія пружності мікронеоднорідеформованого стану розрахунковим шляхом (медних середовищ, Наука, Москва (1977)); k a - чистодом ітерацій) уточнюють співвідношення внесків, знаходять сумарний коефіцієнт і множать його на ловий коефіцієнт; a s - коефіцієнт розсіювання у. величину базового внеску. з. хвиль; залежності компонентів тензорів серед) el Пропонований спосіб визначення залишкових ньої пружної деформації E і середньої пластичнапруг має істотні відмінності, що полягають у роз) ної деформації E pl від глибини z визначають: кладанні компонентів залишкових напруг на окремі внески, використанні функціональної залежності експериментально рентгеноструктурним методом ) базового внеску від деформаційних і акустичних для E el (Експериментальна механіка: У 2-х кн.: характеристик, отриманих з розподілів середніх Кн.2, Під ред. А.Кобаясі, Світ, Москва, с.325-332, пружних і пластичних деформацій по глибині ви(1990)) і експериментально-розрахунковим шляробу і відповідно розподілів амплітуди луни) pl хом для E (В.Е.Панин, В.А.Лихачов, Ю.В. Грисигналу структурних шумів уздовж шляху звучання няев, Структурні рівні деформації твердих тіл, Наі коефіцієнта розсіювання у. з. хвиль по глибині ука, Новосибірськ,с.202-210, (1985)). Залежність виробу, обчисленні шуканих компонентів тензора залишкових напруг шляхом множення величин a s = a s ( z) одержують експериментальновідповідних компонентів базового внеску на сумарозрахунковим шляхом з розподілу амплітуди лурний коефіцієнт, отриманий зі співвідношення внени-сигналу структурних шумів згідно (В.Л. Бусов, сків. Ознаки, що відрізняють пропонований винаАкустичний метод зворотного розсіювання в дохід, у науці і техніку не виявлені. свідах під навантаженням і перспективи його розУ такий спосіб, що заявляється, завдяки наяввитку, ФТВД, №1 (2003)). Для виробів осесиметри) ності нових ознак, дозволяє одержати позитивний чної форми головні значення s f : радіальні, осьові ефект і, отже, він має властивості, якими не волой окружні напруги знаходять з останнього тензордіє прототип чи подібні з ним способи, тобто споного рівняння, що відбиває функціональний зв'язок сіб, що заявляється, має істотну відмінність. ) ) Пристрій, що реалізує спосіб визначення рівня ) el ) p l da s dE el dEpl ö ) ) æ ÷. s f = s f ç as , E , E , , , залишкових напруг, зображено на Фіг.1. ç dz dz dz ÷ è ø Пристрій, що реалізує спосіб визначення рівня У першому наближенні використовують принзалишкових напруг, містить: локально - іммерсійну цип рівнорозподілу привнесеної в матеріал пруж ( ) 5 71708 6 ванну 1 з пьєзоперетворювачем 2, серійний девиділюваний лічильником установки, знаходилися фектоскоп 3, наприклад УД2-12 (Молдова); при постійно в горизонтальній площині, зміна кута y автоматизованому процесі обробки інформації вироблялася за допомогою гоніометра при відпододатково блок сполучення, що включає аналоговідній синхронізації руху гоніометра и лічильника. цифровий перетворювач 4 з частотою дискретиВикористано Ka1 випромінювання Со-анода, що зації 100-1000MHz, буферний запам'ятовуючий монохроматізовано. Значення відповідної головної пристрій 5 (динамічна оперативна пам'ять), і пернапруги st від упр угої де формації et знаходили месональний комп'ютер 6. тодом sin2 y (див. Экспериментальна механіка в 2Спосіб визначення рівня залишкових напруг х кн.: Кн.2., Під ред. А.Кобаясі - М., Мир, 1990, здійснюється в такий спосіб. с.325-332) через коефіцієнт k = E/(1+n), де Ε - моЛокально-іммерсійну ванну з пьєзоперетворюдуль Юнга (Ε = 2.1 · 1011 Ра); n - коефіцієнт Пуасовачем установлюють на контрольовану поверхню на; (n = 0.28). Розподіли інших головних напруг: виробу осьосиметричної форми, наповняють ваносьових й окружних (тангенціальних) sz, sr і зв'язану рідиною, наприклад водою з антикорозійними них з ними через коефіцієнт k відповідних упругіх добавками, сканують інформаційний шар усього деформацій ez, er і відношення меж ними добре виробу, обертаючи виріб і переміщаючи ванну відомі (див. В.П. Полухин і інші. Надійність и довдискретно з визначеним кроком уздовж утворююговічність валков холодної прокатки, М., Металурчої виробу; прозвучання роблять для N крапок гія, 1971, с 377), причому розподіли і значення контрольованої поверхні. У кожній такій крапці при величин st(et), sz(ez) в області загартованого шару куті введення ультразвукових хвиль більше перпрактично збігаються; розподіл радіальних sr(er), шого критичного кута виділяють луна-сигнал струщо розтягують, має в середньому прямокутну фоктурних шумів і за допомогою блоку сполучення і рму і по значенню et » (5 - 7) · e. динамічної пам'яті переносять цей сигнал на екран Фіг.3а. Залежність деформації пластичності монітора персонального комп'ютера, розподіл коруйнування від напруг: при відпустці мартенситу ефіцієнта розсіювання ультразвукових хвиль по сталей Ст.20 (1), Ст. 45 (2,3); У10 (4); при В2®В19 глибині виробу знаходять за допомогою обраного - перетворенні ТiNi (10) и TiNiCu (7); при g®w алгоритму, наприклад згідно (В.Л. Бусов, Акустичперетворенні в сплаві Fe 18% Mn (8); при ний метод зворотного розсіювання в досвідах під навантаженням і перспективи його розвитку, ГЦК®ГЦТ - перетворенні в сплавах Сu 62% Мn ФТВД, №1 (2003)) статистичну обробку для N кра(6), Сu 72% Мn (5) и Сu 88% Μn (9); при вигині пок роблять за допомогою стандартних додатків. (3,10), при розтяганні (7) и при крутінні (1,2,46,8,9). Відпустка мартенситу здійснена нагріванДля визначення розподілу середньої пружної де) el ) el ням до 620 (1,2,4) и 720°К (3). Μ1 - масштаб для формації по глибині E = E (z) з готового виробу ' вирізують у радіальній площині плоско-рівнобіжні всіх кривих, крім 3; М2 - для кривої 3. M1 - масштаб темплети, для яких у тій же площині рентгенострудля кривих 3, 7; M'2 - масштаб для кривих 1,2,4ктурним методом роблять виміри в ряді крапок від поверхні виробу уздовж його радіуса всередину за 6,8-10. (Дані з роботи: В.Е. Панін, В.А. Ліхачов, допомогою переносної рентгенівської установки. Ю.В. Гриняєв Структурні рівні деформації твердих Для визначення розрахункового розподілу середтіл. Новосибірськ, Наука, 1985, с.206). ) Коментарі до Фіг.3а та 3b: ньої пластичної деформації по глибині E pl = Експериментальні залежності, що на Фіг.3а и ) pl E (z) використовують прямо пропорційні залеж3b, підтверджують теоретичні висновки двох ви) ражень ностіE pl від середніх щільностей проміжфазних ) ) ) ) границь аустеніт-мартенсит і границь двійників, які bпл = A Sp T - B r T d s d, у свою чергу лінійно залежні спочатку від щільнос(формула (101), роб. В.Е. Паніна та ін.) ті мартенситу, а потім від мікротвердості матеріа) лу. При відомої кривої мікротвердості по глибині где bпл - тензор пластичної дісторсії, А, В - чивиробу і розрахункової пластичної деформації на сельні коефіцієнти; r - щільність межфазних граповерхні знаходять коефіцієнти пропорційності і ниць аустеніт-мартенсит и двійників (між щільністю шуканий розподіл. На Фіг.2 і 3 приведені такі розr і щільністю мартенситу, що може бути знайдена поділи для конкретного режиму поверхневоз кривої мікротвердості, є зв'язок (див. Г.В. Курдюоб'ємного загартування, марки сталі і діаметра мов, Л.М. Утевський, Р.І. Ентін. Перетворення у валка. ) ) залізі та сталі, Наука. Москва (1977); Sp T та T d Фіг.2. Розподіл упругої тангенціальної (окружвідповідно кульова и девіаторна частини тензора ної) відносної (головної) деформації e t º E el по t повної дісторсії фазового перетворення аустенітглибині загартованого шару робочого шару діаме) мартенсит; s d - девіаторна частина зовнішніх, у тром 564 мм (сталь Ст.60Х2СМФ, загартування даному випадку термічних напруг. Ці напруги є ТПЧ ). термоупругі і можуть бути представлені згідно Коментарі до Фіг.2: Результати отримані за (див. Теорія упругості мікронеоднорідних середодопомогою рентгенівського діфрактометру ДРОНвищ, Москва, Наука, с.293 (1977): 3М. При вимірах поперечний темплет валку підвішувався у вертикальній площині спеціальним підs ij = c t a klD t, ijkl вісом і закріплювався в модернізованому (з станде перепад температур Dt = t2 - t1 виразимо дартного) власнику зразків (с гоніометром). через градієнт температур ∇t по глибині Ζ: Dt = ∇t Падаючий пучок випромінювача і розсіяний пучок, 7 71708 8 фізичних величин, Довідник, Москва, АтомвидавDz, Dz - крок між вузлами інтервалу глибин; c t ijkl ництво, с.110 (1976)). Залежність на Фіг.3b дозвотензор модулей упругості при постійній темпераляє знайти ці напруги. турі; a kl - тензор теплового розширення (Таблиці 9 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевский 71708 Підписне 10 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститупромислов ої в ласності”, вул. Глазунов а, 1, м. Київ – 42, 01601