Mi az anyagvizsgálat célja? Mit mérünk? – A kisciklusú fárasztóvizsgálat példája.

5. „Anyagvizsgálat a Gyakorlatban – AGY5”Monor, 2010. Június 9-10.

Mi az anyagvizsgálat célja? Mit mérünk? – A kisciklusú

fárasztóvizsgálat példája.

TÓTH László Debreceni Egyetem,

Miskolci EgyetemBay Zoltán Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet


Where We come from? What We Are? Where we are going?

Paul GAUGIN, 1897 (Boston, Museum of Fine Arts, 141x376 cm)


Az anyagvizsgálat fejlődése

• Káresetek• Vizsgálati módszerek kifejlesztése a káresetek elhá-

rítására• Vizsgáló berendezések kifejlesztése ipari méretek-

ben• Vizsgálatsorozatok végzése szerte a világon• Vizsgálati eredmények összegyűjtése kézikönyvek-

ben• Az eredmények általánosítása, azok fizikai tartalmá-

nak általános értelmezése.


Mi az anyagvizsgálat célja, folyamata?

Külső körülmények• Tehelési feltételek• Környezet• Hőmérséklet

Válasz, Élettartam• Fáradás• Kúszás

Geometriai hatás

ANYAGK V

ÖNSZERVEZŐDÉS


Külső feltételek• Tehelési körülmények

* s, s, e, e, K, K• Közeg

* (korróziós) közeg• Hőmérséklet

* T (°K)

ANYAG

VálaszMakroszkópikus szint

• Fáradás: Nf , da/dN

• Kúszás: tf ,d/dt

Mikroszkópikus szint

Mit teszünk az anyagvizsgálatban?

t t exp kTf 0

U


Hatványfüggvények

y=axb

Válasz Külső hatás

a, b =anyagi paraméterek

y

x

b=1b 0

b1 Anyag


Hatványfüggvények

KÚSZÁS: Norton (1929)

• de/dt = C1 sn1

• tt = C,1 s-n’1

• de/dt = C1

,,tt

-n1’’

FÁRADÁS:Basquin (1910)

• Nt= C2 sn2

Manson (1954)

• eapNt

n3=C3

Paris (1963)

• da/dN = C4(K)

n4


KISCIKLUSÚ FÁRASZTÁS

Terhelési típusok: • Alakváltozásra v. terhelésre

vezérelt • Hosszirányú v. átmérő vezérelt

Próbatest típusok: • sima hengeres• csőalakú• tórusz

Referencia térfogatReferencia térfogat


A TÖRÉS ENERGETIKAI KRITÉRIUMA

Törési kritérium:

• Feszültségi, •

Alakváltozási• Energiai

VektorVektorSkalár

Referencia térfogat

W=Wi



?,?



Képlékeny alakváltozási amplitudóT

öré

sig

eln

yelt

mu

nka

, W ??


Kísérleti eredmények

Fracture energy - Strain amplitude13CrMo44

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0 0,005 0,01 0,015

Strain amplitude (mm/mm)

En

erg

y (M

j/m^3

)

23 °C

350 °C

400 °C

500 °C

600 °C

23 °C

350 °C

400 °C

500 °C

600 °C


0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014

Strain amplitude (mm/mm)E

ner

gy

(MJ/

m^

3)

23 °C

300 °C

400 °C

500 °C

600 °C

23 °C

300 °C

400 °C

500 °C

600 °C


Fracture energy - Strain amplitude28CrMoNiV49

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0 0,005 0,01 0,015 0,02


En

erg

y (M

J/m

^3)

23 °C

525 °C

23 °C

525 °C


Fracture energy - Strain amplitudeCuNiMo

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025


ne

rgy

(M

J/m

^3

)

20 °C

350 °C

20 °C

350 °C



Fracture energy - Strain amplitude14MoV53

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035


En

erg

y (M

J/m

^3)

23 °C

530 °C

23 °C

530 °C

Fracture energy - Strain amplitude15Mo3

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012


ne

rgy

(M

J/m

^3

)

23 °C

350 °C

23 °C

350 °C



Fracture energy - Strain amplitude17MnCrMo33

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1


En

erg

y (

MJ

/m^

3)

23 °C

350 °C

23 °C

350 °C


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014


En

erg

y (

MJ/

m^3

)

23 °C

300 °C

23 °C

300 °C



Fracture energy - Strain amplitude17MnNiMo53V

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014


En

erg

y (

MJ

/m^

3)

20 °C

350 °C

20 °C

350 °C


A KÁROSODÁS KIALAKULÁSA KÜLÖNBÖZŐ PRÓBATESTEKBEN


ÁTMÉRŐVEZÉRELT VIZSGÁLAT

Erőmérő cellaExtenzométerElmozdulás

Szabályozó jel


KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK

Anyag: C=0.14%, Mn=0.58%, Si=0.25%, Cr=0.86%, Mo=0.45%, S=0.03%, P=0.04%.

Vizsgálati hőmérsékletek:

20 0C, 450 0C, 500 0C, 550 0C.

Próbatest:



Törési kritérium:

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Tö

rési ere

gia

, M

J/m

3

Alakváltozási amplitudó, mm/mm

Szobahőmérséklet

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Tö

rési m

un

ka, M

J/m

3

Alakaváltozási amplitudó, mm/mm

Szobahőmérséklet



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Tö

rési

en

erg

ia,

MJ/m3


T = 450 0C

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Tö

rési

en

erg

ia,

MJ/m3


T = 500 0C

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Tö

rési

en

erg

ia,

MJ/m3


T = 550 0C


Összefoglalás

A kisciklusú fárasztóvizsgálat során mért törési munka a referencia térfogat függvénye

Hengeres próbatesten mért törési munka az alakváltozási amplitúdó függvénye a károsodás statisztikus sajátosságaiból adódóan,

A tórusz alakú, átmérővezérelt kisciklusú fárasztóvizsgálatok

A tórusz alakú próbatest bemetszési sugara az anyag ciklikus képlékenységi sajátosságaival optimalizálható

Az átmérővezérelt vizsgálatokkal a tórusz alakú próbatesten mért törési energia értéke konstans, a hőmérséklet növekedésével csökken; a termikusan aktivált folyamatoknak megfelelően.

Mi az anyagvizsgálat célja? Mit mérünk? – A kisciklusú fárasztóvizsgálat példája.

Documents