PL106274B1 - Sposob badania odpornosci materialow a w szczegolnosci metali i ich stopow na zmeczenie cieplno-mechaniczne oraz urzadzenie do badania odpornosci materialow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest spoisób i urzadze¬ nie do badania odpornosci 'materialów w tym me¬ tali i ich stopów, a w szczególnosci stali i innych stopów stosowanych do pracy ma goraco na zme¬ czenie cieplno -mechaniczne oraz zmeczenie ciepl¬ no-mechaniczne w 'warunkach scierania.

Znany sposób badania odpornosci na zmeczenie .cieplne [polega na cykiliczmyim nagrzewaniu i chlo¬ dzeniu krazków lub innych próbek wykonanych z badanego materialu.

Ocena odpornosci na zmeczenie cieplne polega na obserwacjach metalograficznych powierzchni próbek po próbie wykonanej przy zalozonej licz¬ bie cykli, ocenie glebokosci pekniec powierzchnio¬ wych lub porównania powierzchni badanych pró¬ bek z wzorcami siatki pekniec utworzonych w wy¬ niku zmeczenia cieplnego. Znane urzadzenie do stosowania tego sposobu ma silnik obracajacy krazek badanego materialu, z predkoscia regulo¬ wana przez regulator obrotów silnika, wanne z woda w której stale zanurzona jest dolna czesc obracajacego sie krazka oraz- indukcyjny wzbud¬ nik grzejny lub palnik acetylenowy umozliwiajacy lokalne nagrzanie wirujacego krazka. Znany jest równiez sposób badania odpornosci materialów na zmeczenie cieplnonmechaoiiczine na uniwersal¬ nych maiszyinaeih wyilirzymaloscii-owycih wypasazic- nych w oprzyrzadowanie do nagrzewania i chlo¬ dze nóa próbek, polegajacy na cyklicznym rozcia¬ ganiu i sciskaniu próbek przy towarzyszacych te¬ mu cyklicznych zmianach tempera/tury.

Znane sposoby i urzadzenia do badania odpor¬ nosci na scieranie nie 'uwzgledniaja natomiast scierania w. warunkach zmeczenia cieplnego.

Celem .wynalaizfku jest opraccwanie sposobu i urzadzenia do badania odpornosci materialów w tym takze metali i ich stopów na zmeczenie cieplno-mechaniczne, umozliwiajacych symulowa¬ nie warunków pracy zblizonych do eksploatacyj¬ nych w celu optymalnego doboru materialów na elementy konstrukcyjne, narzedzia i inne ze wzgle¬ du na kryterium najwyzszej trwalosci w warun¬ kach pracy.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze obracajacy sie krazek z badanego materialu w kazdym obrocie lokalnie nagrzewany jest powierz¬ chniowo i poddawany dzialaniu nacisku powierz¬ chniowego przez docisk rolki obracajacej sie z re¬ gulowana predkoscia obrotowa lub nieruchomej, wywolujac w warsitwie powierzchniowej krazka zadane naprezenia sciskajace, a w niektórych przypadkach równiez scieranie, a nastepnie pod- dawany chlodzeniu w osrodku, odprowadzajacym cieplo z okreslona intensywnoscia.

Krazek nagrzewany jest np: indukcyjnie lub plomieniowo', lub posrednio przez przewodzenie od obracajacej sie i nagrzewanej np,: indukcyjnie lub plomieniowo rolki dociskajacej lub nagrze- 21 106 274 \106 274 wane sa równoczesnie mp. indukcyjnie lufo plo¬ mieniowo irolika dociskajaca i badany krazek. 7 4 P^f^yjki-a-d .1. Krazki próbne o srednicy 70 mm : i'grubosci 6 min wykonane ze stali narzedziowych \ stopowych do pracy na goraco, obracajace sie 5 :' z-sszybikoscia 20 febr/nrim, w kazdymi obrocie na- •gfizawai is/ia.iha',icz,es!ci obiwodu indukcyjnie do tem¬ peratury 7GOkOVnastepnie po nagrzaniu w kazdym obrocie poddaje sie naciskowi powierzchniowemu przez docisk rolki dociskajacej za pomoca silow- 10 nika hydraulicznego z sila 100 N. Rolka dociska¬ jaca wykonana z weglików spiekanych i nie na¬ grzewana obraca sie z szybkoscia 10 obr./min.

Nastepnie krazki próbne w kazdym obrocie sa chlodzone przez zanurzenie uiprzednio' nagrzanej 15 w tym obrocie czesci próbki w zbiorniku z prze¬ lewem z przeplywajaca ciecza chlodzaca np. wo¬ da lub emulsja wodno-olejowa. Krazki próbne pod¬ dawane sa 10 000 obrotów w opisanych warun¬ kach. Oceny odpornosci ma zmeczenie cieplno-me- chaniezne dokonuje sie metodami metalografii swietlnej przez pomiar maksymalnej i sredniej glebokosci pekniec powierzchniowych, zliczenie liczby pekniec na dlugosci odcinka próbnego' np. 1 mm i pomiar dlugosci pekniec na powierzchni np. 4 mm2 oraz przez pomiar ubytku masy kraz¬ ka próbnego.

Urzadzenie wedlug wynalazku posiada rolke do¬ ciskajaca dociskana do badanej próbki przez ele¬ ment dociskowy np. sprezyne, silownik hydraulicz¬ ny, elektromagnetyczny lulb inny, nagrzewana np. przez induiktor lub palnik, osadzona na walku po- laiczionyim z silownikiem, regulator obrotów rolki polaczony elektrycznie z silnikiem i miernik sily dociskajacej rolke polaczony z elementem docisko¬ wym.

Urzadzenie wedlug wynalazku do. badania od¬ pornosci materialów w itym metali i ich stopów n,a zmeczenie cieplno-mechaniczne z mozliwoscia scierania, w porównaniu do urzadzen znanych za¬ pewnia mozliwosc szybkiego prowadzenia badan porównawczych materialów w tym metali i ich stopów w warunkach zblizonych do> eksploatacyj¬ nych wielu elementów urzadzen w tyim narzedzi 45 i czesci maszyn pracujacych w podwyzszonych temperaturach i narazonych na dzialanie nacis¬ ków powierzchniowych, a takze w niektórych przy¬ padkach na scieranie np. walców do walcowania na goraco, matryc kuzniczych itp. 50 W przypadku jednakowych predkosci obwodo¬ wych badanego krazka i rolki dociskajacej urza¬ dzenie uimoiUiiwiia badanie odpornosci metali i ich stopów na zmeczenie cieplno-imechaniczne, nato¬ miast w przypadku predkosci obwodowych róznych 55 — odpoinnosei na zmeczenie cieplno-mechaniczne w warunkach scierania.

Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawiono w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jpnzeidstawaa schemat 'urzadzenia, fig. 2 — sche- eo mat urzadzenia z dociskiem mechanicznym rolki i nagrzewaniem indukcyjnym badanego krazka próbnego w widoku z góry, fig 2' — schemat urza¬ dzenia z dociskieim mechanicznym rolki i nagrze¬ waniem indukcyjnym badanego krazka w widoku es 40 z boku, fig. 3 — rolke dociskajaca z indukcyjnym elementem nagrzewajacym i badany krazek prób¬ ny a fig. 4 — rolke dociskajaca badany krazek próbny z .indukcyjnym elementem nagrzewajacym.

Urzadzenie 'wedlug wynalazku zlozone jest z slilinilka 14 napedzajacego obracajacy sie walek 10, na którym umocowany jest badany krazek prób¬ ny 2. Predkosc obrotowa walka 10 ustala sie za pomoca regulatora 11 obrotów krazka. Krazek 2 nagrzewany jest powierzchniowo — indukcyjnie lub plomieniowo induktorem 1 lub palnikiem i pod¬ dawany dzialaniu nacisku powierzchniowego zrea¬ lizowanego w wyniku docisku, rolki 3 nierucho¬ mej lub osadzonej na walku 6 napedzanym przez silnik 7, obracajacym sie z predikioscia obrotowa regulowana za pomoca regulatora S obrotów rol¬ ki. Sila docisku .rolki 3 wywolana jest silowni¬ kiem 4 np. mechanicznym,, hydraulicznym, pneu¬ matycznym lub elektromagnetycznym.

Urzadzenie wyposazone jest w uklad chlodzacy np. w wanne 12 z przelewem lub zespól natrysko¬ wy, przez który przeplywa osrodek 5, chlodzacy badany krazek próbny 2 po przejsciu strefy na¬ grzewania, i docisku, W drugim rozwiazaniu rol¬ ka dociskajaca 3 nagrzewana jest indukcyjnie za pomoca induktora 13 lub plomieniowo palnikiem.

W trzecim rozwiazaniu rolka dociskajaca 3 i kra¬ zek próbny 2 nagrzewane sa równoczesnie 'induk¬ torem 15 luib plcmieinii-cwo' palniki ern.

Zasada dzialania urzadzenia wedlug wynalazku polega na tym, ze próbki badane w postaci kraz¬ ków 2 'umocowanych na obracajacym sie walku 10 napedzanym przez silnik 14 nagrzewa sie po¬ wierzchniowo' — indukcyjnie lub plomieniowo in- duktoirem 1 lub palnikiem i poddaje dzialaniu na- diisku powierzchniowego, zrealizowanego wt wyni¬ ku docisku — z sila wywolana silownikiem 4 kon¬ trolowana miernikiem 9, — rolki 3 nieruchomej lufo obracajacej sie z kontrolowana predkoscia ob¬ rotowa, regulowana za. pomoca regulatora 8 ob¬ rotów rolki, zapewniajaca uzyskanie jednakowych lub róznych predkosci obwodowych badanego krailka 2 i rcllki dcciisiksijacej 3, umozliwiajacej wywolanie w warstwie powierzchniowej krazka 2 okreslonych naprezen sciskajacych oraz scierania w wyniku poslizgu pomiedzy badanyim krazkiem 2 a rolka dociskajaca 3.

Obracajacy sie krazek 2 po przejsciu strefy na¬ grzewania i docisku chlodzony jest do> zadanej temperatury w oisrodku 5 odprowadzajacym cieplo z okreslona intensywnoscia np. w wodzie lub emul¬ sji wpdno-olejowej. Predkosc idbrojlowa badanego krazka 2 ustala sie za pomoca regulatora 11 ob¬ rotów krazka, w zaleznosci od zadanej maksymal¬ nej temperatury powierzchni krazka 2 w cyklu, wydajnosci cieplnej urzadzenia grzewczego i in¬ tensywnosci odprowadzania ciepla przez osrodek chlodzacy 5, przeplywajacy przez: wainme 12 z prze¬ lewem lub natryskiwany na badany krazek 2.

W drugim rozwiazaniu obracajacy sie krazek 2 nagrzewany jest posrednio przez przewodzenie od obracajacej sie i nagrzewanej indukcyjnie lub plomieniowo rolki doaiiskajacej 3. W trzecim roz¬ wiazaniu nagrzewane sa równoczesnie rolka do-106 274 6 ciskajaca 3 i badiany krazek 2, co zapewnia pod¬ wyzszenie temperatury powierzchni badanego kraz¬ ka 2.

Claims (6)

Zastrzezenia' patent o w e

1. Sposób badania, odpornosci materialów a w szczególnosci metali i ich stopów na zmeczenie cieplno-mechaniczne^ poprzez cykliczne nagrzewa- io nie i chlodzenie obracajacego sie krazka z bada¬ nego materialu, znamienny tym, ze podczas cy¬ klicznego nagrzewania powierzchni badanego kraz¬ ka poddaje sie go dzialaniu nacisku powierzchnio¬ wego przez docisk rolki obracajacej sie z regu- 15 lowana predkoscia obrotowa lub nieruchomej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze badany krazek nagrzewa sie bezposrednio induk¬ cyjnie lub plomieniowo.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 20 badany krazek nagrzewa sie posrednio przez prze¬ wodzenie od obracajacej sie i nagrzewanej induk¬ cyjnie lub plomieniowo rolki dociskajacej.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze badany krazek i rolke dociskajaca nagrzewa sie równoczesnie indukcyjnie lub plomieniowo.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym,( ze rolka dociskajaca obraca sie z regulowana pred¬ koscia obrotowa, tak aby uzyskac predkosci ob¬ wodowe badanego krazka i rolki dociskajacej jed¬ nakowe lufo rózne.

6. Uirzaidizemie do badania odpornosci materialów a w Sizczególnosci metali i ich sitopów na zmecze¬ nie cieplno-mechaniezne, zawierajace-silnik obra¬ cajacy krazek z badanego materialu, induktor lub palnik oraz pojemnik na wode, znamienne tym, ze ma rolke dociskajaca (3) osadzona na walku (6) polaczonym z silnikiem (7), zaopatrzonym w re¬ gulator (8) obrotów irolkli dociskajacej (3) dociska¬ nej silownikiem (4) z sila mierzona miernikiem (9). K \5 A' 3 R 8 i=^\AA/ E&KiHi] 2x0 FicJ Fig. 5>3&- Flo.3