Методы измерения остаточных напряжений

Рис. 8.1. Классификация методов измерения остаточных напряжений

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ [c.179]

Вместе с тем приведенный анализ методов показывает, что использова-1ше проволочных преобразователей сопротивления является наиболее перспективным методом измерения остаточных напряжений в литой эпоксидной изоляции, так как в этом случае появляется возможность определения напряжений в литой изоляции любой формы. [c.72]

Большинство рассмотренных экспериментальных методов измерения остаточных напряжений применимо либо для определенной номенклатуры герметизированных изделий, либо для изоляции простой конфигурации. Поэтому была предпринята попытка разработки экспериментальных методов определения остаточных напряжений в литой изоляции любой конфигурации. Эта задача решалась в двух направлениях. [c.72]

Существуют различные физические методы измерения остаточных напряжений — рентгеновский, магнитный, ультразвуковой, однако наиболее распространенными являются механические методы, основанные на измерении деформаций и перемещений при разрезке Металла и освобождении его от напряжений [1]. В простейшем случае остаточные напряжения предполагаются одноосными. В этом случае размер базы измерения выбирается большой —до 100 мм (рис. 4.13,6). После начальных замеров с двух сторон пластины ее разрезают на полоски, ширина кото- [c.91]

Магнитоупругий метод определения остаточных напряжений основан на зависимости магнитной проницаемости объема металла от значения действующего в данном объеме остаточного напряжения. Этот метод можно использовать лишь для металлов, обладающих магнитными свойствами. Достоверные результаты получают при измерении остаточных одноосных напряжений в основном металле сварного соединения. Применение этого метода для определения остаточных напряжений в шве и околошовной зоне может приводить к заметным погрешностям. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость в шве и околошовной зоне после сварки изменяется по сравнению с ее значением до сварки не только под действием возникших остаточных напряжений, но и вследствие изменения химического состава шва, роста зерна, изменения структуры околошовной зоны и других явлений. [c.424]

Ультразвуковой метод определения сварочных остаточных напряжений основан на зависимости скорости распространения ультразвуковой волны в металлах от напряженного состояния в них. Измеряют скорости распространения ультразвука на отдельном участке металла до сварки и после сварки, и по изменению скорости судят о значении остаточного напряжения. При измерении остаточных напряжений в шве и околошовной зоне неоднородность свойств может приводить к погрешностям результатов. Положительным свойством данного метода, так же как магнитоупругого, следует считать мобильность проведения экспериментов, не требующих больших подготовительных работ. [c.424]

Рентгеновские методы исследования остаточных напряжений основаны на определении расстояния между кристаллографическими плоскостями, т. е. деформации кристаллографической решетки, с помощью измерения угла отражения луча. Остаточные напряжения этим методом можно определить с невысокой точностью и только в тонком поверхностном слое. Для рентгеновских методов исследования остаточных напряжений характерны большая трудоемкость и высокая стоимость проведения эксперимента. [c.424]

Рентгенографический метод является единственным методом, позволяющим определять остаточные напряжения без разрушения детали, а также при исследовании остаточных напряжений 2-го рода. Кроме того, он позволяет определять остаточные напряжения при небольшой базе измерения, что особенно ценно при измерении остаточных напряжений с высоким градиентом распределения. Недостатками метода являются применение дорогого и сложного оборудования определение остаточных напряжений только в поверхностных слоях изделия пригодность метода только для металлов, дающих достаточно отчетливые дифракционные линии. [c.216]

При попытке рентгенографического измерения остаточных напряжений закаливающейся стали исследователи встречаются со следующими трудностями. Наличие закалочных структур вызывает при обратной съемке сильное размытие линий рентгенограмм, что делает невозможным изменение расстояний между ними. Для того, чтобы сделать рентгенографический метод измерения остаточных напряже- [c.217]

Таким образом, можно утверждать, что принятый метод обработки столбиков для измерения остаточных напряжений дает удовлетворительную точность, характеризуемую средней арифметической погрешностью = —0,3 кгс/мм и средней квадратической ошибкой о ,р = 2 кгс/мм. [c.26]

Впервые количественное измерение внутренних напряжений было сделано русским артиллерийским инженером Н. В. Калакуцким, который в 1887 г. опубликовал монографию Исследование внутренних напряжений в чугуне. и стали . Он разработал метод определения остаточных напряжений в орудийных стволах. Разрезая диски на ряд концентрических колец, Н. В. Калакуцкий определял при помощи прибора собственной конструкции деформации диаметра колец, возникающие после их разрезки. Затем по эТим деформациям он подсчитывал остаточные напряжения. Сначала Н. В. Калакуцкий сразу разрезал диск на несколько колец, затем стал постепенно отрезать по одному кольцу и дополнительно измерять диаметр остающегося диска. При этом отдельные концентрические кольца разрывались в двух-трех местах, что бесспорно доказывало наличие в них внутренних (остаточных) напряжений. [c.76]

Глубина наклепанного слоя, в зависимости от давления на ролик, определялась на косых срезах по микротвердости Н и приведена на фиг. 74. Измерение остаточных напряжений первого рода проводилось рентгеновским методом. [c.139]

В последующие годы исследования остаточных напряжений в основном сводились к развитию методов их измерения. В 1929 г. Г. Н. Аксенов впервые теоретически установил возможность использования рентгеновского метода для измерения остаточных напряжений. [c.270]

Для исключения поступления в эксплуатацию поршней с литейными дефектами необходимо проверять их ультразвуковым или рентгеновским методом. Поршни, поступающие в эксплуатацию, должны иметь минимальный уровень внутренних напряжений, что достигается усовершенствованием режимов термообработки. На Пензенском дизельном заводе для контроля термообработки юбок поршней дизеля Д49 внедрено выборочное измерение остаточных напряжений. [c.197]

Измерение остаточных напряжений каждой серии образцов производилось тремя методами, а полученные результаты сопоставлялись между собой. [c.179]

Шумовые сигналы при непрерывном изменении намагниченности были обнаружены в 1919 г. физиком Г. Баркгаузеном и названы эффектом Баркгаузена . Причиной эффекта Баркгаузена являются различные неоднородности в ферромагнитных материалах (инородные включения, дислокации механические, в том числе остаточные напряжения и т.п.), которые препятствуют перестройке магнитной структуры. С помощью эффекта Баркгаузена могут быть определены микротвердость, структура материала, дефекты ПС (прижоги, обезуглероженные области, области на грани разрушения и т.п.), а также остаточные напряжения. Напряжения сжатия уменьшают амплитуду шумового сигнала, а напряжения растяжения - увеличивают. Для количественной оценки остаточных напряжений проводится предварительная тарировка прибора на специальном образце, материал которого, его микроструктура, технология изготовления, свойства ПС должны быть такими же, как у исследуемой детали При несоблюдении этого условия возможны существенные ошибки в результатах измерения остаточных напряжений. Толщина ПС, в котором могут быть измерены остаточные напряжения методом шумов Баркгаузена, определяется магнитной проницаемостью исследуемого материала, частотным диапазоном шумового сигнала и находится в пределах от 0,005 мм до 2,0 мм. Изменяя частоту спектра шумов Баркгаузена можно определить остаточные напряжения на разных глубинах от поверхности. [c.72]

Рассмотрим существующие методы определения остаточных напряжений, а также возможность их применения для отыскания остаточных напряжений в литой эпоксидной изоляции. Наиболее известными и распространенными в практике измерения остаточных напряжений являются механические, рентгеновский и оптический методы. [c.66]

Рис. 4 13. Измерение остаточных напряжений методом разрезки пластины-а —распределение продольных остаточных напряжений по ширине пластины б — разрезка иа продольные полосы при определении одноосных напряжений в — разрезка на поперечные полосы г — разрезка иа клетки 2Ь —ширина зоны пластических деформаций Б — база измерения I — ширина полосы

Существуют экспериментальные методы определения остаточных напряжений рентгеновский, магнитный, ультразвуковой и механические. Чаще используют механические методы, которые основаны на измерении деформаций металла при освобождении его от остаточных напряжений. Сварочные напряжения определяют, например, для анализа напряженного состояния при исследовании выносливости соединений, сопротивляемости разрушению при наличии трещин, коррозионной стойкости, а также в целях установления эффективности использованных методов снижения собственных напряжений при сварке, после сварки или термической обработки и для определения усадки и возникающих при этом перемещений. В качестве измерительных преобразователей перемещений часто используют механические приборы и тензорезисторы, значительно реже — индуктивные и пневматические преобразователи. Рассмотрим пример определения одноосных остаточных напряжений Ох в сварной [c.198]

Остаточные напряжения определяют как физическими (рентгеновским [246], ультразвуковым [48]), так и механическими методами, основанными на разрезке металла и освобождении его от напряжений или на измерении деформаций (перемещений) до и после сварки конструкции [214]. [c.269]

Экспериментальное исследование изменчивости остаточных напряжений под воздействием внешних нагрузок до недавнего времени осложнялось тем, что не было надежного неразрушающего метода их измерения. С помош,ью датчиков сопротивления (т. е. разрезки изделия или образца) их можно измерить только один раз. Положение сугцественно изменилось после разработки Институтом электросварки имени Е. О. Патона АН УС(]Р совместно с Институтом механики АН УССР неразрушаюш,его ультразвукового метода измерения остаточных напряжений и создания соответствующего прибора [1]. Этот метод позволяет определить осредненную по толщине изделия или образца остаточную напряженность в любой точке с такой же точностью, как и в случае разрезки. При многократном измерении остаточных напряжений представляется возможным описать кинетику их изменения под влиянием тех или иных внешних воздействий [2, 3], а также определить уровни установившихся остаточных напряжений в зонах концентраторов. [c.184]

Описывается применение неразрушающего ультразвукового метода измерения остаточных напряжений, возникающих после сварки. Приведены результаты исследования влияния остаточных напряжений на усталостную прочность и тре-щиностопкость сварных соединений. [c.428]

Остаточная напряженность деталей машин, порождаемая условиями термической обработки, усадочными явлениями при сварке и отливанип, а также процессами унрочнеш Я поверхностного слоя и отделочных опера-ци , является существенным фактором их сопротивления усталостному и хрупкому разрушению. Усовершенствование методов измерения остаточных напряжений путем применения электрических методов измерения нолей плоской деформации, а также исследование их влияния на прочность при переменных напряжениях и в хрупких состояниях позволили обосновать [c.40]

Возможности рентгеноструктурного анализа машиностроительных материалов не исчерпываются методами, рассмотренными в справочнике. В настоящее время разработаны методы измерения остаточных напряжений и де-формвций, числа и распределения дислокаций, размеров, формы и преимущественной ориентировки кристаллов [I, 2, 8, 9]. Некоторые данные для их применения приведены в справочнике [3], Примеры применения рентгеноструктурного анализа для контроля существующих методов упрочнения машиностроительных материалов и разработки новых методов упрочнения термомеханической обработки, обработки лучами лазера и ударными волнами) приведены в работах [5, 7]. [c.4]

Рассмотренный метод определения остаточных напряжений в пле.чка.х дает стабильные результаты. Измерения (7,. для систем, изготовленных в одинаковых ус.гювиях, отличаются не более чем на 5—10%, а точность измерения составляет 5 %. [c.118]

Группа советских ученых занималась исследованием механических свойств металлов и сплавов. Среди них почетное место занимает действительный член АН УССР Н. Н. Давиденков, опубликовавший ряд замечательных работ по актуальным вопросам металловедения, в частности Измерение остаточных напряжений в трубах (1931 и 1935 гг.). Большое число работ по прочности и пластической деформации было проведено действительным членом АН УССР С. В. Серенсеном, чл.-корр. АН СССР И. А. Одингом, доктором техн. наук И. В. Кудрявцевым и др. Много научно-исследовательских работ по изучению механических свойств железнодорожных изделий (рельсов, вагонных осей, бандажей, пружин) было опубликовано проф. Н. П. Щаповым. Помимо этого он много работал по исследованию механизма пластической деформации металлов и по методике определения механических свойств стали. Проф. Я. Б. Фрицман известен как автор многих исследований по теории прочности и методам механических испытаний металлов. [c.189]

Предложенный Д. М. Шуром так называемый силовой метод определения остаточных напряжений не требует измерения деформаций детали и использования приближенных (основанных на законе Гука) зависимостей между напряжениями и деформациями. Нет также необходимости знать модуль упругости материала детали, в которой измеряются остаточные напряжения. Но этот метод применим только к деталям правильной геометрической формы. Сущность его состоит в следующем после удаления некоторой части детали и деформации ее вследствие нарушения равновесия остаточных напряжений к последней прикладывают внешнюю нагрузку, возвращающую детали ее прежние размеры и форму. По величине внешней нагрузки нетрудно определить и остаточные напряжения, существовавшие до нарушения целостности детали. [c.216]

Определение остаточных напряжений на основе измерения коэффициентов интенсивности напряжений в вершинах создаваемых трещин с применением фотоупругих покрытий. Разработана методика определения остаточных напряжений в деталях на основе измерения с применением фотоупругих покрытий коэффициентов интенсивности напряжений А /и K j в вершинах создаваемых трещин. Представлены метод расчета остаточных напряжений по полученным зависимостям (5) hKjj (S) для деталей различной формы (S - линия распространения трещин) и анапитические зависимости для случаев, когда деталь может рассматриваться как бесконечная плоскость с краевой трещиной. Для деталей произвольной формы расчет остаточных напряжений проводится численным методом. [c.122]

Метод определения напряжений является приближенным и принят для измерения остаточных напряжений в осесимметричных телах. В основу расчета положена деформация кольца, вырезанного из тела поковки. Кольцо имеет сечение 25x25 мм. Поверхность поковки в том месте, откуда будут вырезаны кольца, обрабатывают не грубее V7 это необходимо для производства точных замеров [95, 123]. [c.438]

Для проверки погрешности измерения остаточных напряжений методом механической обработки столбиков были замерены остаточные напряжения в образце из стали 20ГСЛ, который был отожжен при температуре 880° С, что, по-видимому, должно привести практически к полному снятию остаточных напряжений. [c.25]

Для всесторонней проверки релаксации напряжений при 7ч= е-превращении в железомарганцевом сплаве Г20С2, в зависимости от температуры нагрева, величины заданного напряжения и исходной обработки, авторами работы [24] были применены следующие методы измерение остаточной деформации предварительно напряженного бруса равного сопротивления (кольцо Одинга) определение напряжений путем послойного травления пластин закаленных от разных температур измерение остаточной деформации пластин, вваренных в жесткий контур и подвергнутых высокотемпературному нагреву тензометрирование сварного соединения после его разрезки на элементы. Исследование сплава Г20С2 проводили в сравнении с ау-стенитной сталью ЮЗ [2, 4, 162]. [c.141]

Необходимо отметить, что реитгенаграфический метод яв ляется единственным достаточно чувствительным методам, приме-. Н5Гемым для измерения остаточных напряжений. Этим методом можно измерять напряжения на малых участках (порядка и экспериментально решать такие задачи, как определение оста-точ,ных (напряжений в сварных соедянениях, степеии и характера деформаций и напряжений в наклепанных зонах, напряжения концентрации т. п. [c.7]

И Эспи ), которые улучшили этот метод расчета Хейна для осесимметричных случаев. Другой метод, также основанный на принципе удаления материала, был предложен Розенталем и Нортоном ), которые использовали электрические датчики деформации. Эти авторы применили также для измерения остаточных напряжений на поверхностях дифракцию рентгеновских лучей, что не требует рассечения испытуемых образцов ). [c.526]

Влияние остаточных напряжений и скорости нагружени на прочность твердых тел ). Как известно, остаточные напряжения )-существуют в телах независимо от внешних воздействий (силовых и температурных) и возникают вследствие неоднородности линейных или объемных деформаций в смежных объемах материала. В соответствии-с размерами последних различают макро-, микро- и ультрамикроскопиче-ские напряжения (напряжения первого, второго и третьего рода). Первые научные исследования по остаточным напряжениям принадлежат X. Родману (1857 г.), И. А. Умнову (1871 г.) и Н. В. Калакутскому (1887 г.), которые впервые предложили метод измерения внутренних напряжений. Однако эти работы долгое время оставались незамеченными, и только с двадцатых годов нашего века было обращено серьезное внимание на изучение вопросов, связанных с внутренними напряжениями. [c.460]

Измерение остаточных напряжений в образцах производилось методом разрезки по показаниям датчиков сопротивления, наклеенных в среднем поперечном сечении образцов с обеих поверхностей. База датчиков была равна 10 мм. Эпюры остаточных напряжений были подобны указанным на фиг. 56. Для данного случая средние остаточные напряжения на этой базе в районе надрезов были следующими для серии Ш = 1750 кг см для серии НС = —2200 кг см для серии НК Оогт = 1100 кгкм для серии Р = 1500 кг/см . [c.104]

Величина остаточных напряжений для изделий, пускаемых в производство, обычно не должна превышать 5 кГ1мм . Совершенно ясно, что при создании принципиально новых сварных конструкций, особенно до накопления опыта их эксплуатации, является необходимым получение данных о величине остаточных напряжений в изготовленных конструкциях. Поэтому значительный интерес в общей проблеме исследования остаточных напряжений, особенно для практических целей, представляет вопрос о методах, с помощью которых можно было бы произвести количественное измерение остаточных напряжений первого рода сварных конструкций. Возможность определения величины остаточных напряжений позволит не только корректировать технологический процесс их сварки и термообработки, но и увеличит возможности определения надежности и долговечности сварных конструкций в условиях эксплуатации. [c.178]

До настоящего времени еще не создан действенный метод определения остаточных напряжений первого рода в крупных изделиях. Применение для этой цели способа отрезки колец, широко приме-Н5Нвщегося для намерения остаточных напряжений, является неприемлемым для крупных изделий. Измерение напряжений на образцах свидетелях весьма громоздко и не всегда может быть достаточным для оценки напряженности сварных соединений в крупных сварных конструкциях. С. О. Цобкало и Д. М. Васильев [31], М. М. Писаревский [32] и А. А. Гликман для измерения деформации, наступающей при разгрузке (путем осверливания) исследуемого участка ог действия остаточных напряжений, имеющихся в крупном объекте, применяли проволочные датчики сопротивления. Экспериментально установлена целесообразность применения этого способа для крупных поковок, если градиент напряжений незначителен. [c.179]

С целью проверки возможности применения электротензометрии для оценки напряженности сварных конструкций нами были изготовлены специальные сварные образцы, на которых производилось измерение остаточных напряжений тремя методами [c.179]

Измерение остаточных напряжений методом полосок. Как известно, метод полосок заключается в том, что исследуемая напряженная область размечается на ряд параллельных узких полосок и сравниваются их данные в исходном состоянии и после разрезки. Для измерения напряжений из толстостенного сварного соединения были вырезаны темплеты размером 25x200x200 мм (вершина шва удалялась). На внешней необработанной поверхности у обоих торцов перпендикулярно к шву размечались полоски шириной [c.180]

Измерение остаточных напряжений методом последовательного сострагивания слоев. По это му методу верхняя грань пластины (фиг. 68 ) размечается на полоски шириной по 5 мм, параллельно сварному шву. Крайняя левая полоска полируется, и на ней в точках А, Б и В, лежащих приблизительно на одной прямой, ставится опечаток алмазной пирамидой при нагрузке 30 кГ. Точка Б делит расстояние АВ пополам, на микроскопе УИМ-21 измеряется расстояние точки Б от линии АВ по пересечениям диагоналей отпечатков. При состраги-вании грани Р вследствие перераспределения напряжений происходит искривление противоположной грани. Допускается, что искривление происходит по кривой, близкой к окружности. Стрела прогиба определяется как изменение расстояния точки Б от линии АВ. Вычисление продольных остаточных напряжений производится по следующему соотношению [c.180]

Если дробеструйная обработка позволяет получить наклеп глубиной не более 0,7 Мм, то при обработке пучком проволоки глубина может составлять свыше 2 мм. Твердость поверхностного слоя пластины из стали СтЗ в результате упрочнения повышается с НУ163 до НУ230. Измерения остаточных напряжений методом послойной строжки через каждые 0,5 мм с последующим замером прогиба пластины показали, что эти напряжения достигают 32 кгс/мм, а зона их залегания свыше 2 мм [10]. [c.132]

Рис. 4.14. Измерение остаточных напряжений у поверхности массивного тела методом рас-с-верлнвания отверстия или углубления кольцевой канавки dx, d2. з, < 4 — последовательное увеличение диаметра отверстия 1, 2, и — увеличение глубины канавки Б — базы измерения перемещений

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...