OS 272642 B1
Vynález sa týká zariadenia pře súčasné hodnotenie odolnosti telies proti únavě atečeniu, pře ktoré rieší konštrukčné usporiadanie súčasného zaťažovania Sašovo premen-livým mechanickým zaťažením pri posobení statického mechanického zaťaženia pri zvole-né j teplota, ako aj automatizáciu riadenia a vyhodnocovania metaní, V mnohých zariadeniach, ako sú spal'ovaeie turbíny, sá niektoré súSasti zaťažovanésúčasne Sašovo premenlivým mechanickým namáháním, teda na únavu a statickým zaťaženímpri teplotách až do 0,9 teploty topenia materiálu telesa, teda na teSenie, Doposial' savykonávajú skúšky na únavu telies a skúšky únavy telies pri zvýšených alebo vysokýchteplotách oddelene od skúšok tešenia telies, na rozdielnych zariadeniach. Ani jedenspSsob zaťaženia však nerespektuje Sašovo súčasné posobenie zaťazovania na únavu a te-Senie. Z toho vyplývá, že sa nehodnotí skutoSná reakcia materiálu na zložené namáhanie.Skúšky únavy pri obvyklých frekvenciách zaťažovania, napr, 20 Hz, vyžadujú dlhý SaB za-ťažovania na zÍBkanie celej únavovej křivky, Skúšky tešenia pri obvyklých postupoch tr-vajú napr, až 1 000 h. Skúšky pri obvyklých podmienkach sú teda dlhodobé, šo vyžadujevysokú spotřebu energie, pracovných sil a podlahových ploch skúšobní. Informativněskúšky pri súšasnom posobení únavy a teSenia preukazujú významné skrátenie Sasu do lo-mu telies a zvýšenie rýchlosti tešenia, šo skracuje životnost telies. Pri skúškach úna-vy aa registruje počet cyklov zaťažovania do lomu pri pSsobení zvolenej amplitúdy napa-tia pri skúškach teSenia sa hodnotí časová změna predíženia telesa, Si už z hlediska rýchlosti tešenia alebo Sasu lomu. Z toho vyplývá, že pri súšasnom zaťažovaní na únavua tešenie je nutné registrovat amplitúdu napatia, počet cyklov posobenia proměnlivéhozaťažovania, teplotu, velkost’ statického zaťaženia a Sas teSenia. To vyžaduje přítom-nost operátora pre nastavenie parametrov skúšania, priebežné zapisovanie veličin, úpra-vy parametrov v procese skúšania a pre kvantifikáciu zmien rušné číselné alebo grafickéspracovanie výsledkov meraní.
Uvedené nedostatky odstraňuje zariadenie pre súčasné hodnotenie odolnosti teliesproti únavě a tečeniu podlá vynálezu, pozostávajúce žo zaťažovacieho trna, pece, zaťa-žovacieho zariadenia, meracích, registrašných a vyhodnocovacích jednotiěk ktorého pod-statou je, že zaťažovací trn je tvořený dvojicou proti sebe uložených predlžovacích vl-novodov spojených s fconcentrátormi, ktoré sú spojené s piezokeramickými meničmi. Přitomdízka všetkých častí je celočíselným násobkomA/2, kde A je vlnová dlžka vlnenia sfrekvenciou f, Zaťažovací trn je v hornej časti opatřený snímašom amplitúdy výchylkya je opretý o rám zariadenia prostredníctvom polgulového ložiska v poloho Ά /4 koncen-trátora a dolná část zaťažovacieho trna je spojená s přenosovým šlenom, ktorý je opat-řený snímašom predíženia a je upevněný do pákového mechanizmu s premenlivým závažím.Zaťažovací trn je v ráme zariadenia upevněný na koncentrátoroch v polohe A /4. Ha pre-dlžovacích vlnovodoch je v polohe A /4, 3 A/4, 5 2/4 upevněná pec připojená k zdrojůpracovnej atmosféry cez regulátor tlaku, pričom v peci je umiestnený termošlánok, kto- rý je cez regulátor teploty spojený s interfejsom mikropočítače. Ha tento interfejs jetaktiež připojený snímač predíženia, snímač amplitúdy výchylky, regulátor tlaku, gene-rátor a meraš frekvencie. Pec može byť k rámu zariadenia připojená priamo. Výhodou zariadenia podlá vynálezu je, že umožňuje súčasné zaťaženie vzorky zvole-ným konštantným statickým namáháním, v procese skúšania konštantnou alebo měnitelnouamplitúdou premenlivého zaťažovania pri konštantnej alebo programovo menitelnej teplo-tě merať, regulovat’ a zaznamenávat1 časové změny predíženia a vonkajších parametrovskúšania, pricom únavové zaťažovanie s frekvenciou 20 Hz skracuje čas pre dosiahnutiekritického nahromadenia únavového poškodenia. V dosledku generovania vakancií pri vy-soko frekvenšnom zafačovaní mění sa aj kinetika procesu tešenia.
Ha pripojenom výkrese je znázorněná bloková schéma napájecích, meracích, registrač-ných a spracovatelských jednotiek, vpravo, konstrukčně schéma usporiadanie zariadenia,střed a priebeh zmien amplitúdy výchylky a amplitúdy deformácie pozdíž zaťažovacieho CS 272642 B1 2 trna, vlávo.
Zariadenie pre súčasné hodnotenie odolnosti tslies proti únavě a tečeniu podlá vy-nálezu je zložené zo zaťažovacieho trna, uzlu pre vyvodenie statického a premenlivéhozaťaženia, pece a súboru napájecích, meracích, registračných a vyhodnocovacích jedno-tiek. Zaťažovací trn obsahuje predlžovacie vlnovody 8, koncentrátory 7 a piezokeramic-ké meniče 6, pričom všetky časti spíňajú rezonančnú podmienku, čo znamená, že ich díž-ka je celočíselným násobkom Ά/2, kde Ά je vlnová dlžka vlnenia s frekvenciou í v jed-notlivých materiáloch častí zaťažovacieho trna. Zaťažovací trn je v hornej časti opatrený snímačom 12 amplitudy výchylky a je opretý o rám 10 zariadenia prostredníctvom pol-gul’ového ložiska 21 v polohe /4 koncentrátora 7. V analogickej polohe na spodnom kon-centrátoři 7 je přenosový člen 22, ktorý je upevněný do pákového mechanizmu £ so záva-žím 3, ktoré može meniť svoju hmotnost’ a polohu na páke. Přenosový člen 22 je opatřenýsnímačom 15 predíženia. Na predlžovacích vlnovodoch 8 je v polohách λ /4, 3 λ/4, 5 λ/4upevněná pec 4 so zdrojom 5 napájania, pričom pec 4 može byť upevněná taktiež priamona ráme 10 zariadenia. Pec 4 je připojená k zdrojů 28 pracovnej atmosféry cez regulá-tor 14 tlaku. V peci 4 je umiestnený termočlánek 13, připojený k teploměru 26 a cezregulátor 27 teploty k interfejsu 17 mikropočítače 18. K interfejsu 17 mikropočítača18 je připojený taktiež snímač 12 amplitúdy výchylky cez milivoltmeter 31 snímač 15predíženia cez vyhodnocovacie zariadenie 29, regulátor 14 tlaku, termočlánok 13, gene-rátor 9 a merač 25 frekvencie. Mikropočítač 18 je spojený s parnatou 19 a tlačiarňou 20.
Pri činnosti zariadenia sa do pece 4 vloží vzorka _1 medzi predlžovacie vlnovody8 zaťažovacieho trna. Premenlivé zaťažovanie v trni generuje piezokeramický měnič 6.Tento je napájaný z generátore 9 s blokom 23 automatického vyrovnávania frekvencie,pričom pretekajúci napájací prúd meria ampermeter 24 a frekvenciu zase merač 25 frek-vencie. Amplitúda výchylky 11 a amplitúda deformácie 16 pozdíž zaťažovacieho trna samění v pomere kvadrátov priemerov častí rezonančnej sústavy, pri ich vzájomnom fázovomposune o 90°. Sústava umožňuje, aby v celej sústave, okrem vzorky 1 sa uskutočňovalilen pružné deformácie a v strednej časti vzorky _1 sa uskutočňovala aj pružno-plastickádeformácia. Pec 4 je napájaná zo zdroja jj. Teplotu v blízkosti vzorky JL meria termočlá-nok 13 a znázorňuje teploměr 26, pričom signál vstupuje aj do regulátora 27 teploty,ktorý riadi zdroj napájania 5. Do pece 4 vyúsťuje potrubie, ktoré privádza zvolená at-mosféru zo zdroja 28 pracovnej atmosféry cez regulátor 14 tlaku. Údaje o predížení za-ťažovacieho trňa a teda vzorky j. zachytává snímač 15 predíženia a registruje vyhodno-covacie zariadenie 29. Údaje o velkosti amplitúdy deformácie v zaťažovacom trni snímápiezokeramický měnič 6 a signál spracováva voltmeter 30. Údaj zo snímača 12 amplitúdyvýchylky meria milivoltmeter 31. Informácie z milivoltmetra 31, ktoré sú úměrné ampli-túde napátia v strednej časti vzorky 1., z merača 25 frekvencie, z regulátora 27 teplo-ty, z regulátora 14 tlaku, z vyhodnocovacieho zariadenia 29 a z voltmetra 30 spracová-va interfejs 17, mikropočítač 18 a výsledky ukládá do diskovej pamate 19, alebo ichvytlačí tlačiareň 20. Mikropočítač 18 vysiela signály, ktoré cez interfejs 17 riadiazměnu parametrov nastavenia napájacieho napatia a doladenie frekvencie generátora 9,regulátora 27 teploty a regulátora 14 tlaku. Programové vybavenie mikropočítača 18spracuje získané údaje a tlačiareň 20 čÍBelne alebo graficky vyhodnotí časové změnypredíženia vzorky 3. pri zvolenej hodnotě statického zaťaženia, amplitúdy premenlivéhozaťaženia a teplote. Údaje o závislosti, získané zariadením pre súčasné hodnotenie odolnosti teliesproti’ únavě a tečeniu sú potřebné pre fyziku pevných látok, fyzikálnu metalurgiu amedzné stavy materiálov, ale predovšetkým pre konštruktérsku prax pri bezpečnom návr-hu súčiastok uzlov, ktoré sú kombináciou únavy a tecenia v praxi namáhané.