ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ударное растяжение цилиндрического образца с кольцевой трещиной из "Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов " Для измерения параметров разрушения материала при ударном нагружении применяют различную измерительную аппаратуру. Она должна удовлетворять таким требованиям, как достаточная стабильность, чувствительность, а также необходимое быстродействие [21]. [c.164] Для регистрации нагрузок и деформаций при ударном нагрун е-нии необходимо применять безынерционные датчики и осцилло-графические регистрирующие устройства. Наиболее простые и совершенные для этой цели датчики — проволочные тензометры сопротивления, однако они обеспечивают небольшие уровни электрических сигналов и поэтому требуют применения электронных усилителей с большим коэффициентом усиления. Такие датчики пригодны для серийного эксперимента, не требующего повышенной чувствительности измерительной оснастки. Для более прецизионных экспериментов целесообразно применять высокочувствительные полупроводниковые датчики. [c.164] С учетом вглшеизложенного для регистрации параметров разрушения при ударных испытаниях образцов различных размеров и обеспечения надежных измерений диаграмм разрушений были созданы [94, 102] специальные установки на базе маятниковых копров мощностью 5 30 и 75 кГ м. Общий вид установки представлен на рис. 68. Она состоит из следующих узлов маятникового копра 1, электронного двухкоординатного осциллографа 5, датчика нагрузки 2, фотоэлектрического датчика деформации 3 и блока питания 4. В разработанной конструкции испытательной установки использованы высокочувствительные полупроводниковые датчики, которые не требуют дополнительного усиления. Электрический сигнал от датчика нагрузки воздействует на горизонтальную пару пластин 7 осциллографа 5, которая развертывает силовой импульс в вертикальной плоскости. [c.165] Во многих случаях возникает необходимость записывать диаграмму разрушения в координатах нагрузка — время с целью учета влияния инерционных факторов. Поэтому была разработана электронно-осциллографическая установка, позволяющая осуществлять синхронную запись нескольких параметров (входных сигналов) в их взаимосвязи [94]. Для усиления первичной информации от датчиков нагрузки (проволочных тензометров сопротивления) была использована схема усилителя типа 1УТ-401А, которая обеспечивает необходимую полосу пропускания сигнала с малым уровнем собственных шумов. [c.166] Для осуществления записи диаграммы перемещение — время (/ — т) синхронно с двумя предыдущими диаграммами усиленный сигнал перемещения параллельно подается на вход осциллографа 3, на экране которого записывается график движения молота. Визуальное наблюдение сигналов статической тарировки осуществляется на осциллографе ЭО-7, на отклоняющие пластины которого поступают сигналы с отклоняющих пластин осциллографа 2. [c.167] Установка создана на базе современной отечественной элект-ронно-осциллографической аппаратуры, и, следовательно, ее технические показатели определяются техническими характеристиками применяемой аппаратуры. Изучать осциллографируемые процессы можно визуальным наблюдением и фотографированием. При соответствующей коммутации входных и выходных сигналов в установке (см. рис. 70) можно осуществлять синхронную запись следующих диаграмм нагрузка — время (Р — т), нагрузка перемещение (Р — /), перемещение — время (/ — т) и визуальное наблюдение сигнала при статической тарировке. Общий вид установки показан на рис. 71. [c.167] Описанная установка может быть применена также для регистрации параметров разрушения при ударном растяжении цилиндрических или другой формы образцов. Для реализации ударного растяжения цилиндрического образца на рис. 74 представлена конструкция необходимого приспособления [97]. [c.168] Указанное захватно-нагружающее устройство (рис. 74) вместе с образцом может быстро и удобно извлекаться или устанавливаться в молоте, а также охлаждаться в термостате до необходимой температуры. Более подробное описание приспособления, а также техника осуществления ударного растяжения изложены в следующем параграфе. [c.168] Таким образом, анализ параметров разрушения при ударном нагружении на основании записанных диаграмм разрушения может дать ценную дополнительную информацию о склонности материала к хрупкому разрушению. [c.171] На основании предложенной в параграфе 2 гл. VI методики [95] подготовка цилиндрического образца с кольцевой трещиной к испытанию практически легко реализуема в лабораторных и заводских условиях. Испытание на ударное растяжение таких образцов можно осуществить на стандартных копрах (МК-5, МК-30 и др.), если дооборудовать молот копра так, как это предложено в работах [97, 99] (см. рис. 74—76). [c.173] Рассмотрим методику испытания и устройство для ее реализации. Конструкция приспособления, для реализации ударного растяжения цилиндрического образца с кольцевой трещиной показана на рис. 80 и состоит из следующих узлов [97] молота двух захватов 2 и 7, поперечной траверсы 5, цилиндрической пружины 4, кольца 5 и сферической гайки S. Образец б крепится с помощью захватов в отверстии, высверленном в корпусе молота. Для устранения перекосов и с целью самоцентровки образца захваты устанавливаются с некоторыми зазорами и предусмотрены сферические поверхности захватов. Образец с захватом 2 вставляют со стороны прорези молота в отверстие и закрепляют сферическим захватом 7. Между захватом 7 и корпусом молота может помещаться динамометр 9 (см. рис. 74), дающий возможность измерять нагрузку при ударном разрушении образца. В процессе пролета молота поперечная траверса ударяется об опоры копра, образец разрушается, а на шкале копра фиксируется работа, затраченная на его разрушение. Если подсоединить датчик нагрузки к электронно-осциллографической аппаратуре, можно измерить разрушающую нагрузку при ударном разрушении образца (см. параграф 1 настоящей главы). [c.173] Проведенные ниже экспериментальные исследования по определению критической температуры хладноломкости путем ударного растяжения цилиндрических образцов с кольцевыми треш,инами показывают, что данный метод является простым и эффективным средством оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению. Поэтому указанный метод может быть рекомендован для широкого использования. [c.174] Существенное влияние на склонность к хрупкому разрушению стали оказывает ее химический состав, в частности содержание углерода. Повышение содержания углерода в сталях резко понижает ударную вязкость образцов как в отожженном и нормализованном, так и в термически улучшенном состоянии. [c.174] Для сталей с повышенным содержанием углерода становится затруднительным определение критических температур хладноломкости по изменению ударной вязкости образцов Менаже в зависимости от температуры испытания [223] (рис. 81). [c.175] Эти материалы подвергнуты детальному исследованию для оценки склонности их к хрупкому разрушению при ударном изгибе с учетом влияния глубины трещины и записью параметров разрушения этих материалов при ударном изгибе (см. параграф 4 настоящей главы), Влияние металлургических факторов на хладноломкость стали. В последние годы была показана возможность повышения хладо-стойкости сталей за счет совершенствования процессов конечного раскисления [151—15о1. Проиллюстрируем это на примере [23, 50, 109] конечного раскисления стали 45Л. Сталь выплавляли в 5-тонной дуговой печи. После предварительного раскисления ферромарганцем и ферросилицием металл выливали в стопорный ковш. Раскислители (алюминий, силикокальций и ферроцерий) вводили в 350-килограммовые заливочные ковши, которые наполняли металлом из стопорного ковша. Это позволило исключить влияние посторонних факторов (химсостава, температуры и др.) и получить металл, отличающийся только вариантом конечного раскисления, обеспечивающего разные уровни его газонасыщен-ности, механические свойства и хладостойкость. [c.178] От каждого варианта отбирали литые образцы (ГОСТ 977—65) для определения механических свойств металла. Состав раскис-лителей и уровень газонасыщенности стали при различных вариантах конечного раскисления представлены в табл. 14. Сталь, раскисленная только марганцем и кремнием, а также присадками алюминия 0,02%, имела наиболее высокий уровень газонасыщенности. Присадка алюминия 0,1%, обеспечивающая содержание в стали 0,045% спектрально определяемого алюминия, является оптимальной с точки зрения газонасыщенности. Дальнейшее снижение газонасыщенности получили при комплексном раскислении стали алюминием совместно с силикокальцием и ферроцерием. [c.178] Наиболее низкий уровень газонасыщенности имела сталь после трехкомпонентного раскисления алюминием, силикокальцием и ферроцерием. [c.179] Неметаллические включения, В стали, раскисленной только ферромарганцем и ферросилицием, неметаллические вклюЧейия представляли собой сульфиды, оксисульфиды и силикаты, дез о-риентироваино расположенные в металлической матрице. Сульфиды имели глобулярную или близкую к ней форму (тип I). При критических концентрациях в стали алюминия (присадка 0,02 %) сульфиды в виде пленок располагались по границам зерен (тип И). Появлялись остроугольные включения корунда. Более высокие концентрации алюминия в стали (вариант 3) существенно меняли природу и характер расположения неметаллических включений. При этом сульфиды имели угловатую форму (тип III) и произвольно располагались в металлической матрице. [c.179] После присадки силикокальция существенно изменялся характер включений. Остроугольные кристаллические включения корунда оказались внутри глобулярных сульфидных оболочек. Таким образом, присадка силикокальция способствовала переходу включений из типа III в тип I. [c.179] Вернуться к основной статье