SU1795338A1

SU1795338A1 - Method for determining mechanical properties of bimetal articles

Info

Publication number: SU1795338A1
Application number: SU904847968A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr V Kotelkin; Viktor N Gulbin; Valentin B Nikolaev; Konstantin K Krasikov
Original assignee: Mo I Stali I Splavov; Proizv Ob Ni K I Montazhnoj T
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1993-02-15

Description

Изобретение касается испытаний материалов и может быть использовано для оценки механических свойств взрывосварной многослойной трубной заготовки.

Известен способ определения механических свойств трубной заготовки, по которому она подвергается сплющиванию.

' Однако известный способ не дает возможность определить механические свойства ’ трубной биометаллической взрывосварной заготовки по причине отсутствия данных для расчета накопленной в меёте разрушения соединения деформации деформации при отрыве, построение зависимости усилие отрыва - накопленная деформация, а по величине усилия отрыва судят о механических свойствах изделий. Отличительной особенностью изобретения является то, что используют две партии образцов из одинакового сочетания исследуемых металлов, образцы в виде стаканов с фланцами используют в качестве эталонной партии, изготавливают их путем вырезки из соединения двух дисков, полученного взрывом с детонацией в области оси симметрии дисков, затем вторую партию непосредственно испытуемых образцов в виде труб с наружным диаметром D_H, толщиной S и шириной В, выбираемыми из соотношений 0,1 D_H 5S <0,2 D_H, 0,2 D_H,< В <0,3D_h нагружают сплющиванием до появления трещины на границе соединения слоев, определяют в этом месте деформацию сдвига, а усилие отрыва оценивают по ранее найденной зависимости для эталонной партии, используя деформацию сдвига в качестве накопленной деформации при отрыве. 6 ил.

и построения диаграммы усилие отрыва накопленная деформация;

Наиболее близким к заявляемому является способ определения механических свойств изделий из биметаллов, полученных взрывом, по которому изготавливают образцы в виде стаканов с фланцами, проводят испытания на отрыв, определяют усилие отрыва и накопленную деформацию при отрыве, строят зависимость усилие отрыва накопленная деформация, а по величине усилия отрыва судят о механических свойствах изделий.

1795338 А1

Однако данный способ не обеспечивает испытания труб, т.к. кривизна вырезанных из нее образцов и, соответственно, поверхности соединения не позволяет проводить такой вид испытания.

Целью изобретения является обеспечение испытания груб.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения механических свойств изделий из биметаллов, полученных взрывом, по которому изготавливают образцы в виде стаканов с фланцами, проводят испытания на отрыв, определяют усилие отрыва и накопленную деформацию при отрыве, строят зависимость усилие отрыва - накопленная деформация, а по величине усилия Судят о механических свойствах изделий, в соответствии с изобретением, используют две партии образцов из одинакового сочетания исследуемых металлов, образцы в виде стаканов с фланцами используют в качестве эталонной партии,, изготавливают их путем вырезки из соединения двух дисков, полученного взрывом с детонацией в области симметрии дисков, затем вторую партию непосредственно испытуемых образцов в виде труб с наружным диаметром Dh, толщиной S и шириной В, выбираемыми из соотношений 0,1 Dh^ S <0,2 D_t) и 0,2 D_H <0,3 Dh нагружают сплющиванием до появления трещины на границе соединения слоев, определяют в этом месте деформацию сдвига, а усилие отрыва оценивают по ранее найденной зависимости для эталонной партии, используя деформацию сдвига в качестве накопленной деформации при отрыве.

На фиг.1 показан общий вид кольцевого образца из трубчатого взрывосварного биметалла; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - кольцевой образец с полями изохром (линий равных деформаций) от оптически чувствительного покрытия; на фиг.4 график распределения накопленной деформации Лвдоль радиуса (Ri/Rk, где Ri-текущее значение радиуса, Rk - радиус заготовки после деформации) плоского взрывосварного биметаллического диска композиции сплав ВТ.1-0- сталь 12Х18Н10Т; на фиг.5график распределения усредненных значений напряжения отрыва σ вдоль радиуса вышеупомянутого диска; на фиг.6-диаграмма напряжение(усилие)отрыва-наполненная де’ формация взрывосварного биметалла указанной выше композиции.

Способ осуществляют следующим образом. Из биметаллической трубной вэрывосварнойзаготовки вырезают кольцевые образцы с наружным диаметром Du, внут ренним диаметром D_B, при толщине образца S=(0,1...0,2) D_H. и ширине Β=(θ.2,..Ο3) Dh. Каждый образец состоит из плакирующего слоя 2 и плакируемого 1, соединенных свар5 кой взрывом по линии контакта 3 (фиг.1). На . радиальные плоскости образцов до деформации наносят координатную сетку или оптически чувствительное покрытие 4 (фиг.2). С их использованием по искаженной сетке или по фиксируемым в поляризованном све- . те на покрытии полям изохром определяют накопленную деформацию. Подготовленный таким образом образец 6 помещают между плоскими плитами 7 и 8 и деформи15 руют его с нагрузкой Р (сплющиёают) с фиксацией полей изохром при использовании покрытия (фиг.З). Сплющивание проводят до появления трещины (расслоения) биметалла на границе соединения слоев, момент .

образования которой фиксируют визуально. После образования трещины нагрузку снимают. · . : .

При использовании покрытия накопленную деформацию рассчитывают по по25 рядку изохром m и тарировочному графику для данного покрытия и используемых мате- . риалов m=f (А).

Координатную сетку измеряют, например, с помощью инструментального изме30 рителы-ioro микроскопа (типа УИМ-23). По данным замеров считают деформацию по какому-то направлению I в логарифмическом виде а = —1njj, _е где 1о, 1к - начальный и конечный размеры ячейки координатной сетки. ,

После чего производят расчет интенсивности деформации сдвига Г приближенно 40 равной накопленной деформациид по формуле

Д « Г-2i+ ε к'£г- + , _

где , ετ~ логарифмическая деформации в радиальном и тангенциальном направлениях, соответственно.

Для определения напряжения (усилия) 50 отрыва слоев в трубчатой взрывосварной заготовке из биметалла строят диаграмму напряжение (усилие) отрыва - накопленная деформация в следующей последовательности. Из материалов, составляющих слой 55 биметаллической трубы, изготавливают два диска, на внешней стороне которых наносят кольцевые риски. Диски соединяют сваркой взрывом' с детонацией в области оси симметрии. Расчет накопленной деформации производят по формуле где ADo, A Dk - расстояние между рисками др и после взрыва, соответственно.

’ Деформацию в месте соединения определяют из выражения

Д с = КД _т, гдеДтДс - деформация на торце и в месте соединения, соответственно;

К - коэффициент пересчета.

Коэффициент пересчета рассчитали как _K_ln Pg/PE In Di/Dl ' где Р_о ^т , D\ - начальный и конечный диаметр торцевой части биметалла;

Р_о ^с, Рк^с - соответственно', начальный и конечный диаметр в области соединения.

По результатом расчета строится графй|Д=Д (Ri/R_K) (фиг.4). После этого из различных участков биметаллического диска вДоль кольцевых рисок изготавливают образцы эталонной партии в виде стаканов с фйанцами для испытания слоев на отрыв. Образцы фланцем устанавливают в матрицу и пуансоном производят их нагружение на отрыв, определяют напряжение (усилие) отрыва и накопленную деформацию при отрыву, строят зависимость усилие (напряжение) отрыва - накопленная деформация (фиг.6), используя график σ — σ (RI/Rk) (фиг.5) и график (фиг.4).

По этой зависимости, зная деформацию разрушения в кольцевом образце из трубчатого взрывосварного биметалла, определяют соответствующее ей напряжение (усилие) отрыва, характеризующее прочностные свойства заготовки такой формы. Это диаграмма служит для определения напряжения (усилия) отрыва для всего сортамента трубчатого взрывосварного биметалла того же! сочетания.

Пример осуществления способа. С использованием сварки взрывом получена партия из пяти непосредственно испытуемых кольцевых биметаллических образцов из заготовок с характеристиками, которые указаны в таблице. Размеры образцов: D_H=67 мм, D_b=48 мм, В=15 мм. Толщина плакируемого слоя из стали 12Х18Н10Т составляет 9,5 мм. Такую же величину имеет внутренний слой из сплава ВТ1-0. На торец каждого образца нанесли оптически чувствительное покрытие и деформировали на прессе между плоских плит до появления в месте соединения слоев трещины. Далее с использованием полярископа получили картину изохром (фиг.З), по которой определили накопленную деформацию при разрушении, равную 0,06.

Для построения диаграммы Напряжение (усилие) отрыва - накопленная деформация изготовили два диска диаметром 500 мм из стали 12X18Н ЮТ и сплава ВТ1-0 толщиной 20 и 8 мм, соответственно. На поверхность диска из сплава титана нанесли концентрические риски с шагом 20 мм. Диски соединили между собой сваркой взрывом с детонацией в области оси симметрии. После замеров расстояния между рисками и диаметров торцевой области и зоны соединения построили графикД=Л (Ri/R_K) (фиг.4). Из различных участков полученного диска вырезали образцы эталонной партии для испытания биметалла на отрыв, по 4 образца с каждого уровня по радиусу (вдоль кольцевой риски). Образцы испытали на отрыв, определили усилие (напряжение) отрыва и накопленную деформацию при отрыве (0,057) и получили график σ = σ (Ri/R_K) (фиг.5). По графикам распределения деформаций и напряжений вдоль радиуса построили диаграмму σ =.σ (А) (фиг.6), на которую нанесли значение накопленной деформации при разрушении кольцевого биметаллического образца основной партии и по координатам кривой определили напряжение (усилие) отрыва слоев, равное 460 МПа.

Таким образом, данное изобретение обеспечивает испытание и определение механических свойств труб из биметаллов.

Claims

Формула изобретени я

Способ определения механических свойств изделий из биметаллов, полученных взрывом, по которому изготавливают образцы в виде стаканов с фланцами, проводят испытания на отрыв и определяют усилие отрыва и накопленную деформацию при отрыве, отличающийся тем, что, с целью обеспечения испытаний образцов труб, используют две партии образцов из одинакового сочетания исследуемых металлов; образцы в виде стаканов с фланцем используют в качестве эталонной партии, изготавливают их путем вырезки соединения двух дисков, полученного взрывом с детонацией в области оси симметрии дисков, затем вторую партию непосредственно образцов в виΊ де труб с наружным диаметром Он толщиной S и шириной В, выбранными из соотношения 0,Юн < S< 0.2D_H; 0,2D_H< В < 0,3D_H, и нагружают сплющиванием до появления трещины на границе соединения слоев, оп ределяют в этом месте деформацию сдвига, а усилие отрыва определяют по найденной ранее зависимости для эталонной партии, используя деформацию сдвига в качестве накопленной деформации при отрыве.

Фиг.1

А-А

Фиг.2

Кл $_ts ojs б,МПа

О в,IS O,S 013 Hi/Хк

Ма <Риг5

Г

q qos \ q/o Л

Фмг.б !