ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение скорости распространения хрупкой трещины в листовых образцах из "Трещиностойкость стали " В ряде теоретических исследований, обзор которых представлен в т. 2, с. 521-621 работы [3], показано, что скорость распространения хрупкой трещины связана с сопротивлением ее движению, а экспериментально было установлено, что при увеличении скорости распространения трещины сопротивление ее движению снижается 1129]. Показано также, что при прочих равных условиях сталь с более вьюоким значением /(, , в частности, сталь, обработанная жидким синтетическим шлаком, имеет более низкую скорость распространения хрупкой трещины, что приводит к торможению и затем к остановке трещины при более низкой температуре по фавнению со сталью с меньшим значением [130]. Таким образом, показана связь между способом производства стали, ее сопротивлением распространению динамической трещины и скоростью движения хрупкой трещины. Надо полагать, что дальнейшие исследования Т1роцесса торможения хрупкой трещины позволят найти конкретные рекоменда-ци1 для предотвращения хрупких разрушений. [c.127] Существуют несколько методов определения скорости роста динамической хрупкой трещины [131], причем наибольшее распространение получили метод скоростного фотографирования и способ, основанный на разрыве проводников движущейся трещиной. Последний невозможно использовать для изучения торможения хрупкой трещины. [c.127] Ниже приведены результаты экспериментальных исследований по усовершенствованию метода скоростного фотографирования для возможности его применения на широко используемой в лабораторной практике установке по определению температуры остановки хрупкой трещины Тр) [128]. [c.127] Другой метод Синхронизации, который является основным, состоит в инициировании процесса за счет импульса, полученного от фоторегистратора в момент, согласованный с положением зеркала. Этот импульс вызывает фабатывание различных взрывных устройств, вызывающих, в свою очередь, начало процесса, в частности, начало движения трещины. И этот метод синхронизации съемки с процессом распространения трещины не может быть использован в разрабатываемом комплексе, поскольку испытательная установка должна быть размещена в отдельном помещении из-за возможности образования осколков при срабатывании взрывного устройства. [c.128] В установке для определения температуры Тр, рассмотренной в предыдущем разделе, инициирование хрупкой трещины осуществляется ударом маятника, падающего с постоянной высоты, по клину [128]. При таком способе возбуждения трещины положение маятника перед ударом должно быть согласовано с положением зеркала фоторегистратора, а положение зеркала - с моментом вспышки осветительных ламп. [c.128] При независимом по времени сбросе маятника от положения зеркала в фоторегистраторе синхронизирующий импульс может поступать в схему синхронизации в любой момент между двумя импульсами от зеркала. Тогда время между образованием синхронизирующего импульса и выдачей инициирующего импу ьса будет колебаться в пределах одного оборота зеркала. Это предположение было проверено экспериментально и подтверждено. При частоте съемки 120-10 и 240-10 кадров за секунду время задержки между синхронизирующими и инициирующим импульсом изменялось примфно на время оборота зеркала. Поскольку время съемки в фоторегистраторе СФР составляет лишь 1/8 от периода вращения зеркала, то ясно, что вероятность съемки в нужный момент при независимом сбросе маятника не превышает 0,125 . [c.129] Таким образом, анализ известных методов синхронизации времени съемки с временем протекания процесса показал, что ни один из них не может быть применен для регистрации скорости трещины в листовом образце, испытываемом на действующих в лабораториях установках по определению температуры остановки хрупкой трещины. [c.129] Необходимо было усовершенствовать систему синхронизации, предусмотренную в фоторегистраторе СФР, с тем, чтобы сброс маятника осуществлялся не самостоятельно и независимо от положения зеркала, а при заданном положении зеркала. [c.129] Рассмотрим некоторые моменты работы фоторегистратора СФР в самостоятельном, командном и ведомом режимах. При работе СФР в с а м остоятельномрежиме синхронизируются только подача инициирующего импульса (в нашем случае для освещения образца в нужный момент) и положение зеркала. Момент сброса маятника и, тем самым, процесс возбуждения трещины не могут быть связаны со съемкой, поскольку после замыкания пусковой кнопки СФР первый же импульс от зеркала (в данном режиме работы это — синхронизирующий импульс) вызывает инициирующий импульс, т.е. через время не больше, чем период вращения зеркала. Ни синхронизирующий,, ни инициирующий импульсы не могут быть использованы для сброса маятника, поскольку время падения маятника составляет около 0,8 с и возбуждение трещины произойдет значительно позже съемки. [c.129] При работе СФР в ведомом ре ж и м е инициирующего импульса от ведомой установки не подается, следовательно, не может быть осуществлено и освещение образца. [c.130] При работе СФР в командном режиме образование инициирующего импульса происходит только при получении извне синхронизирующего импульса, т.е. синхронизирующий импульс должен поступать в установку и не может быть использован для согласованного сброса маятника. Инициирующий импульс также не Может быть использован для этой цели из-за большого времени падения маятника. [c.130] Таким образом, наиболее подходящим режимом работы СФР 8 нашем случае является командный режим, при котором инициирующий импульс согласуется через синхронизирующий импульс с положением зеркала и каким-либо внешним явлением, в частности, с достижением маятником в процессе падения определенного положения. Необходимо только, чтобы синхронизирующий импульс поступал в схему синхронизации СФР в один и тот же момент, чтобы время между синхронизирующим и инициирующим импульсами не колебалось в пределах периода одного оборота зеркала. В схему управления фоторегистратором СФР бьши внесены изменения и введены дополнительные устройства. Из пульта управления СФР был выведен импульс, образуемый при замыкании датчика зеркала. Через блокирующее устройство, не допускающее прохождения импульса без нажатия пусковой кнопки, импульс поступает в преобразующее устройство, формирующее из пфвоначального импульс заданной амплитуды и протяженности, затем преобразованный импульс поступает в исполнительный механизм, осуществляющий сброс маятника. Таким образом, сброс маятника происходит в предела с разброса электрических характеристик промежуточных устройств в одно и то же время относительно заданного положения зеркала. [c.130] При своем движении маятник в определенном месте замыкает контакты, возникающий при этом импульс поступает в схему синхронизации СФР, после чего выдается инициирующий импульс. [c.130] Поскольку время образования трещины для каждого материала неизвктно, то заранее невозможно рассчитать время подачи и синхронизирующего импульса и расположение контактов, от замыкания которых образуется синхронизирующий импульс. Кроме того, 1 1еиз-вестно время прохождения синхронизирующего импульса в схеме синхронизации и время формирования инициирующего импульса, а также время поджига осветительных ламп. Хотя указанные времена, видимо, являются небольшими, они. должны быть известны для предварительного расчета необходимого опережения подачи синхронизирующего импульса. Поэтому положение контактов, определяющее опережение подачи синхронизирующего импульса относительно зарождения трещины, определяют экспериментально. [c.130] Рассмотрим порядок проведения эксп имента по определению скорости распространения хрупкой трещины в листовом образце. Образец с припаянными термопарами охлаждаете жидким азотом, пропускаемым через холодильники. После достижения заданной температуры в состояние готовности приводится вся схема регистрации. Вводится маятник и образец нагружается заданной нагрузкой точно устанавливается заданная скорость вращения зеркала фоторегистратора и одновременно на потенциометре КСП-4 проводится запись распределения температуры в образце. После этого нажатием пусковой кнопки приводится в действие система автоматической регистрации скорости распространения трещины. Открывается затвор СФР импульс от датчика зеркала, пройдя через блокирующее и преобразующее устройства, вызывает срабатывание исполнительного маятника и осуществляет, тем самым, сброс маятника. Маятник при своем движении замыкает контакты, и полученный в результате этого импульс поступает в блок синхронизации СФР, где при совпадении синхронизирующего импульса и импульса от датчика включается схема образования инициирующего импульса. Одновременно при своем дальнейшем движении маятник наносит удар по клину, в результате, чего в образце возбуждается трещина. В это время инициирующий импульс поджигает осветительные лампы импульсного действия и происходит съемка образца. [c.131] Целью скоростного фотографирования является получение последовательных во времени изображений трещины. Для определения скорости трещины необходимо, чтобь изображения трещины на отдельных кадрах были достаточно четкими. Чтобы определить скорость трещины, измеряют ее длину от какой-либо характерной точки до конца. Очевидно, чем контрастнее выглядит вфшина трещины, тем меньше погрешность в определении скорости трещины. При увеличении освещенности фотографируемого объекта при прочих равных условиях контрастность изображения трещин на светлом фоне защй-щенной поверхности образца должна возрастать. Поэтому, в экспериментах использовались газоразрядные импульсные лампы ИФК-2000, имеющие наибольшую энергию вспышки и амплитуду силы света из всех выпускаемых отечественной промышленностью импульсных ламп. При этом время горения ламп ИФК-2000 не превышает 4 10 с, что обеспечивает однократное экспонирование пленки при частоте съемки 120-10 кадров за секунду. [c.131] Полученные снимки тормозящейся трещины показывают, что процесс торможения происходит в относительно более продолжительный срок по сравнению с ее распространением. По оценке время распространения трещины в образце занимает (0,1-Ю,2)с, процесс торможения продолжается не менее 0,5 10 с, т.е. продолжительнее более чем в 3—5 раз. Естественно, что при более длительном времени развития трещины создаются благоприятные условия для релаксации напряжений в вершине трещины, что в свою очередь приводит к возрастанию сопротивления движению трещины. [c.134] Таким образом, было установлено, что съемка трещины в непрозрачном образце в проходящем свете с помощью скоростного фоторегистратора дает более четкое и резкое изображение ее, чем съемка в отраженном свете. При этом отпадает необходимость в дорогостоящей Операции доведения поверхности крупногабаритного образца до sepKaniiHoro состояния. Все это позволяет рекомендовать рассмотренный способ при скоростной фоторегистрации распространяющихся трещин. [c.135] Вернуться к основной статье