SU1353833A1 - Method of retardation of cracks in metal articles - Google Patents

Method of retardation of cracks in metal articles Download PDF

Info

Publication number
SU1353833A1
SU1353833A1 SU864079095A SU4079095A SU1353833A1 SU 1353833 A1 SU1353833 A1 SU 1353833A1 SU 864079095 A SU864079095 A SU 864079095A SU 4079095 A SU4079095 A SU 4079095A SU 1353833 A1 SU1353833 A1 SU 1353833A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
product
crack
load
length
cracks
Prior art date
Application number
SU864079095A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Сушок
Юрий Григорьевич Матвиенко
Николай Дмитриевич Соболев
Original Assignee
Московский Инженерно-Физический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Инженерно-Физический Институт filed Critical Московский Инженерно-Физический Институт
Priority to SU864079095A priority Critical patent/SU1353833A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1353833A1 publication Critical patent/SU1353833A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к упрочнению элементов металлических конструкций пластической деформацией, в частности к способам повышени  остаточ- ной долговечности и ресурса работы металлических изделий машиностроительной промышленности. Цель изобретени  - повьшение долговечности изде-; ЛИЯ путем увеличени  времени задержки роста трещины. Способ позвол ет получить максимально возможную задерж-. ку роста трещин в изделии вне зависимости от их размеров за счет того, , что. предварительно на эталоиньк образ цах определ ют значение коэффициента интенсивности напр жений, соответствующее максимальному времени задержки роста трещины. Величину нагрузки при статическом нагружении издели  опре-- дел ют с учетом длины имеющейс  трещины из соотношени  Р «iA ,где PC. нагрузка-при статическом нагружении тох коэффициент интенсивности напр жений, соответствующий максимальному времени задержки роста трещины в эталонных образцах; Г,„д - площадь поверхности брутто-сечени  издели , перпендикул рного действию рабочей нагрузки; 1„зд - половина длины растущей ,в изделии трещины; ц,д - известна  дл  издели  функци  длины трещины. с & слThe invention relates to the hardening of elements of metal structures by plastic deformation, in particular, to methods for increasing the residual durability and service life of the metal products of the engineering industry. The purpose of the invention is to increase the durability of the product; LIA by increasing the crack growth delay. The method allows to obtain the maximum possible delay. ku growth of cracks in the product regardless of their size due to the fact that. The values of the stress intensity coefficient corresponding to the maximum delay of crack growth are preliminarily determined on the reference samples. The magnitude of the load under static loading of the product is determined taking into account the length of the existing cracks from the ratio P & aiA, where PC. load-with static loading Tox is the stress intensity factor corresponding to the maximum delay of crack growth in the reference samples; G, g - the surface area of the gross section of the product, perpendicular to the action of the working load; 1 „zda - half the length of the crack growing in the product; q, d — the crack length function known for the product. c & cl

Description

11eleven

Изобретение относитс  к области упрочнений элементов металлических конструкций пластической деформацией в частности к способам повышени  остаточной долговечности и ресурса работы металлических изделий машиностроительной промьшшепности.The invention relates to the field of strengthening of elements of metal structures by plastic deformation, in particular, to methods for increasing the residual durability and service life of metal products of a machine-building industry.

Цель изобретени  - повышение долговечности издели  путем увеличени  времени задержки роста трещины.The purpose of the invention is to increase the durability of the product by increasing the crack growth delay time.

Сущность изобретени  заключаетс  ToMj что испытывают эталонные образц из того же материала, что и изделие в з слови х его эксплуатации, В процессе испытаний прикладывают разныеThe essence of the invention is ToMj that test reference samples of the same material as the product in the words of its operation. During the test, different

пер- и вper- and in

направлении ее действи , т.е. осуществл ют раст гивающую перегрузку. Наход т значение коэффициента интенсивности напр жений (КИИ) по зависимостиits direction of action, i.e. carry out tensile overload. Find the value of the stress intensity factor (CII) according to

статические нагрузки Р выше воначальной (рабочей) нагрузкиstatic loads P higher initial (working) load

Р,R,

ст. ОБрArt. Checkout

1 -Y1-y

ОБр Checkout

/F/ F

овр ;ram;

де Р,de P,

СТ, ОБОWITH YOU

FF

ОбрArr

30thirty

2121

ОБрCheckout

3535

нагрузка при статическом нагружении образца; площадь поверхности брут- то-сечени  образца; длина трещины в образце; известна  дл  эталонного образца функци  длины трещины.load at static loading of the sample; gross surface area of the sample; the length of the crack in the specimen; the crack length function known for the reference sample.

алее определ ют соответствующие этим КИН времена задержки роста треины . Наход т значение КИН К, соответствующее максимальному времени задержки. Статическую нагрузку Р которую прикладывают к изделию в нап- 40 равлении рабочей,определ ют из услови  равенства КИН в эталонном об- разце и изделии, т.е.later, the corresponding growth factors for treina growth are determined. Find the value of the CIN K corresponding to the maximum delay time. The static load P that is applied to the product in the working direction is determined from the condition of equality of the CIN in the reference sample and the product, i.e.

Y  Y

хности брутто-сечени  издели ; 21иг,а длина трещины в изделии; Y|, - известна  дл  конкретного издели  функци  длины трещины.the gross section of the product; 21ig, and the length of the crack in the product; Y |, is a crack length function known for a particular product.

Во врем  кратковременного повьпие- ни  нагрузки выше эксплуатационной . происходит увеличение радиуса вершины -исходных технологических дефектов типа трещин, а также трещин, образовавшихс  во врем  эксплуатации изде - ли . Продеформированный при этом материал перед вершиной трещины находитс  под действием остаточных сжимающих напр жений. Эти два  влени  привод т к торможению процесса ростаDuring a short-term load, the load is higher than the operational one. there is an increase in the radius of the apex - original technological defects such as cracks, as well as cracks formed during the operation of the product. The deformed material in front of the crack tip is exposed to residual compressive stresses. These two phenomena cause the growth process to slow down.

Кцзд - КА:Р, изд г-Де РИ,Д - площадь повер5 (jKtszd - KA: R, ed. Mr. De RI, D - area of turn 5 (j

515515

4545

00

1515

00

2525

30thirty

3535

40 40

трещин или полной их остановке. При повышении уровн  нагрузки этот эффект будет увеличиватьс  Однако по приближени  КИН при данном статическом нагружении к в зкости разрушени  происходит значительное повреждение материала перед вершиной трещинь, состо щее в исчерпании его способности к дальнейшему пластическому деформированию . Это приводит к увеличению скорости процесса разрушени  после некоторой его задержки. Возрастает веро тность срыва трещит, и увеличени  ее длины Это доказывает существование максимума времени задержки роста трещины при значении КИН, меньшем в зкости разрушени .cracks or stop them completely. As the load level increases, this effect will increase. However, as the CIN approaches, with this static loading to the fracture toughness, there is a significant damage to the material in front of the crack tip, which consists in exhausting its ability to further plastic deformation. This leads to an increase in the speed of the destruction process after some of its delay. The probability of stalling increases, and its length increases. This proves the existence of a maximum delay in the growth of a crack at a CIN value less than the fracture toughness.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает максимальную задержку роста трешдны вне зависимости от ее длины после приложени  статической нагрузки при дальнейшей эксплуатации издели . Повтор   данную операцию периодически по мере пророста трещины через локальную деформированную зону перед ее вершиной можно значительно повысить долговечность изде.- ли ,Thus, the proposed method provides the maximum growth retardation of a trashdny regardless of its length after applying a static load during the further operation of the product. Repeating this operation periodically as the crack grows through a local deformed zone in front of its tip, the durability can be significantly increased by

Пример, Способ реал11зуют на серийной установке АИМА-5-2. Испытани  провод т в услови х длительного, статического нагружени  на воздухе при температуре 923 К, ДЛ  наблюде- - ни  за процессом распространени  трещин используют плоские образцы из стали типа Х18Н10Т размером М мм и типа Х16Н15МЗБ размером Юб ;12 0,8 мм. Исходньш острый центральный надрез с радиусом вершины менее 0,08 мм создают электроэрозионным методом в средней части образца. Длина надреза 10 мм дл  образцов из стали Х18Н10Т и 4 Mi-i из CTaj-ш Х16Н15МЗБ Слежение за ростом трещины осуществл ют с помощью микроскопа МБС-1 с точностью до 0,015 мм и методом разг ности электрических потенциалов. Потенциальные контакты располагают на 5(j берегах надреза вдоль осевой линии образца.An example, the Method is implemented on the AIMA-5-2 serial unit. The tests were carried out under conditions of long-term static loading in air at a temperature of 923 K, DL observation of the process of propagation of cracks using flat samples of steel of type X18H10T of size M mm and of type X16H15MZB of size Jub; The original sharp central incision with a tip radius of less than 0.08 mm is created by the electroerosion method in the middle part of the sample. 10 mm notch length for samples of steel Х18Н10Т and 4 Mi-i from CTaj-ш Х16Н15МЗБ Tracking the crack growth is carried out using an MBS-1 microscope with an accuracy of 0.015 mm and an electric potential pickup method. Potential contacts are located on 5 (j notch banks along the centerline of the sample.

При достижении суммарной длиной трещин,выросших из надреза, определенной величины (0,9 мм дл  образ- 515 цов из Х18Н10Т и 0,7 мм из Х16Н15МЗБ) производ т кратковременное увеличение нагрузки до необходимого уровн . В этот момент вершина растущей трещины выходит из-под вли ни  исходногоWhen the total length of cracks grown from the notch is reached, a certain value (0.9 mm for 515 samples from Х18Н10Т and 0.7 mm from Х16Н15МЗБ) produces a short-term increase in the load to the required level. At this point, the top of the growing crack is out of the original

4545

надреза, что определ етс  по изменению наклона кривой, отражающей зависимость скорости распространени  трещины от коэффициента интенсивности напр жений. После уменьшени  нагрузк до первоначального уровн  она остаетс  неизменной до конца испытани .a notch, which is determined by the change in the slope of the curve, which reflects the dependence of the crack propagation velocity on the stress intensity factor. After reducing the load to the original level, it remains unchanged until the end of the test.

Дл  регистрации нагрузки используют силоизмеритель в виде полого ци линдра с наклеенными на него тензо- датчиками, соединенными в мостовую схему, и двухкоординатный самописец ПДП 4-002. Погрешность составл ет менее 1% от величины нагрузки. Дл  определени  вли ни  уровн  перегрузки при статическое; нагружении на торможение растущих трещин испытани  провод т во всем возможном диапазоне изменени  КИН: от нул , когда происходит стационарное испытание, до той величины, при которой достигаетс  в зкость разрушени , т.е. имеюща с  трешина страгиваетс  при максимальной нагрузке. Некоторое врем  после перегрузки трещина не двигаетс , после чего начинаетс  ее медленный рост.To register the load, a power meter in the form of a hollow cylinder with load cells connected to it in a bridge circuit and a two-coordinate recorder PDP 4-002 are used. The error is less than 1% of the load. To determine the effect of either an overload level on a static one; loading on the braking of growing cracks is carried out in the entire possible range of CIN: from zero, when stationary testing occurs, to the value at which the fracture toughness is reached, i.e. The cracked trap moves at maximum load. Some time after the overload, the crack does not move, after which its slow growth begins.

Дл  количественной оценки вли ни  увеличени  нагрузки введен параметр - врем  тормолсеии  трещины Т, за которое скорость роста становитс  равной, своему значению перед перегрузкой. Результаты испытаний двух исследованных сталей мохаю представить в виде зависимости . от К/К,., где врем  торможени  трещины в случае перегрузки до уровн  в зкости разруше-In order to quantify the effect of load increase, a parameter is introduced - crack crack time T, for which the growth rate becomes equal to its value before overload. The test results of the two studied steels can be presented as a dependency. from K / K,., where the crack deceleration time in case of overload to the level of fracture toughness

ни  К. Значени  КИН рассчитывают по формуле К Р-Д Y/W-H, где Р - на- грузка; 1 - половина длины трещины; W - ширина образца; Н - толщина образца . Максимальньй эффект от перегрузки наблюдаетс  при К 0,65 К дл  образцов из стали Х18Н10Т и К 0,75 Kj. дл  образцов из стали Х16Н15МЗБ. По сравнению с известным способом, врем  торможени  увеличиваетс  в 1,8 раза дл  стали Х18Н10Т и в 2,1 раза дл  стали Х16Н15МЗБ. Соз- Neither K. The values of CIN are calculated by the formula K P-D Y / W-H, where P is the load; 1 - half the length of the crack; W is the width of the sample; H is the sample thickness. The maximum effect of overload is observed at K = 0.65 K for samples of steel X18H10T and K 0.75 Kj. for samples of steel H16N15MZB. Compared with the known method, the braking time is increased by 1.8 times for steel X18H10T and 2.1 times for steel X16H15MZB. So-

Редактор В. ПетрашEditor V. Petrash

Составитель А. Кулемин Техред И.ВересCompiled by A. Kulemin Tehred I. Veres

Заказ 5985Order 5985

Тираж 550Circulation 550

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

дава  в изделии в момент перегрузки напр женное состо ние, характеризующее К, определенным с помощью об- разцов, получают наибольшее врем  торможени  трещины. Нагрузка при этом определ етс  следующим образом:By giving a stress state in the product at the moment of overload, which characterizes K, determined by means of samples, the longest crack retardation time is obtained. The load is then determined as follows:

сг,sg

К .Р,,,/,,,, K .R ,,,, / ,,,,

Таким образом, способ позвол ет производить максимально возможную задержку роста трещин в металлических издели х, что увеличивает их долговечность .Thus, the method allows to produce the maximum possible delay in the growth of cracks in metal products, which increases their durability.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ торможени  растущих трещин в металлических издели х, включающий создание локальной деформированной зоны перед вершиной трещины с помощью приложени .к изделию статической нагрузки, совпадаюи;ей по направлению с рабочей нагрузкой, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  долговечности издели  путем увеличени  времени задержки роста трещины, предварительно на эталонных образцах, изготовленных из того же металла, что и изделие, определ ют зависимость времени задержки роста трещины от коэффициента интенсивности напр жени  при статической нагрузке, по этой зависимости определ ют значение коэффициента интенсивности напр жени  К , которое соответствует максимальному времени задержки роста трещины, а статическую нагрузку к изделию определ ют по зависимостиThe method of braking growing cracks in metal products, including the creation of a local deformed zone in front of the crack tip, by applying a static load to the product, coincides in direction with the working load, which is different in order to increase the durability of the product. by increasing the crack growth delay time, previously on the reference samples made of the same metal as the product, the dependence of the crack growth delay time on the stress intensity factor at static load, this dependence determines the value of the stress intensity factor K, which corresponds to the maximum crack growth delay time, and the static load to the product is determined by the dependence Р К FP K F ст мгаксst mgax . Y иэА ,. Y and A, F.. - площадь поверхности брутто- сечени  издели , перпендикул рного действию рабочей нагрузки; 1„,д - половина длины растущей вF .. is the gross surface area of the product, perpendicular to the action of the working load; 1 „, d - half the length of the growing in изделии трещины; НЭА функци  длигы трещины дл  конкретного издели .cracked products; NEA function of crack length for a specific product. Корректор С.ЧерниCorrector S.Cherni ПодписноеSubscription
SU864079095A 1986-06-13 1986-06-13 Method of retardation of cracks in metal articles SU1353833A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864079095A SU1353833A1 (en) 1986-06-13 1986-06-13 Method of retardation of cracks in metal articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864079095A SU1353833A1 (en) 1986-06-13 1986-06-13 Method of retardation of cracks in metal articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1353833A1 true SU1353833A1 (en) 1987-11-23

Family

ID=21241961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864079095A SU1353833A1 (en) 1986-06-13 1986-06-13 Method of retardation of cracks in metal articles

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1353833A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 922162, кл. С 21 D 7/02, 1980. Авторское свидетельство СССР W 397547, кл. С 21 D 7/10, 1971. -(54) СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ РАСТУЩИХ ТРЕЩИН В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЯХ *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lawn et al. Mechanics of strength-degrading contact flaws in silicon
SU1353833A1 (en) Method of retardation of cracks in metal articles
US4768383A (en) Method of predicting remaining lifetime of metal material
Vazquez et al. Experimental results on fatigue crack closure for two aluminum alloys
Tandon et al. Indentation crack initiation and propagation in tempered glass
Hsu et al. Effects of compressive overloads on fatigue crack growth
Dwivedi et al. Indentation Crack‐Shape Evolution during Subcritical Crack Growth
Hoffman et al. Grain size effects on cyclic fatigue and crack-growth resistance behaviour of partially stabilized zirconia
Forth et al. Generating fatigue crack growth thresholds with constant amplitude loads
SU1559267A1 (en) Method of determining material viscosity
Salomonson et al. Measurement of indentation residual stresses in materials susceptible to slow crack growth
Staroselsky The express method of determining the fracture toughness of brittle materials
SU1317315A1 (en) Method of creep testing of specimens
SU1350538A1 (en) Method of determining modulus of normal elasticity
SU1232994A1 (en) Method of material specimen tensile testing
SU1357765A1 (en) Method of testing material specimens for tension
SU1303902A2 (en) Method of testing materials for corrosion cracking
SU1227975A1 (en) Prismatic piece for material toughness test
SU1425327A1 (en) Method of determining strain in rock mass
SU1744581A1 (en) Method of estimating equivalent damaging impact of cyclic loads
SU1696956A1 (en) Method for evaluation of fatigue damage of material
SU1058715A1 (en) Method of determining optimum cutting speed
SU1043527A1 (en) Effective stress intensity coefficient determination method
SU1362998A1 (en) Method of estimating strength of articles
SU1564516A1 (en) Method of mechanical tests of refractory metals and alloys thereof