SU1133496A1

SU1133496A1 - Method of investigating cyclic strength of ferromagnetic materials

Info

Publication number: SU1133496A1
Application number: SU833545254A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Шагаев
Original assignee: Институт Прикладной Физики Ан Бсср
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1985-01-07

Abstract

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийс в том, что образец материала циклически нагружают при посто нной амплитуде напр жений , устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь , сканируют преобразователем, определ ют область концентрации напр жений и регистрируют изменение сигнала преобразовател , отличающийс тем, что, с целью определени минимального порогового значени циклической в зкости разрушени , ориентируют преобразователь так, чтобы лини действи напр жени в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразовател , наход т по мид1имальному сигналу преобразовател в пределах области концентрации напр жений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижени экстремального значени сигнала преобразовател , после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде цикI лического нагружени , определ ют размер усталостного п тна, образовавшегос в ис (Л пытуемом материале, по которому и по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической в зкости разрушени .THE METHOD OF STUDYING THE CYCLIC STRENGTH OF FERROMAGNETIC MATERIALS, which consist in loading a sample of a material cyclically at a constant amplitude of stresses, installing a microferrode transducer in the most loaded section, changing the concentration of stresses and reproducing the change in the voltage concentration and measuring the change in the microelectric probe. In order to determine the minimum threshold value of the cyclic fracture toughness, orient the transducer so that the line the stresses in the most loaded cross section were in the plane of the converter, they were located at the lowest signal of the converter within the stress concentration area, the zone of local concentration, set the converter in the found zone and continue loading until the extreme value of the converter signal is reached, then under the action of a static load equal to the amplitude of the cyclic loading, determine the size of the fatigue spot formed in IS (L test material, otorrhea and amplitude cyclic loading calculated minimum threshold cyclic fracture toughness.

Description

оо со 4 oo co 4

ОдOd

1one

Изобретение относитс к исследованию прочностных свойств материала, а именно к способам исследовани циклической прочности ферромагнитных материалов.The invention relates to the study of the strength properties of a material, in particular to methods for studying the cyclic strength of ferromagnetic materials.

Известен способ исследовани циклической прочности конструкционных материалов заключающийс в том, что образец материала с надрезом циклически нагружают, регистрируют длину образующейс в материале трещины и по результатам испытаний суд т о циклической прочности материала 1.A known method for studying the cyclic strength of structural materials is that the sample of the material with the notch is cyclically loaded, the length of the crack formed in the material is recorded, and according to the test results, the cyclic strength of the material 1 is judged.

Однако дл этого способа характерна недостаточна точность.However, this method is characterized by insufficient accuracy.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ исследовани циклической прочности ферромагнитных материалов , заключающийс в том, что образец материала циклически нагружают при посто нной амплитуде напр жений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определ ют область концентрации напр жений и регистрируют изменение сигнала преобразовател . По изменению сигнала преобразовател суд т о стади х развити усталостной трещины и об оставщемс ресурсе 2.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method for studying the cyclic strength of ferromagnetic materials, which means that a sample of a material is cyclically loaded at a constant voltage amplitude, a microferrox transducer is installed in the most loaded section, the scanner is scanned, the concentration range is determined voltages and register a change in the signal of the converter. By changing the signal of the converter, the stages of fatigue crack development and the remaining resource are judged 2.

Недостатком известного способа вл етс невозможность определени минимального порогового значени циклической в зкости разрушени материала.The disadvantage of the known method is the impossibility of determining the minimum threshold value of the cyclical fracture toughness of the material.

Цель изобретени - определение минимального порогового значени циклической в зкости разрущени ферромагнитных материалов .The purpose of the invention is to determine the minimum threshold value of the cyclic fracture toughness of ferromagnetic materials.

Указанна цель достигаетс тем, что при способе исследовани циклической прочности ферромагнитных материалов, заключающемс в том, что образец материала циклически нагружают при посто нной амплитуде напр жений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем , определ ют область концентрации напр жений и регистрируют изменение сигнала преобразовател , ориентируют преобразователь так, чтобы лини действи напр жени в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразовател , наход т по минимальному сигналу преобразовател в пределах области концентрации напр жений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижени экстремального значени сигнала преобразовател , после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде циклического нагружени , определ ют размер усталостного п тна, образовавшегос в испытуемом материале, по которому иThis goal is achieved by the method of investigating the cyclic strength of ferromagnetic materials, namely, that a sample of a material is cyclically loaded at a constant voltage amplitude, a micro ferrode transducer is installed in the most loaded section, the scanner is scanned, the area of stress concentration is determined, and the change is recorded the signal of the converter, orient the converter so that the line of action of the voltage in the most loaded section is in a flat These transducers, by the minimum transducer signal within the stress concentration region, local concentration zone, install the transducer in the found zone and continue loading until the extreme value of the transducer signal is reached, and then under a static load equal to the cyclic loading amplitude, determine the size fatigue spot formed in the test material, for which

по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической в зкости разрущени .The minimum threshold value of the cyclic fracture toughness is calculated from the amplitude of the cyclic load.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Образец из ферромагнитного материала дл испытани на циклическую прочность после изготовлени подвергают термической обработке дл сн ти остаточных технологических напр жений, возникших при изготовлении, полируют поверхность образца в предлагаемом месте развити усталостных повреждений и устанавливают в наиболее нагруженном сечении образца микроферрозондовый преобразователь. 5 Циклическое нагружение образца осуществл ют при посто нной амплитуде 6 напр жений, равной (0,75-0,95)бт, гдебг- предел текучести исследуемого материала- величина, известна заранее. Выбор указанной амплитуды напр жений обеспечивает 20 соблюдение услови плоской деформации материала в месте развити усталостных повреждений. Преобразователь ориентируют так, что лини действи напр жени в наиболее нагруженном состо нии находитс 25 в плоскости преобразовател .A sample of a ferromagnetic cyclic strength test material after manufacture is subjected to heat treatment to remove residual process stresses encountered during manufacture, polishing the sample surface at the proposed site of fatigue damage development and installing a microprobe probe in the most loaded section of the sample. 5 Cyclic loading of the sample is carried out at a constant amplitude of 6 voltages equal to (0.75–0.95) bt, where the maximum yield strength of the material under study is a quantity known in advance. The choice of the specified stress amplitude ensures compliance with the conditions of flat deformation of the material at the site of the development of fatigue damage. The converter is oriented so that the line of action of the voltage in the most loaded state is 25 in the plane of the converter.

В процессе нагружени сначала сканируют преобразователем вокруг наиболее нагруженного сечени и устанавливают область концентрации напр жений. Затем в пределах области концентрации напр же0 НИИ по минимальному сигналу преобразовател наход т зону локальной концентрации, котора имеет размеры того же пор дка, что и размеры структуры исследуемого ферромагнитного материала.During the loading process, the transducer is first scanned around the most loaded section and a region of stress concentration is established. Then, within the concentration area of the research institute, according to the minimum signal of the converter, a zone of local concentration is found that has dimensions of the same order as the structure of the ferromagnetic material under investigation.

Преобразователь устанавливают в най5 денной зоне локальной концентрации и продолжают нагружение до момента достижени экстремального значени сигнала преобразовател , которое свидетельствует о наибольшей повреждаемости исследуемого материала, предшествующей образованию локальной усталостной трещины.The converter is installed in the localized zone of local concentration and the loading continues until the extreme value of the converter signal is reached, which indicates the greatest damage to the material under study, preceding the formation of a local fatigue crack.

После достижени экстремального значени сигнала преобразовател циклическое нагружение прекращают и нагружают обра , зец статической нагрузкой, вызывающей напр жение, равное амплитуде циклического нагружени . При действии статической нагрузки известными методами или сканированием преобразовател определ ют характерный размер а усталостного п тна, образо0 вавщегос в испытуемом материале вокруг зоны локальной концентрации. Размер а усталостного п тна и амплитуду б циклической нагрузки используют дл расчета минимального порогового значени КкГ циклической в зкости разрущени по формулеAfter reaching the extreme value of the signal of the converter, the cyclic loading is stopped and the pattern is loaded with a static load causing a voltage equal to the amplitude of the cyclic loading. Under the action of a static load by known methods or by scanning a converter, the characteristic size of a fatigue spot formed in the test material around the local concentration zone is determined. The size a of the fatigue spot and the amplitude b of the cyclic load are used to calculate the minimum threshold value KkG of the cyclic destructive viscosity using the formula

5five

SrtHH/--1 1 3/2SrtHH / - 1 1 3/2

- «r-iri - “r-iri

к;to;

где b - диаметр круглого образца или ширина плоского образца.where b is the diameter of the round specimen or the width of the flat specimen.

Циклическое нагружение может быть продолжено до достижени последующих экстремальных значений сигнала преобразовател .Cyclic loading can be continued until the next extreme values of the converter signal are reached.

После достижени каждого экстремального значени каждый раз прерывают циклическое нагружение, определ ют новые размеры усталостного п тна и последующее пороговое значение циклической в зкости разрушени .After each extreme value is reached, cyclic loading is interrupted each time, new fatigue spot sizes are determined, and the subsequent cyclic fracture toughness threshold value is determined.

Пример. Образец с надрезом из ферромагнитного материала 36Г2С дл испытани на циклическую в зкость разрушени после изготовлени подвергают термообработке дл сн ти остаточных напр жений путем отжига при 315°С с последующим охлаждением образца вместе с печью со скоростью 20°С/ч. Затем поверхность образца на участке шириной 10-15 мм в области надреза полируют. Дл выбора амплитуды нагружени предварительно на дополнительном стандартном образце определ ют предел текучести 5т 48 кг/мм .Example. A sample with a notch of ferromagnetic material 36G2S for testing for cyclic fracture toughness after manufacture is subjected to heat treatment to relieve residual stresses by annealing at 315 ° C, followed by cooling the sample with the furnace at a rate of 20 ° C / h. Then the surface of the sample in the area of 10-15 mm in the notch area is polished. To select the loading amplitude, the yield strength of 5 t 48 kg / mm is preliminarily determined on an additional standard sample.

Амплитуду б нагружени принимают равной (0,75-0,95)6 1 36-45 кг/мм 2. В процессе нагружени сигналы на преобразователе принимают периодически экстремальные значени , как минимальные, так и максимальные с периодичностью пор дка 10 циклов. Экстремальные значени The amplitude b of the loading is assumed to be (0.75-0.95) 6 1 36-45 kg / mm2. During the loading process, the signals on the converter are periodically extreme, both minimum and maximum, with a periodicity of about 10 cycles. Extreme values

сигналов выдел ютс , инструментальным микроскопом определ етс величина усталостного п тна и по результатам измерений вычисл ютс по известным формулам пороговые значени циклической в зкости разруf шени материала.the signals are extracted, the fatigue spot value is determined with an instrumental microscope and the measured values of the cyclic fracture toughness of the material are calculated from the measurement results using known formulas.

Изобретение позвол ет определить пороговые значени циклической в зкости разрушени и прогнозировать прочность изделий , работающих в нестационарных услови х нагружени .The invention makes it possible to determine the threshold values of the cyclic fracture toughness and to predict the strength of products operating under non-stationary loading conditions.

Claims

METHOD FOR STUDYING THE CYCLIC STRENGTH OF FERROMAGNETIC MATERIALS, namely, that a material sample is cyclically loaded at a constant voltage amplitude, the microprobe probe is installed in the most loaded section, the probe is scanned by the converter, the voltage concentration range is determined and the change in the signal of the converter is recorded, which is for the purpose that determine the minimum threshold value of the cyclic fracture toughness, orient the transducer so that the line of action the voltage in the most loaded section was in the plane of the transducer, find the local concentration zone by the minimum transducer signal within the stress concentration region, set the transducer in the found zone and continue loading until the transducer reaches an extreme value, and then under the action of a static load equal to the amplitude cyclic loading, determine the size of the fatigue spot formed in the test material, by which and by am litude cyclic load calculated minimum threshold cyclic fracture toughness.

СО СО

SO OE