Спосіб нанесення осесиметричних вихідних втомних тріщин на циліндричних зразках

Спосіб нанесення осесиметричних вихідних втомних тріщин на циліндричних зразках, призначених для визначення характеристик тріщиностійкості, що включає циклічне навантаження циліндричного зразка з кільцевим ініціюючим V-подібним надрізом круговим згином із заданим прогином, який відрізняється тим, що циклічне навантажен 3 85519 4 може призвести до зниження в'язкості руйнування вантаження при підвищеному та пониженому наметалів і сплавів, внаслідок наклепування металу, вантаженнях циклу в процесі нанесення що прилягає до вершини наведеної тріщини, через осесиметричної вихідної втомної тріщини правищо результати досліджень будуть недостовірними. льної круглої форми, для усунення наклепування Відомий спосіб нанесення вихідних тріщин на металу в зоні, яка прилягає до вершини нанесеної циліндричних зразках у ви гляді максимально госттріщини, що дозволить забезпечити умови рівнорого кільцевого ініціюючого V-подібного надрізу, мірного розвитку тріщини в глибину із збереженякий наносять механічним шляхом, наприклад, на ням первісної правильної круглої форми тріщини, токарному верстаті різцем з наступним шліфуванпідвищити точність та скоротити тривалість механям [1]. нічних випробовувань, і за рахунок цього забезпеВикористання даного способу дає невисоку чити отримання достовірних значень характеристочність визначення характеристик тріщиностійкотик тріщиностійкості (в'язкості руйнування), сті внаслідок тільки часткового моделювання умов зокрема критичного коефіцієнта інтенсивності нау вершині тріщини. пружень Кіс. Також відомий спосіб нанесення вихідних тріПоставлена задача вирішується тим, що у щин на циліндричних зразках [2], що включає наспособі нанесення осесиметричних вихідних втомвантаження циліндричного зразка з кільцевим ініних тріщин на циліндричних зразках, призначених ціюючим V-подібним надрізом циклічним ударним для визначення характеристик тріщиностійкості, згином з автоматичним його повертанням на три що включає циклічне навантаження циліндричного градуси після кожного удару на копрі. зразка з кільцевим ініціюючим V-подібним надріОднако цей спосіб складний у реалізації, визом круговим жорстким (із заданим прогином) згимагає контролю номінальних напружень, необхідном, згідно з винаходом, циклічне навантаження них для отримання тріщини певної довжини, перециліндричного зразка здійснюють в два етапи, де вищення яких призводить до збільшення зони на першому етапі до циліндричного зразка притренованого металу, спотворює результати викладають підвищене навантаження циклу, в репробовувань, і не дозволяє отримувати тріщини зультаті чого на дні кільцевого ініціюючого Vправильної круглої форми внаслідок нерівномірноподібного надрізу по всьому периметру зароджуго росту в глибину металу. ється, а потім розповсюджується осесиметрична Найбільш близьким до запропонованого є сповихідна втомна тріщина правильної круглої форми сіб нанесення осесиметричних вихідних втомних довжиною, що дорівнює дві третіх від її необхідної тріщин на циліндричних зразках [3], що включає кінцевої величини, а на другому етапі - доведення циклічне навантаження циліндричного зразка з осесиметричної вихідної втомної тріщини до кінцекільцевим ініціюючим V-подібним надрізом кругової довжини здійснюють при пониженому наванвим жорстким (із заданим прогином) згином. таженні циклу, при цьому співвідношення наванВикористання даного способу нанесення осетажень циклу складає: симетричних вихідних втомних тріщин не забезпеP 1,7 < f max < 2 , чує утворення в циліндричних зразках тріщин праPf min вильної круглої форми, так як має місце де Pfmаx - підвищене навантаження циклу при ексцентричність, овальність або еліпсність. Після нанесенні осесиметричної вихідної втомної тріщинанесення вихідної втомної тріщини на циліндрични круговим жорстким згином на першому етапі; ному зразку проводять випробовування на осьоPfmin - понижене навантаження циклу при навий розтяг до його руйнування з реєстрацією діагнесенні осесиметричної вихідної втомної тріщини рами „навантаження - зміщення". Вимірюють круговим жорстким згином на другому етапі. відстань s між центрами поперечного січення і Принцип закладений в основу створення вистатичного долому зразка, а також діаметри коннаходу, ґрунтується на наступному. Умови нанетуру втомної тріщини в двох взаємно перпендикусення осесиметричних вихідних втомних тріщин на лярних напрямках d1, d2 і обчислюють їх середнє циліндричних зразках в значній мірі обумовлюють значення d. Якщо величина 2s/d і (або) значення значення характеристик тріщиностійкості, зокрема d1 - d2 перевищує 0,08, то зразок відбраковувеличини критичного коефіцієнта інтенсивності 2 напружень К1С, які визначають після проведення ють. Крім цього, ріст тріщини в сталі при такому механічних випробовувань. Якщо збільшення нациклічному навантаженні може призвести до зміни вантаження циклу призводить до росту значень характеристик в'язкості руйнування сталі, що обукритичного коефіцієнта інтенсивності напружень мовлюється наклепуванням металу, який прилягає Кіс для сталей низької міцності, то величина К1С до вершини наведеної тріщини. Все це призводить для високоміцних сталей зменшується. Це поясдо спотворення істинних значень характеристик нюється тим, що в'язкість руйнування сталі залетріщиностійкості, зокрема величини критичного жить від поєднання її міцності та пластичності. коефіцієнта інтенсивності напружень, а також виЦиклічне тренування призводить до наклепування магає значних затрат часу на проведення механіметалу в зоні вершини тріщини, що супроводжучних випробовувань. ється підвищенням міцності і зниженням пластичВ основу винаходу поставлена задача: вдосності. Для високопластичних сталей низької міцноконалення способу нанесення осесиметричних сті деяке зниження пластичності не призводить до вихідних втомних тріщин на циліндричних зразках, крихкості матеріалу і зростання К1С обумовлюєтьпризначених для визначення характеристик тріся підвищенням міцності матеріалу. Високоміцні щиностійкості, шляхом проведення циклічного насталі мають низьку пластичність, тому навіть не 5 85519 6 значний спад пластичності призводить до суттєвої ни круговим жорстким згином визначаються з такрихкості металу і зниженя рівня К1C. Циклічне ких умов. тренування зразків, як правило, здійснюють при При нанесенні осесиметричної вихідної втомвеликих навантаженнях циклу, що дає можливість ної тріщини правильної круглої форми при підвиотримувати тріщини за мінімальний проміжок часу. щеному навантаженні циклу на першому етапі Проте, як слідує із вище наведеного, це придовжиною, що менше двох треті х від її необхідної зводить до спотворення вихідного рівня опору кінцевої величини призводить до отримання не розповсюдженню тріщини і викривленню конфігуосесиметричної вихідної втомної тріщини, а при рації кільцевої тріщини. Тому, щоб запобігти циклідовжині, що більша двох третіх - призводить до чному наклепуванню конструкційних сталей в проотримання спотворених значень характеристик цесі нанесення на них тріщин, з яким пов'язане тріщиностійкості внаслідок зміни фізикоспотворення вихідних значень характеристик трімеханічних властивостей металу в зоні вершини щиностійкості (в'язкості руйнування), а також тріщини. отримати кільцеві осесиметричні вихідні втомні Співвідношення навантажень циклу при нанетріщини правильної круглої форми, спочатку до сенні осесиметричної вихідної втомної тріщини на зразка прикладають підвищене навантаження ципершому і другому етапах Pfmax/Pfmi n повинно бути клу доти, поки не отримають тріщину довжиною, меншим від 2, оскільки в іншому випадку здійснющо дорівнює дві третіх її необхідної кінцевої довватиметься пластичне деформування металу зражини, потім знижують навантаження циклу до тазка в зоні вершини тріщини, що призведе до спокого рівня, що не впливає на подальше визначентворення отриманих значень характеристик ня характеристик тріщиностійкості і доводять тріщиностійкості. Співвідношення Pfmax/Pfmin повитріщину до її кінцевої довжини. нно мати значення більше від 1,7, інакше не заІнтенсивне циклічне тренування зразка на безпечиться як нанесення осесиметричних вихідпершому етапі прикладання підвищеного циклічноних втомних трі щин правильної круглої форми за го навантаження дозволяє нанести осесиметричну короткий проміжок часу, так і отримання неспотвовихідну втомну тріщин у правильної круглої форми рених значень характеристик тріщиностійкості довжиною, що дорівнює дві третіх від ЇЇ кінцевої (в'язкості руйнування) при статичному навантадовжини за невеликий проміжок часу. женні. На другому етапі циклічного тренування, з меСуть винаходу пояснюється кресленнями і фотою отримання істинних (достовірних) значень тографіями, де зображені: характеристик тріщиностійкості, в тому числі вели- на Фіг.1 - циліндричний зразок з кільцевим чини критичного коефіцієнта інтенсивності напрунадрізом для випробовувань на осьовий розтяг; жень К1C, нанесену на першому етапі осесиметри- на Фіг.2 - розріз І на Фіг.1; чну ви хідну втомну тріщину доводять дo кінцевої - на Фіг.3 - вигляд злому циліндричного зразка довжини при пониженому навантаженні циклу, що з осесиметричною вихідною втомною тріщиною не впливає в подальшому на визначення величини правильної круглої форми, нанесеною заявленим характеристик тріщиностійкості (в'язкості руйнуспособом, після випробовувань на осьовий розтяг; вання). - на Фіг.4 - вигляд злому циліндричного зразка Незважаючи на зниження навантаження цикз вихідною втомною тріщиною, нанесеною відомим лу, попередньо нанесена на першому етапі кільспособом [3], після випробовувань на осьовий розцева осесиметрична вихідна втомна тріщина рівтяг. номірно росте і на другому етапі, зберігаючи при Заявлений спосіб реалізують таким чином. цьому свою первісну правильну круглу форму. Циліндричний зразок з попередньо нанесеним Підвищене та понижене навантаження циклу кільцевим ініціюючим V-подібним надрізом (Фіг.1) визначається експериментальним або розрахунциклічно навантажують круговим жорстким (із заковим шляхом, при цьому їх співвідношення складаним прогином) згином на будь-якому із відомих дає: пристроїв для нанесення вихідних втомних тріщин з метою визначення характеристик тріщиностійкоPf max 1,7 <