UA114126U - METHOD OF ASSESSING THE INVALIDITY OF THE MATERIAL OF THE STRUCTURAL ELEMENT - Google Patents
METHOD OF ASSESSING THE INVALIDITY OF THE MATERIAL OF THE STRUCTURAL ELEMENT Download PDFInfo
- Publication number
- UA114126U UA114126U UAU201609932U UAU201609932U UA114126U UA 114126 U UA114126 U UA 114126U UA U201609932 U UAU201609932 U UA U201609932U UA U201609932 U UAU201609932 U UA U201609932U UA 114126 U UA114126 U UA 114126U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- scratch
- values
- heterogeneity
- structural element
- assessing
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000006748 scratching Methods 0.000 claims description 9
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Спосіб оцінки неоднорідності матеріалу конструктивного елемента містить операції вимірювання значень фізико-механічної характеристики матеріалу, визначення його неоднорідності за розподілом цієї характеристики. На поверхню конструктивного елемента за допомогою дряпаючого наконечника, який підтримують під постійним навантаженням, наносять подряпину, а за характеристику неоднорідності матеріалу приймають параметри розсіяння значень глибини чи ширини перерізу подряпини.The method of assessing the heterogeneity of the material of the structural element includes operations to measure the values of the physical and mechanical characteristics of the material, determine its heterogeneity in the distribution of this characteristic. Scratch is applied to the surface of the structural member by means of a scratch-tip, which is supported under constant load, and the scattering values of the depth or width of the scratch section are taken as a characteristic of the material heterogeneity.
Description
Пропонована корисна модель належить до способів дослідження конструктивних елементів, а саме до способу дослідження неоднорідності матеріалу конструктивного елемента.The proposed useful model belongs to the methods of researching structural elements, namely to the method of researching the heterogeneity of the material of the structural element.
Оцінка неоднорідності матеріалу є особливо актуальною при виготовленні відповідальних конструктивних елементів, які у процесі експлуатації піддаються дії сил тертя, чи працюють в умовах контактного термосилового навантаження. За ступенем неоднорідності матеріалу проводиться оцінка рівня пошкоджуваності матеріалу конструктивного елемента в процесі експлуатації виробу і визначається його залишковий ресурс.Assessment of material inhomogeneity is especially relevant in the manufacture of responsible structural elements that are exposed to frictional forces during operation, or work under conditions of contact thermoforce loading. According to the degree of heterogeneity of the material, the level of material damage of the structural element during the operation of the product is evaluated and its residual resource is determined.
Відомі способи оцінки неоднорідності матеріалу за зміною вмісту в матеріалі хімічних елементів |А.с. 1786422 СССР, МПК З с: 01М 33/08. Способ оценки поврежденности деформируемого материала /А.А. Лебедев, Н.Г. Чаусов, Л.В. Зайцева /Открьтия. Изобретения. - 1992.- Мо 27.- С. 196). Запропонований спосіб дозволяє на підставі проведення безперервного відрядкового аналізу хімічного складу матеріалу в досліджуваній області за основними елементами давати оцінку полів його неоднорідності. Проте, для реалізації відомого способу потрібна наявність спеціальної апаратури високої вартості - аналізаторів "сої", мікроаналізаторів суперпроб "ІЗ5ХА" та ін., які недоступні для широкого застосування.Known methods of assessing material heterogeneity based on changes in the content of chemical elements in the material |A.s. 1786422 USSR, IPC Z s: 01M 33/08. A method of assessing damage to deformable material / A.A. Lebedev, N.G. Chausov, L.V. Zaitseva / Otkrtiya. Inventions - 1992.- Mo 27.- P. 196). The proposed method makes it possible to estimate the fields of its heterogeneity on the basis of a continuous batch analysis of the chemical composition of the material in the studied area by main elements. However, the implementation of the known method requires the availability of high-cost special equipment - soybean analyzers, IZ5XA super sample microanalyzers, etc., which are not available for widespread use.
Із відомих способів оцінки неоднорідності матеріалу найбільш близьким за своєю технічною суттю є спосіб, що містить в собі операції вимірювання значень такої фізико-механічної характеристики матеріалу, як твердість, визначення його стану за параметрами розсіювання вимірюваних значень цієї характеристики Деклараційний патент на винахід Мо 52107 А, Україна,Of the known methods of assessing the heterogeneity of a material, the closest in its technical essence is the method that includes the operations of measuring the values of such a physical and mechanical characteristic of the material as hardness, determining its state according to the parameters of the dispersion of the measured values of this characteristic Declaratory patent for the invention Mo 52107 A, Ukraine,
МПК (2006) 201М3/00, й01М3/40 (2006.01). Опубл. 16.12.2002, бюл. Мо 12/2002). Описаний спосіб є недостатньо інформативним, оскільки не для всіх матеріалів можна визначити поля їх неоднорідності. Так для матеріалів з нестабільними механічними характеристиками, наприклад листа з мідного сплаву, притаманне велика кількість невеликих за площиною полів неоднорідності, розмір яких не дозволяє зробити необхідну для реалізації способу велику кількість вимірювань твердості, оскільки, згідно до вимог Держстандарту на проведення вимірів твердості |наприклад, ГОСТ 22761-77. Металльі и сплавь. Метод измерения твердости поIPC (2006) 201M3/00, y01M3/40 (2006.01). Publ. 16.12.2002, Bull. Mo 12/2002). The described method is not sufficiently informative, since it is not possible to determine the fields of their heterogeneity for all materials. For example, materials with unstable mechanical characteristics, such as a copper alloy sheet, are characterized by a large number of small inhomogeneity fields, the size of which does not allow for the large number of hardness measurements necessary for the implementation of the method, since, according to the requirements of the State Standard for hardness measurements | for example, GOST 22761-77. Metal and alloy. The method of measuring hardness according to
Бринеллю переносньіми твердомерами статического действия. М: Изд-во стандартов - 19891, відстань поміж центрами двох сусідніх відбитків не повинна бути менше чотирьох діаметрів відбитку. За допомогою відомого способу також неможливо провести оцінку стану матеріалу,Brinell portable hardness testers of static action. M: Izd-vo standartov - 19891, the distance between the centers of two adjacent impressions should not be less than four diameters of the impression. Using the known method, it is also impossible to assess the condition of the material,
Зо наприклад, елементів з малою площею поверхні. Крім цього, продуктивність праці при проведенні оцінки неоднорідності матеріалу за відомим способом низька, тому що спосіб потребує для його реалізації проведення значної кількості вимірювань.For example, elements with a small surface area. In addition, labor productivity when assessing material heterogeneity by the known method is low, because the method requires a significant number of measurements for its implementation.
В основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такого способу оцінки неоднорідності матеріалу конструктивного елемента, який би дозволив проводити діагностику елементів, які виготовлені із структурно нестабільних матеріалів, елементів з малою площиною робочої поверхні, збільшити достовірність проведеної оцінки неоднорідності матеріалу і підвищити при цьому продуктивність праці.The basis of the proposed useful model is the task of creating such a method of assessing material inhomogeneity of a structural element, which would allow diagnostics of elements made of structurally unstable materials, elements with a small plane of the working surface, increase the reliability of the assessment of material inhomogeneity and increase labor productivity.
Поставлена задача вирішується тим, що містить операції вимірювання значень фізико- механічної характеристики матеріалу, визначення його неоднорідності за розподілом цієї характеристики, згідно з корисною моделлю, за характеристику неоднорідності матеріалу приймають параметри розсіяння значень глибини чи ширини перерізу подряпини в процесі її нанесення на поверхні матеріалу дряпаючим наконечником, що знаходиться під постійним навантаженням.The task is solved by measuring the values of physical and mechanical characteristics of the material, determining its inhomogeneity based on the distribution of this characteristic, according to a useful model, the characteristics of the inhomogeneity of the material are taken to be the parameters of the scattering of the values of the depth or width of the scratch cross-section in the process of its application on the surface of the material by scratching tip under constant load.
Відомо, що розсіювання характеристик властивостей матеріалу, притаманне всім матеріалам, але ступінь розсіювання залежить від ступеня неоднорідності його структури. Чим більше неоднорідність структури матеріалу конструктивного елементу, тим гірше його експлуатаційні можливості, тим більше розсіювання вимірюваних характеристик, що визначається відомими методами статистичного аналізу. Проведенні дослідження переконливо довели, що розсіювання глибини чи ширини подряпини добре корелюються з однорідністю матеріалу.It is known that the dispersion of material properties characteristics is inherent in all materials, but the degree of dispersion depends on the degree of heterogeneity of its structure. The greater the heterogeneity of the material structure of the structural element, the worse its operational capabilities, the greater the dispersion of measured characteristics, which is determined by known methods of statistical analysis. Conducted research has convincingly proved that the scattering of scratch depth or width is well correlated with the homogeneity of the material.
Суть процесів, які проходять у відповідності з операціями запропонованого способу і їх послідовність полягають у наступному. На поверхні матеріалу безпосередньо на місці діагностики за допомогою дряпаючого наконечника, що знаходиться під постійним навантаженням, наносять подряпину. В процесі нанесення подряпини за допомогою електричного датчика переміщень, чутливий елемент якого зв'язаний з дряпаючим наконечником, проводять вимірювання по довжині подряпини значень глибини подряпини чи значень ширини перерізу подряпини після її нанесення за допомогою вимірювального приладу.The essence of the processes that take place in accordance with the operations of the proposed method and their sequence are as follows. A scratch is made on the surface of the material directly at the place of diagnosis with the help of a scratching tip, which is under constant load. In the process of applying a scratch with the help of an electric displacement sensor, the sensitive element of which is connected to the scratching tip, measurements are made along the length of the scratch, the values of the depth of the scratch or the values of the width of the cross-section of the scratch after its application with the help of a measuring device.
Спосіб дозволяє отримати велику кількість точок замірів її розмірів навіть при малій площині поверхні, тобто при незначній довжині подряпини. За параметрами розсіювання отриманих бо значень розмірів подряпини шляхом порівняння з подібними значеннями розсіювання для початкового стану матеріалу проводять оцінку його неоднорідності на даному етапі експлуатації конструктивного елемента.The method allows obtaining a large number of measurement points of its dimensions even with a small surface plane, that is, with a small scratch length. Based on the scattering parameters of the obtained scratch size values by comparison with similar scattering values for the initial state of the material, an assessment of its heterogeneity is carried out at this stage of operation of the structural element.
Проведення оцінки неоднорідності матеріалу конструктивних елементів за рахунок можливості отримувати велику кількість вимірів значень глибини чи ширини подряпини значно підвищує продуктивність праці при проведенні досліджень і підвищує при цьому достовірність оцінки.Assessing the heterogeneity of the material of structural elements due to the possibility of obtaining a large number of measurements of the depth or width of the scratch significantly increases labor productivity during research and increases the reliability of the assessment.
Приклад. Для оцінки неоднорідності матеріалу конструктивного елемента, що був виготовлений з алюмінієвого сплаву Діб у стані поставки і після термічної обробки. На його поверхні за допомогою дряпаючого наконечника, який знаходився під постійним навантаженнямExample. To assess the heterogeneity of the material of the structural element, which was made of Dib aluminum alloy in the state of delivery and after heat treatment. On its surface with the help of a scratching tip, which was under a constant load
З0 Н, наносили подряпину довжиною 10 мм. Як дряпаючий наконечник використовували конусний алмазний індентор з кутом при вершині 907. Поверхню матеріалу перед нанесенням подряпини полірували. В процесі нанесення подряпини дряпаючим наконечником, який був з'єднаний з чутливим елементом датчика переміщень, за допомогою комп'ютерної програми безперервно проводили реєстрацію значень глибини проникнення у матеріал дряпаючого наконечника. Це дозволило при незначній довжині подряпини отримати велику кількість замірів її глибини, що забезпечило значне підвищення достовірності оцінки неоднорідності матеріалу.З0 H, a 10 mm long scratch was applied. A conical diamond indenter with an angle at the top of 907 was used as a scratching tip. The surface of the material was polished before applying the scratch. In the process of applying a scratch with the scratching tip, which was connected to the sensitive element of the movement sensor, the values of the depth of penetration into the material of the scratching tip were continuously recorded using a computer program. This made it possible to obtain a large number of measurements of its depth with an insignificant length of the scratch, which provided a significant increase in the reliability of the assessment of the heterogeneity of the material.
Результати статистичної обробки за 150 вимірюваних значення глибини проникнення дряпаючого наконечника у досліджуваний матеріал відомим ІМ - методом твердості (див. деклараційний патент на винахід Мо 52107 А, Україна, МПК (2006) С201М3/00, С:01М3/40 (2006.01). Опубл. 16.12.2002, бюл. Мо 12/20021 показали суттєву зміну коефіцієнтів гомогенності, які розраховують за розсіянням вимірюваних значень глибини подряпини і характеризують ступінь неоднорідності матеріалу після термічної обробки, порівняно з його значенням для стану поставки матеріалу, при незначній зміні абсолютних значень глибини - від 28 мкм до 33 мкм для матеріалу у стані поставки і від 15 мкм до 19 мкм після термообробки. Якщо абсолютні значення глибини подряпини змінилися відповідно на 1,2 95 і 1,3 95, то коефіцієнти гомогенності для цих значень змінювалися на 1895 і 3495. Чим більш високі значення коефіцієнта гомогенності, тим менша неоднорідність структури матеріалу після термічної обробки порівняно з'її початковим станом.The results of statistical processing for 150 measured values of the depth of penetration of the scratching tip into the material under study by the well-known IM - hardness method (see the declaratory patent for the invention Mo 52107 A, Ukraine, IPC (2006) С201М3/00, С:01М3/40 (2006.01). Publ. 16.12.2002, Bull. Mo 12/20021 showed a significant change in the homogeneity coefficients, which are calculated from the dispersion of the measured values of the scratch depth and characterize the degree of heterogeneity of the material after heat treatment, compared to its value for the state of delivery of the material, with a slight change in the absolute values of the depth - from 28 µm to 33 µm for the material as delivered and from 15 µm to 19 µm after heat treatment.If the absolute values of the scratch depth changed by 1.2 95 and 1.3 95, respectively, the homogeneity coefficients for these values changed by 1895 and 3495 . The higher the values of the homogeneity coefficient, the smaller the inhomogeneity of the material structure after heat treatment compared to its initial state .
Наведені вище результати показують, що визначені значення глибини подряпини матеріалуThe above results show that the determined values of the scratch depth of the material
Зо самі по собі є малочутливими до неоднорідності матеріалу. Більш показним параметром стосовно інформативності і вірогідності є характеристики розсіяння абсолютних значень глибини подряпини, обсяг даних, які отримано в однакових умовах вимірювань.By themselves, they are insensitive to material inhomogeneity. A more revealing parameter in terms of informativeness and probability is the dispersion characteristics of the absolute values of the scratch depth, the amount of data obtained under the same measurement conditions.
Більш високі значення коефіцієнта гомогенності вказують на поліпшення структури матеріалу після проведеної термообробки.Higher values of the homogeneity coefficient indicate an improvement in the structure of the material after heat treatment.
Таким чином, даний спосіб дозволяє оцінити неоднорідність досліджуваного матеріалу за розсіюванням значень глибини чи ширини перерізу подряпини в процесі її нанесення на поверхню матеріалу, збільшити обсяг інформації про стан структури матеріалу, та підвищити при цьому достовірність оцінки і продуктивність праці.Thus, this method makes it possible to estimate the heterogeneity of the studied material by scattering values of the depth or cross-section width of the scratch in the process of applying it to the surface of the material, increase the amount of information about the state of the material structure, and at the same time increase the reliability of the assessment and labor productivity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201609932U UA114126U (en) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | METHOD OF ASSESSING THE INVALIDITY OF THE MATERIAL OF THE STRUCTURAL ELEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201609932U UA114126U (en) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | METHOD OF ASSESSING THE INVALIDITY OF THE MATERIAL OF THE STRUCTURAL ELEMENT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA114126U true UA114126U (en) | 2017-02-27 |
Family
ID=58098769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201609932U UA114126U (en) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | METHOD OF ASSESSING THE INVALIDITY OF THE MATERIAL OF THE STRUCTURAL ELEMENT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA114126U (en) |
-
2016
- 2016-09-27 UA UAU201609932U patent/UA114126U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xia et al. | Effect of surface roughness in the determination of the mechanical properties of material using nanoindentation test | |
| Song et al. | Experimental study on damage evolution of rock under uniform and concentrated loading conditions using digital image correlation | |
| Abshirini et al. | On the mode I fracture analysis of cracked Brazilian disc using a digital image correlation method | |
| Hu et al. | Material elastic–plastic property characterization by nanoindentation testing coupled with computer modeling | |
| Dean et al. | A critical assessment of the “stable indenter velocity” method for obtaining the creep stress exponent from indentation data | |
| CN108414379B (en) | Method for extracting metal elastoplasticity parameters through in-situ press-in test | |
| CN113008669B (en) | Method for dynamically monitoring stress intensity factor of crack tip | |
| Feng et al. | A load-based multiple-partial unloading micro-indentation technique for mechanical property evaluation | |
| Pan et al. | Lattice strain and damage evolution of 9–12% Cr ferritic/martensitic steel during in situ tensile test by X-ray diffraction and small angle scattering | |
| Bannikov et al. | Experimental investigation of crack initiation and propagation in high-and gigacycle fatigue in titanium alloys by study of morphology of fracture | |
| Shen et al. | Rate-dependent characteristics of damage and roughness degradation of three-dimensional artificial joint surfaces | |
| Abshirini et al. | Interaction of two parallel U-notches with tip cracks in PMMA plates under tension using digital image correlation | |
| Dong et al. | Marker load-aided bidirectional fatigue crack growth rate measurement via a semi-elliptical surface crack | |
| White et al. | Comparison of fatigue crack growth stress ratio effects under simple variable amplitude loading using fractographic and strain measurements | |
| Zdunek et al. | Digital Image Correlation investigation of Portevin–Le Chatelier effect in an aluminium alloy | |
| Baldner et al. | A review on computer vision applied to mechanical tests in search for better accuracy | |
| UA114126U (en) | METHOD OF ASSESSING THE INVALIDITY OF THE MATERIAL OF THE STRUCTURAL ELEMENT | |
| Zhu et al. | Pileup behavior in sharp nanoindentation of AISI 1045 steel | |
| Kato | Detection of fatigue damage in steel using laser speckle | |
| RU2302622C2 (en) | Mode of measuring of hardness of metallic samples | |
| Giginyak et al. | A relationship between damage in 10GN2MFA steel and low-cycle strain-controlled loading at different deformation frequencies | |
| Ono et al. | Prediction of surface crack growth life for AA7075-T6 under nonproportional loading | |
| Ivanyts’ kyi et al. | Determination of the parameters of crack resistance for 17G1S steel under transverse shear | |
| Nunes | Mechanical characterization of polytetrafluoroethylene polymer using full-field displacement method | |
| Lee et al. | Evaluation of anisotropy of yield stress using surface in-plane displacements around an indentation residual imprint |