SU1731544A1 - Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample - Google Patents

Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample Download PDF

Info

Publication number
SU1731544A1
SU1731544A1 SU904781830A SU4781830A SU1731544A1 SU 1731544 A1 SU1731544 A1 SU 1731544A1 SU 904781830 A SU904781830 A SU 904781830A SU 4781830 A SU4781830 A SU 4781830A SU 1731544 A1 SU1731544 A1 SU 1731544A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sample
testing
plates
welded joints
racks
Prior art date
Application number
SU904781830A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Иванович Тарновский
Валерий Павлович Пронин
Андрей Леонидович Буяков
Original Assignee
Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш"
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 Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" filed Critical Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш"
Priority to SU904781830A priority Critical patent/SU1731544A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1731544A1 publication Critical patent/SU1731544A1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

Использование: дл  оценки стойкости сварных соединений и наплавок против холодных трещин, трещин при термообработке и дл  оценки циклической долговечности сварных соединений в машиностроении. Сущность изобретени : образец выполн ют из двух идентичных пластин, скрепленных через вставку. Рабоча  часть образца выполнена в виде балки равного сопротивлени  изгибу. Устройство снабжают дополнительным измерителем взаимного перемещени  стоек. Нагружающий механизм устройства выполн ют в виде шарнирно закрепленной пары винт-гайка. Образец и устройство позвол ют повысить точность измерени  деформации образца, а следовательно , точно рассчитать напр жение в нем. и производить испытани  не только на воздухе , но и в печи при повышенной температуре или в криокамере при пониженной температуре. 2 с.п.ф-лы. 5 ил. сл СUse: to assess the resistance of welded joints and welds against cold cracks, cracks during heat treatment, and to assess the cyclic durability of welded joints in mechanical engineering. SUMMARY OF THE INVENTION: A sample is made of two identical plates fastened through an insert. The working part of the sample is made in the form of a beam of equal bending resistance. The device is equipped with an additional gauge of the relative movement of the racks. The loading mechanism of the device is in the form of a hinged screw-nut pair. The sample and device make it possible to increase the accuracy of measurement of the deformation of the sample and, therefore, to accurately calculate the stress in it. and produce tests not only in air, but also in an oven at elevated temperatures or in a cryochamber at reduced temperatures. 2 sp.f-ly. 5 il. sl C

Description

Изобретение относитс  к сварке и может найти применение дл  оценки стойкости сварных соединений и наплавок против холодных трещин, трещин при термообработке и дл  оценки циклической долговечности сварных соединений.The invention relates to welding and can be used to assess the resistance of welded joints and welds against cold cracks, cracks during heat treatment, and to assess the cyclic durability of welded joints.

Известен образец дл  испытаний на трещиностойкость, состо щий из двух пластин , соединенных в тавр сварным швом, г, концентратором - зазором между пластинами и захватным участками - свободными кольцами пластин.A known sample for tests for crack resistance, consisting of two plates connected to the Tavr weld, g, hub - the gap between the plates and the gripping areas - free rings of the plates.

Устройство дл  е агружени  данного образца содержит станину, узлы креплени  образца и рычажное устройство, перодаю- щее нагрузку на образец.The device for attaching this sample contains a frame, sample attachment points, and a lever device that transfers the load to the sample.

Недостатком образца  вл етс  невозможность его использовани  дл  испытаний при циклической знакопеременной нагрузке и дл  испытаний на поперечные трещины , что ограничивает область его применени .The disadvantage of the sample is the impossibility of its use for testing under cyclic alternating load and for testing for transverse cracks, which limits its scope.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность его применени  дл  оценки трещиностойкости при повышенных температурах из-за невозможности помещени  образца в печь с андартных габаритов, что также ограничивает область применени .A disadvantage of the device is the impossibility of its use for evaluating crack resistance at elevated temperatures due to the impossibility of placing the sample in a furnace with standard dimensions, which also limits the scope.

Кроме того, низка достоверность полученных данных, поскольку примен емый концентратор - зазор между пластинами неIn addition, the reliability of the obtained data is low, since the used concentrator — the gap between the plates does not

ii

iOJiOJ

спcn

tt

позвол ет производить корректный расчет напр женного состо ни .allows the correct calculation of the stress state.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  образец дл  испытаний на трещино- стойкость, выполненный в виде призмы. имеющий рабочий участок со сварным швом и концентратором напр жений и захватные участки.Closest to the present invention is a crack test specimen made in the form of a prism. having a working area with a welded seam and a stress concentrator and gripping sections.

Устройство дл  испытани  данного образца содержит две нагружающие т ги, на одной из которых, в центральной ее части, установлен датчик дл  измерени  их взаимного перемещени , на другой т ге установлен силоизмеритель, выполненный в виде балки, консольно закрепленной к ее цент- ралы-юй части, на свободном конце которой установлен датчик дл  измерени  перемещени  конца балки и т ги; нагружающий привод в виде струбцины, устанавливаемой на балку и первую т гу, фиксирующую пару винт-гайка, установленные на концах, противоположных захватным, на которых жестко закреплен испытуемый образец,A device for testing this sample contains two loading rods, on one of which, in its central part, a sensor is installed to measure their mutual displacement, on the other, a load meter, made in the form of a beam, cantilever mounted to its center, is installed. the part at the free end of which there is a sensor for measuring the movement of the end of the beam and the thrust; a loading actuator in the form of a clamp mounted on the beam and the first joint, fixing a screw-nut pair mounted on the ends opposite to the gripping one, on which the test specimen is rigidly fixed,

Недостатком данного образца  вл етс  ограниченна  область его применени  из-за необходимости соблюдени  соотношени  между изгибными жесткост ми т г и образца в пределах 20-30, что необходимо дл  стабилизации напр женного состо ни  образца при высокотемпературных испытани-  х. Такое соотношение жесткостей можно достичь только при малых размерах образца . Это, в свою очередь, не позвол ет выполн ть на образце сварные швы, полностью соответствующие провер емым технологи м, из-за искажени  термического цикла.The disadvantage of this sample is its limited scope due to the need to respect the ratio between the flexural rigidity of the specimen and the specimen in the range of 20-30, which is necessary to stabilize the stress state of the specimen during high-temperature tests. This ratio of stiffnesses can be achieved only with small sample sizes. This, in turn, does not allow welding the welds on the specimen, which fully comply with the tested technologies, due to the distortion of the thermal cycle.

Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность измерени  усилий и перемещений и трудоемкость операций при перегрузках (измерений напр жений в образце по их величине и знаку ).A disadvantage of the known device is the low accuracy of measurement of forces and displacements and the laboriousness of operations during overloads (measurements of stresses in a sample by their size and sign).

Целью изобретени   вл етс  расшире- ние технологических возможностей и повышение точности и достоверности испытаний .The aim of the invention is to expand the technological capabilities and increase the accuracy and reliability of the tests.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что образец дл  испытаний на трещиностой- кость сварных соединений, выполненный в виде пластины со сварным контрольным швом и концентратом напр жений на рабочем участке, дополнительно снабжен вставкой и второй пластиной, по форме. размерам и материалу идентичный первой, а рабоча  часть пластин выполнена переменной ширины, при этом вставка расположена между пластинами со стороны более широкой их части, жестко скреплена с нимиThis goal is achieved by the fact that the specimen for testing the crack resistance of welded joints, made in the form of a plate with a welded test joint and stress concentrate at the work site, is additionally provided with an insert and a second plate, in shape. dimensions and material are identical to the first, and the working part of the plates is made of variable width, while the insert is located between the plates from the wider part of them, rigidly fastened with them

и выполнена шириной, равной наибольшей ширине рабочей части пластин,and made a width equal to the greatest width of the working part of the plates,

Устройство дл  испытани  образца на трещиностойкость, содержащее две параллельно расположенные стойки, измеритель их взаимного перемещени , установленный в центральной части одной из стоек, измеритель нагрузки закрепленный на балке, котора  консольно закреплена на другой стойке, и механизм нагружени  с гайкой и винтом, шарнирно закрепленным на одной из стоек, снабжено дополнительным измерителем взаимного перемещени  стоек, установленными параллельно первому измерителю, винт механизма нагружени  закреплен на стойке с возможностью вращени  вокруг своей оси, а гайка шарнирно закреплена на другой стойке.A device for testing the crack resistance, containing two parallel racks, a gauge of their mutual movement, mounted in the central part of one of the racks, a load gauge mounted on a beam that is cantilever mounted on the other rack, and a loading mechanism with a nut and screw hinged on one of the racks, provided with an additional gauge of the mutual movement of the racks installed parallel to the first meter, the screw of the loading mechanism is fixed on the rack with the possibility rotation around its axis, and the nut is hinged to another strut.

Применение образца предлагаемой конструкции позвол ет одновременно проводить два испытани  (на первой и второй пластине). Относительно больша  по величине рабоча  часть позвол ете большей надежностью воспроизводить термодеформационный цикл сварки, конструкци  образца позвол ет определ ть трещиностойкость как к поперечным, так и продольным трещинам, наличие вставки между двум  идентичными пластинами с рабочими част ми позвол ет определ ть момент по влени  трещины в исследуемых сварных швах на любой из пластин, например, определением координаты источника акустической эмиссии (АЭ), установив датчики АЭ на стойках и вставке.The use of a sample of the proposed design allows two tests to be carried out simultaneously (on the first and second plates). The relatively large working part allows to reproduce the thermodeformation welding cycle with greater reliability, the sample design allows determining crack resistance to both transverse and longitudinal cracks, the presence of an insert between two identical plates with working parts allows determining the moment of crack occurrence in investigated welds on any of the plates, for example, by determining the coordinates of the source of acoustic emission (AE), installing sensors AE on racks and inset.

Предлагаемое устройство позвол ет относительно просто устанавливать (задавать) необходимые по знаку и величине напр жени  в рабочей части образца и производит их точный подсчет в месте возникновени  трещины как на образце с концентратором, так и без концентратора.The proposed device makes it relatively easy to set (set) the required sign and magnitude of the voltage in the working part of the sample and makes an accurate calculation of them in the place of the occurrence of a crack both on the sample with the concentrator and without the concentrator.

При этом образец и нагружающее устройство образуют единое целое, т.е. неразрывно св заны друг с другом, так как только предлагаемое устройство позвол ет в образце предлагаемой конструкции создавать и точно фиксировать напр жение необходимых величины и знака при минимальных габаритах и массе всей конструкции.In this case, the sample and the loading device form a single unit, i.e. are inextricably linked with each other, since only the proposed device allows the sample to create and accurately record the voltage of the required magnitude and sign with minimum dimensions and mass of the entire structure.

На фиг. 1-3 представлен предлагаемый образец; на фиг. 4 - предлагаемое устройство; на фиг. 5 - схема нагружени .FIG. 1-3 presents the proposed sample; in fig. 4 - the proposed device; in fig. 5 - loading scheme.

Образец дл  испытаний на трещиностойкость состоит из двух идентичных и расположенных параллельно пластин 1 и 2 с рабочими и захватными част ми и вставкой 3. Рабочие части выполнены в виде балокThe sample for crack resistance tests consists of two identical and parallel plates 1 and 2 with working and gripping parts and an insert 3. The working parts are made in the form of beams

равного сопротивлени  изгибу. Пластины и вставка жестко скреплены между собой.equal bending resistance. The plates and the insert are rigidly fastened together.

Устройство дл  испытаний на трещино- стойкость состоит из двух стоек 4 и 5, механизма нагружени , выполненного в виде шарнирно закрепленной на концах стоек пары винт 6 - гайка 7, причем винт выполн етс  ходовым, измерител  8 нагрузки, вы- полненного в виде балки, консольно закрепленной на одной из стоек и снабженной датчиком 9, и двух измерителей 10 и 11 взаимного перемещени  стоек.The device for testing crack resistance consists of two racks 4 and 5, a loading mechanism, made in the form of a pair of screws 6 hinged to the ends of the racks, a screw 7, a nut 7, the screw being made running, a meter 8 of the load made in the form of a beam, cantilever mounted on one of the racks and equipped with a sensor 9, and two gauges 10 and 11 of the mutual movement of the racks.

Испытани  провод т следующим образом .The tests are carried out as follows.

Между пластинами 1 и 2 со стороны, противоположной захватным част м, за пределами рабочей части устанавливают вставку 3 и жестко скрепл ют ее с пластинами, например, сваркой. Наилучшие результаты достигаютс  при применении технологии сварки и сварочных материалов, не требующих последующей после сварки термической обработки.Between the plates 1 and 2, on the side opposite to the gripping parts, outside the working part, insert 3 is installed and rigidly fastened to the plates, for example, by welding. The best results are achieved with the use of welding technology and welding materials that do not require heat treatment after welding.

Далее образец устанавливают на устройство дл  испытаний на трещиностой- кость. Стойки 4 и 5 устанавливают друг относительно друга на рассто нии, равном высоте образца. Образец своими захватными част ми устанавливают под захватными участками стоек. Стойки и образец по захватным участкам жестко соедин ют друг с другом, например, сваркой теми же сварочными материалами и по той же технологии что и при сварке образца.The specimen is then mounted on a crack resistance test device. Racks 4 and 5 are set relative to each other at a distance equal to the height of the sample. The sample with its gripping parts is installed under the gripping sections of the racks. The racks and the sample are rigidly connected to each other in the gripping areas, for example, by welding with the same welding materials and using the same technology as in the welding of the sample.

Собранные (фиг. 4) образец и устройство помещают на сварочный пост и выполн ют на рабочей части образца сварные швы по исследуемой технологии и исследуемыми материалами. После сварки при необходимости дл  определени  трещиностой- кости в конкретной зоне сварного соединени  на образце выполн ют концентраторы напр жений (надрез).The assembled (Fig. 4) sample and device are placed on the welding post and welds are made on the working part of the sample according to the technology being studied and the materials to be studied. After welding, stress concentrators (notch) are made on the specimen, if necessary, to determine the fracture toughness in a particular weld zone.

Образец с нагружающим устройством перемещают в печь (при испытани х при повышенной температуре) или в холодную камеру (при испытани х при пониженной температуре) и создают требуемые напр жени  в рабочей части. Напр жени  в рабочей части образца рассчитывают по следующей методике (фиг. 5).A sample with a loading device is moved into the furnace (when tested at elevated temperature) or into a cold chamber (when tested at reduced temperature) and creates the required voltages in the working section. The stresses in the working part of the sample are calculated by the following method (Fig. 5).

Деформации необходимого уровн  и знака в рабочей части пластина задают с помощью нагружающей пары винт-гайка. Уровень задаваемых деформаций определ ют по соотношениюThe deformations of the required level and sign in the working part of the plate are set with the help of a screw-nut loading pair. The level of the specified deformations is determined by the ratio

h(Ai-A2)h (Ai-A2)

4 Li I4 Li I

где Ј - деформаци  поверхности изгибаемого образца;where Ј is the deformation of the surface of the sample to be bent;

h -толщина рабочей части образца;h is the thickness of the working part of the sample;

Li - длина образца;Li is the sample length;

I - рассто ние между индикаторами 10 и 11;I is the distance between the indicators 10 and 11;

AI- перемещение, измер емое индикатором 10;AI- movement measured by the indicator 10;

Д2 - перемещение, измер емое индикатором 11.D2 - movement, measured by the indicator 11.

Напр жение от изгиба определ ют по соотношениюThe bending stress is determined by the ratio

а but

М TJM TJ

где W - момент сопротивлени  изгибу, вычисленный по размерам образца в месте его разрушени ;where W is the moment of resistance to bending calculated by the size of the sample at the site of its destruction;

М - изгибающий момент. При этом изгибающий момент опреде- л ют по прогибу стойки, измер емому индикатором 9, и вычисл ют по соотношениюM - bending moment. In this case, the bending moment is determined by the deflection of the rack, measured by indicator 9, and is calculated from the ratio

As(Li+L2), As (Li + L2),

где К - жесткость стойки (определ етс  экспериментально );where K is the stiffness of the rack (determined experimentally);

Дз - прогиб стойки;Dz - rack deflection;

L2 - длина стойки от места креплени  к образцу до точки приложени  усили ,L2 is the length of the stand from the point of attachment to the sample to the point of application of force,

при использовании образцов с концентратором , выполненным в виде надреза Ме- наже, напр жени  и деформации на дне концентратора могут быть подсчитаны по соотношени мwhen using samples with a concentrator made in the form of a Notch, the stress and strain at the bottom of the concentrator can be calculated by the ratios

Отах О. СТНОМ ; Јmax (X Јном ,Otah O. STNOM; Јmax (X Јnom,

где Отах, Јтах - напр жени  и деформации на дне концентратора;where Otah, Јtah are the stresses and strains at the bottom of the concentrator;

Оном - Јном - то же, вне концентратора;Onom - Јnom - the same, outside the hub;

а- теоретический коэффициент концентрации напр жений и деформаций.a is a theoretical coefficient of stress and strain concentration.

Дл  достижени  достаточной точности при оценке деформации образца перемещени  AI и Д необходимо измер ть с точностью 0.01 мм, а при оценке изгибающего момента измерени  по индикатору Аз необходимо производить с точностью 0,001 мм.In order to achieve sufficient accuracy in estimating the deformation of the sample, the displacements AI and D must be measured with an accuracy of 0.01 mm, and when estimating the bending moment of measurement using the indicator Az, it must be performed with an accuracy of 0.001 mm.

Предлагаемые образец и устройство позвол ют оперативно, с высокой достоверностью и при малых трудозатратах и затратах материалов проводить оценку свариваемости металла при выбранной технологии сварки.The proposed sample and device allows us to quickly, with high reliability and with low labor costs and material costs, to assess the weldability of the metal with the selected welding technology.

Claims (2)

1. Образец дл  испытаний на трещино- стойкость сварных соединений, выполненный в виде пластины со сварным1. Sample for testing the crack resistance of welded joints, made in the form of a plate with welded контрольным швом и концентратором напр жений на рабочем участке, отличающийс  тем, 4to с целью расширени  технологических возможностей и повышени  точности и достоверности испытаний, он дополнительно снабжен вставкой и второй пластиной, по форме, размерам и материалу идентичной первой, а рабоча  часть пластин выполнена переменной ширины, при этом вставка расположена между пластинами со стороны более широкой их части , жестко скреплена с ними и выполнена шириной, равной наибольшей ширине рабочей части пластин .The control seam and stress concentrator in the work area, characterized by 4to in order to expand technological capabilities and increase the accuracy and reliability of the tests, it is additionally equipped with an insert and a second plate in shape, size and material identical to the first, and the working part of the plates is made of variable width while the insert is located between the plates on the side of their wider part, rigidly fastened with them and made a width equal to the greatest width of the working part of the plates. 2. Устройство дл  испытаний на трещи- ностойкость сварных соединений, содержащее две параллельно расположенные2. A device for testing the crack resistance of welded joints, containing two parallelly arranged стойки, измеритель их взаимного перемещени , установленный в центральной части одной из стоек, измеритель нагрузки, закрепленный на балке, котора  консольно закреплена на другой стойке, и механизм нагружени  с гайкой и винтом, шарнирно закрепленным на одной из стоек, отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и повышени  точности и достоверности испытаний, оно снабжено дополнительным измерителем взаимного перемещени  стоек, установленным параллельно первому измерителю, винт механизма нагружени racks, a relative displacement meter mounted in the central part of one of the uprights, a load meter attached to a beam which is cantilever mounted on the other upright, and a loading mechanism with a nut and screw hinged on one of the uprights, characterized in that In order to expand the technological capabilities and increase the accuracy and reliability of the tests, it is equipped with an additional gauge for the mutual movement of the racks installed parallel to the first gauge, the screw of the loading mechanism закреплен на стойке с возможностью вращени  вокруг своей оси, а гайка шарнирно закреплена на другой стойке.mounted on a rack so that it can rotate around its axis, and the nut is hinged to another rack. Фиг. IFIG. I йиг. 2yig 2 ЗЗШZZSH J X/J x / ФигМFigm Риг.5Riga 5
SU904781830A 1990-01-15 1990-01-15 Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample SU1731544A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904781830A SU1731544A1 (en) 1990-01-15 1990-01-15 Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904781830A SU1731544A1 (en) 1990-01-15 1990-01-15 Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1731544A1 true SU1731544A1 (en) 1992-05-07

Family

ID=21491294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904781830A SU1731544A1 (en) 1990-01-15 1990-01-15 Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1731544A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Сварка в машиностроении /Под ред. В.А.Винокурова Т.З. -М.: Машиностроение 1979. с. 426. Тарновский А.И и др. Методика исследовани повреждений сварных соединений при малоцикловой ползучести. - Автоматическа сварка, 1982, N°. 11. с. 15 17. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Prevey A method of determining the elastic properties of alloys in selected crystallographic directions for X-ray diffraction residual stress measurement
US5585570A (en) Rising step-load test apparatus
US5528942A (en) Apparatus for maximizing critical buckling loads for compression testing
US6363798B1 (en) Method and device for measuring forces
US20090266138A1 (en) Method and Apparatus for Shear Strain Testing of Strain Sensors
SU1731544A1 (en) Sample for cracking-resistance testing of welded joints and apparatus for testing the sample
JPH0670604B2 (en) Method and apparatus for fracture mechanical fatigue testing of brittle materials
Whaley et al. Continuous measurement of material damping during fatigue tests
RU2292030C1 (en) Device for testing specimen made of shape memory material
KR100729029B1 (en) High temperature and high press water loop environmental fatigue test machine
JPH07504981A (en) Method for measuring the elongation of an object using an elongation measuring device, its uses, and elongation measuring device
RU2315962C2 (en) Device for determining internal stresses and crack resistance of materials
Priest Experimental methods for fracture toughness measurement
Bicego et al. JR curve testing utilizing the reversing direct current electrical potential drop method
Wheeler et al. Recommendations for the measurement of R-curves using centre-cracked panels
Johnson et al. Paper 12: A Biaxial-Stressing Creep Machine and Extensometer
Zamrik et al. A simple test method and apparatus for biaxial fatigue and crack growth studies
JPS6353440A (en) Material tester
SU847141A1 (en) Specimen for metal weldability testing
JP2002195924A (en) Method and device for multi-axial fatigue test
RU1795268C (en) Device for measurement of small relative translations of parts of object
CN109141705A (en) Device and method for testing welding constraint stress
SU1490569A1 (en) Device for determining imperfectness of elasticity of materials
Raske et al. An extensometer for low-cycle fatigue tests on anisotropic materials at elevated temperatures
Ponton et al. Crack-opening displacement as a method of measuring crack length in compact-tension specimens