ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

6.3.16.1.

ИСПЫТАНИЯ НА УДАРНЫЙ ИЗГИБ

Испытания на ударный изгиб при температуре от -100 до + 1200°С производятся по ГОСТ 9454-78. Типы образцов, их фор­ма, размеры и схема испытаний приведены на рис. 6.54.

Рис. 6.54

Типы образцов для испытаний на ударный изгиб по ГОСТ 9454-78

Образцы с U-образным надрезом типов 1...10 рекомендуются для выбора материала и обычных приемо-сдаточных испытаний. Образцы с V-образным надрезом типов 11...14 применяются при выборе металла и приемо-сдаточных испытаний для конструкций повышенной степени надежности (транспортные средства, трубо­проводы, сосуды давления и т. п.).

Образцы типов 16...19 с трещиной (концентратор типа T) ре­комендуются для выбора металла, приемо-сдаточных испытаний особо ответственных конструкций, у которых важнейшим крите­рием является сопротивление распространению трещины. Кроме того, эти образцы рекомендуется использовать при анализе при­чин аварий. Трещина усталости в таких образцах выращивается при знакопеременном плоском изгибе образцов с концентратором на специальном вибраторе. В случае, когда фронт усталостной тре­щины криволинеен, расчетная глубина концентратора h считает­ся равной глубине прямоугольника с площадью, равновеликой площади реального концентратора.

Испытания на ударный изгиб производят на стандартных коп­рах с максимальной энергией удара 5...300 Дж и скоростью удара

3.. .5 м/c. Для центровки образцов на опорах копра устанавлива­ют торцевые упоры, которые не должны мешать свободному изги­бу образца.

Значения работы удара, затраченной на разрушение образца, не должно быть меньше 10% от максимальной энергии удара коп­ра. Охлаждение образцов производят предварительно в термо­стате со смесью этилового спирта и твердой углекислоты или жид­кого азота. Если время от выемки образца из термостата до его испытаний не превышает 3...5 с, то в ГОСТе дается таблица тре­буемого переохлаждения или перегрева образца в термостате в за­висимости от назначенной температуры испытаний.

Для образцов с концентраторами вида U и V определяют рабо­ту удара, которую обозначают буквой K, Дж (кг м). К этому обо­значению добавляют обозначение концентратора. Тогда обозначе­ния имеют вид: KV, KU. Кроме того, для всех образцов определяют ударную вязкость КС, Дж^м2 (кг-м/см2), которую находят по фор­муле K

KC = - К,

S0

где S0 — площадь нетто сечения образца в месте концентратора.

К этим обозначениям добавляют букву видa концентратора. В результате получают обозначения для ударной вязкости: KCU, KCV и KCT. Кроме этого, ударную вязкость можно обозначать

малой буквой ап, где индекс п обозначает тип образца по рис. 6.54. Верхний индекс обозначает температуру испытания; также к обо­значению с буквой K добавляют цифры размеров образца, на­пример:

KV-40 50/2/2 — работа удара, определенная на образце с кон­центратором вида V при температуре -40°С. Максимальная энер­гия удара маятника— 50 Дж, глубина концентратора— 2 мм, ширина образца — 2 мм.

КСТ+100 150/3/7,5 — ударная вязкость, определенная на об­разце с концентратором вида Т при температуре +100°С. Макси­мальная энергия удара маятника — 150 Дж, глубина концентра­тора — 3 мм, ширина образца — 7,5 мм.

KCU (KCV) — ударная вязкость, определенная на образце с концентратором вида U (V) при комнатной температуре. Макси­мальная энергия удара маятника — 300 Дж, глубина концентра­тора — 2 мм, ширина образца — 10 мм (для результатов испыта­ний образцов типа 1 и 11, испытанных при комнатной темпера­туре на копре с энергией 300 Дж, пояснений в обозначениях не требуется).

af®0 — ударная вязкость, определенная на образце типа 11 при температуре -60°С. Максимальная энергия удара маятника 300 Дж.

При интерпретации результатов испытаний на ударную вяз­кость следует обязательно учитывать сведения об этой характе­ристике из раздела 5.1.1 и рис. 5.2. Чтобы результаты были по­казательны, температура контрольных испытаний должна быть выбрана обязательно между верхней и нижней критическими тем­пературами. Нужно при этой температуре испытать несколько об­разцов, чтобы, несмотря на большой разброс ударной вязкости в критическом интервале температур, получить правильное пред­ставление о контролируемой характеристике. Для получения уве­ренных результатов нужно проводить сериальные испытания, на­ходить температурную зависимость ударной вязкости и судить о вязкости материала по критическим температурам.

Аспирант нашей кафедры (ныне он профессор университета в Турции) Г. И. Саидов определил, что жесткость напряженного со­стояния (л = (^1/^г)тах) для образцов типа 1 составляет 1,64, а для образцов типа 11 — 1,70. Скорость деформации металла в опасных точках образцов при этих испытаниях составляет около 130 1/с для типа 1, и около 200 1/с для типа 11. Коэффициент концентрации напряжений (упругий) у образцов типа 1 равен 2,4, а у образцов типа 11 составляет 4.4.