Методы специализированных механических испытаний сварных образцов

Методы специализированных механических испытаний сварных образцов (или «машинные» методы) основаны на доведении зоны металла термического влияния или металла шва до образования холодных трещин под действием напряжений от внешней длительно действующей постоянной нагрузки. При испытаниях серию образцов нагружают различными по величине нагрузками непосредственно после окончания сварки и выдерживают их под нагрузкой в течение 20 ч. За сравнительный количественный показатель сопротивляемости металла сварных соединений трещинам принимают минимальное растягивающее напряжение от внешней нагрузки σp.min, при которой начинают образовываться трещины.

Показатели сопротивляемости трещинам, получаемые с помощью машинных испытаний, оценивают только технологическую прочность металла сварных соединений. Они могут использоваться для сравнения материалов и технологических вариантов сварки, однако они не применимы непосредственно для оценки стойкости против трещин сварных соединений конструкций, так как для оценки стойкости необходим учет величины действующих сварочных напряжений.

Образцы и схема нагружения при испытании по методу ЛТП2-3
Рис. 1. Образцы и схема нагружения при испытании по методу ЛТП2-3: а — толщины 1—3 мм, изгиб распределенной нагрузкой; б, в — толщины 8—20 мм, четырехточечиый изгиб вдоль шва и поперек шва соответственно; г — толщины 8—20 мм, консольный изгиб

Метод ЛТП2 (ГОСТ 26388—84) предусматривает испытание нескольких типов сварных образцов: плоских круглых толщиной 1—3 мм с диаметральным швом по схеме изгиба, жестко заделанной по контуру пластинки распределенной нагрузкой, плоских прямоугольных толщиной 8—20 мм с поперечным или продольным швом по схеме четырехточечного изгиба, тавровых толщиной 8—20 мм по схеме консольного изгиба (рис. 1). Разрушающие напряжения определяют приближенно по соотношениям теории упругости: для плоских круглых образцов

sigma_{x(y)} = 0,12 (D_и / delta)^2 p = 0,0044 1 / E (D_и / delta)^6 p^2, М П а

для плоских прямоугольных образцов

sigma = 0,65 {12 E delta (f_m - F_o)} / {2 {L^2}_1 + 2 L_1 L_3 - {L^2}_3}, М П а

где fm — прогиб в центре образца на базе L1, м; fо — остаточный прогиб в центре образца на базе L1 после снятия нагрузки, м; δ — толщина стали, м

Образец вставка (а), пластина под сварку (б) и схема нагружения образца (в) по методу «Имплант»
Рис. 2. Образец вставка (а), пластина под сварку (б) и схема нагружения образца (в) по методу «Имплант»

для тавровых образцов

sigma = {6 M_{и з г}} / {b{k^2}_{с р}}, М П а

где Mизг — изгибающий момент, МПа*м; b — ширина образца, м; kср — Средний катет углового шва на стенке таврового образца по пятя измерениям вдоль шва, м.

При напряжениях выше предела текучести основного металла точность расчета по приведенным соотношениям существенно снижается, так как они не учитывают пластического течения металла.

Метод «Имплант» (ГОСТ 26388—84) предусматривает испытание цилиндрического образца — вставки (им-планта) с винтовым надрезом, который монтируется в отверстие пластины и частично переплавляется наплавленным на пластину сварным валиком (рис. 2). Сварочный термический цикл регулируют, изменяя погонную энергию сварки. За стандартный принят цикл, характеризуемый временем охлаждения от 800 до 500 °С (t8/5), равным 10 с. В процессе охлаждения в диапазоне 150—100 °С образцы нагружают постоянным растягивающим усилием. Разрушающие напряжения рассчитывают приближенно относительно поперечного сечения образца в надрезе без учета концентрации напряжений.

Метод ЛТП-3 предусматривает моделирование (имитацию) сварочных термических и термодеформационных циклов в образцах основного металла, последующее их наводороживание и испытание на замедленное разрушение. Испытываются плоские образцы 1,5x10x100 с боковым надрезом 0,2x3 путем четырехточечного изгиба постоянным длительно действующим моментом (рис. 3). Под нагрузкой образцы выдерживаются 20 ч. Имитация сварочных циклов производится проходящим электрическим током, наводороживание — электролитическим способом, надрез после наводороживания тонким наждачным кругом. За количественный показатель сопротивляемости замедленному разрушению принимается минимальное среднее напряжение, приводящее к образованию трещины в сечении с надрезом (σp.min). Расчет разрушающего напряжения выполняется приближенно по соотношению для упругого нагружения бруса по схеме чистого изгиба. Поэтому показатель используется для сравнения влияния исследуемых факторов (состава, структуры, концентрации водорода и др.).

Образец (а) и схема нагружения (б) при испытании на замедленное разрушение по методу ЛТПЗ
Рис. 3. Образец (а) и схема нагружения (б) при испытании на замедленное разрушение по методу ЛТПЗ

За рубежом применяют аналогичные испытания на замедление разрушения по методам «Терморестор» и «Smith-weld».






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.