Переменного нагружения

Ультразвуковая сварка относится к процессам, в которых используют давление, нагрев и взаимное трение свариваемых поверхностей. Силы трения возникают в результате действия на заготовки, сжатые осевой силой Р, механических колебаний с ультразвуковой частотой. Для получения механических колебаний высокой частоты используют магнитострикционный эффект, основанный на изменении размеров некоторых материалов под действием переменного магнитного поля. Изменения размеров магнитострикционных материалов очень незначительны, поэтому для увеличения амплитуды и концентрации энергии колебаний и для передачи механических колебаний к месту сварки используют волноводы, в большинстве случаев сужающейся формы.

неразъемное соединение образуется при совместном воздействии на свариваемые детали механических колебаний высокой (ультразвуковой) частоты и относительно небольших сдавливающих усилий Сварка осуществляется в результате взаимного трения свариваемых поверхностей, нагрева и давления. Силы трения возникают при действии на заготовки, сжатые осевой силой, механических колебаний ультразвуковой частоты (20—30 кГц)., Для получения такой частоты используют магнитострикционный эффект, заключающийся •в изменении размеров некоторых металлов, сплавов и керамических . материалов под действием переменного магнитного поля.

Из этих формул следует, что резонансный максимум наступает при (o=Q=Y^- (Здесь не рассматриваются бесконечные и особые решения, получающиеся при точном решении уравнения (67), когда не пренебрегают величиной /г.) Мы видим, что при действии переменного магнитного поля в направлении оси х система реагирует как в направлении оси х, так и в направлении оси у.

или переменного магнитного поля. В дальнейшем, за исключением случаев, когда необходимо выделтъ существенные особенности магнитных и вихретоковых методов, будем называть их электромагнитными методами неразрушающего контроля (ЭМНК).

Важнейшими из исследуемых параметров переменного магнитного поля являются его временные характеристики, такие, как форма кривой B(t), его частота, спектральный состав и т. п. Спектральный состав исследуемой величины магнитного поля обычно определяет частотные свойства средств измерений и измерительных преобразователей, в первую очередь магнитоизмерительного преобразователя, что в свою очередь в значительной мере влияет на его конструкцию, размеры, схему и т.п. [24].

постоянного магнитного поля,и для измерения переменного магнитного поля вместо измерительной обмотки вихретокового преобразователя. Первичные преобразователи, которые применяются в электромагнитных средствах неразрушающего контроля, объединяет то, что их работа основана на фиксации изменений параметров магнитной составляющей электромагнитного поля, возникших в результате взаимодействия с объектом контроля. Изменение параметров магнитного поля преобразуется в изменение параметров выходного электрического сигнала. Фиксация изменения параметров магнитного поля может осуществляться в преобразователях четырьмя способами:

или переменного магнитного поля. В дальнейшем, за исключением случаев, когда необходимо выделить существенные особенности магнитных и вихретоковых методов, будем называть их электромагнитными методами неразрушающего контроля (ЭМНК).

Важнейшими из исследуемых параметров переменного магнитного поля являются его временные характеристики, такие, как форма кривой B(t), его частота, спектральный состав и т. п. Спектральный состав исследуемой величины магнитного поля обычно определяет частотные свойства средств измерений и измерительных преобразователей, в первую очередь магнитоизмерительного преобразователя, что в свою очередь в значительной мере влияет на его конструкцию, размеры, схему и т.п. [24].

постоянного магнитного поля,и для измерения переменного магнитного поля вместо измерительной обмотки вихретокового преобразователя. Первичные преобразова1ели, которые применяются в электромагнитных средствах неразрутающего контроля, объединяет то, что их работа основана на фиксации изменений параметров магнитной составляющей электромагнитного поля, возникших в результате взаимодействия с объектом контроля. Изменение параметров магнитного поля преобразуется в изменение параметров выходного электрического сигнала. Фиксация изменения параметров магнитного поля может осушествляться в преобразователях че-тьфьмя способами:

Чем больше магнитная проницаемость материала и толщина детали (стенки детали), тем ниже должна быть частота размагничивающего переменного магнитного поля.

В первом приближении можно указать пределы частот и толщин материала деталей в зависимости от магнитных свойств последних. Так, детали из материала с Нс = 10-2-15 А/см при толщине стенки до 2—3 мм могут быть размагничены при частоте поля 50 Гц. При частоте переменного магнитного поля 1 Гц детали из материалов с указанными магнитными свойствами могут иметь толщину стенки (толщина деталей) примерно до 30 мм.

Наиболее часто применяемый в инженерной практике метод назначения ресурса изделия в условиях его переменного нагружения основан на определении допустимого числа циклов нагружения (Nsonpac4), которое может вычисляться по формулам

Например, для нержавеющей аустенитной холоднотянутой стали 12Х18Н10Т [8] при симметричном цикле переменного нагружения с амплитудой упругопластичной деформации .0,005 (0,5 %) и частоте нагружения 50 1/мин получен график зависимости Ad/d = f(N) в виде, представленном на рис. 40, 41. Рентгеновский рефлекс при съемке записывался от семейства плоскостей (311) y-Fe. Виден стадийный характер изменения микррдеформа-ций кристаллической решетки металла, отражающий стадийность самого усталостного процесса. Разрушение наступает в данном случае после наработки образцом порядка 28 тысяч циклов нагружения, чему предшествует значительное повышение уровня мик-

В связи с этим для данной стали в условиях выбранного режима переменного нагружения может быть установлено допустимое число циклов нагружения (Мдоп.„,*.,„), соответствующее окончанию второй стадии процесса — 2 х 104 циклов. При расчете ресурса по зависимостям (6.1, 6.2) допустимое расчетное число циклов нагружения при п = 2 в первом случае составило бы 1,4 х Ю4, а во втором - 0,67 х Ю4 (еа = 0,005, \/ = 67%, in^ = 0,48, ст., = 240 МПа, Е = 2,1 х Ю5 МПа). При этом величины "недоиспользованных" ресурсов соответственно составляют 0,6 х Ю4 и 1,33 х Ю4 циклов О^неи™ = ^ппредл - Н,опрасч). При больших коэффициентах запаса прочности величины "недоиспользованных" ресурсов возрастают. Таким образом, установлено, что в условиях малоцикловой усталости проявляется своеобразная "память" материала к повреждениям, полученным в процессе испытаний, а особенности изменения тонкой структуры металла играют решающую роль в его сопро-

ГЛАВА 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕМЕННОГО НАГРУЖЕНИЯ ПО КИНЕТИКЕ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОДЕФОРМАЦИЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ МЕТАЛЛА..............................................................................................126

Характеристики переменного нагружения

Универсальная гидравлическая машина типа МУГП-2,5 ЗИМ [148]. Предназначена для испытания образцов на растяжение-сжатие и изгиб в режимах статического, длительного статического и повторно-переменного нагружения при пульсирующем, симметричном и асимметричном характерах цикла. При работе по двузначному циклу в качестве аккумулятора используют пружину. Наибольшая статическая нагрузка 50 Н (500 кгс). Это относится к двустороннему циклу [нагрузка 12500 Н (1250 кгс)] и к одностороннему [нагрузка 25000 Н (2500 кгс)].

На установке можно испытывать образцы при изгибе, растяжении и сжатии. Для измерения силы удара в одной из Опор устанавливают пьезокварцевый датчик. Прогиб образца в центральной части измеряют с помощью специальной приставки, состоящей из фотоэлемента, лампы освещения и запирающей иглы. Действительные напряжения на поверхности образца в этом случае остаются неизвестными, так как трудно определить потери энергии однократного удара на местные смятия и контактные напряжения соударяющихся деталей из-за неучитываемых неупругих деформаций, возникающих в материале в процессе повторно-переменного нагружения. Поэтому в работе •[162] определена общая деформация поверхностного слоя материала образца, и эта общая деформация разделена на упругую и неупругую составляющие.

27. Трощенко В. Т., Гетман А.Ф. Исследование влияния малых упругопласти-ческих деформаций на несущую способность образцов с концентраторами напряжений в условиях повторно-переменного нагружения. Сообщ.1—2.— Пробл. прочности, 1972, № 2, с. 13—17; № 3, с. 17—23.

Аустенитный наплавленный слой имеет в основном литую структуру с дендритным упорядочением межзеренных областей с выделенными 6-ферритом, ликвациями и карбидами. Вероятно, низкий уровень пороговых величин &Кщ свободного наплавленного слоя во всей исследуемой области переменного нагружения связан прежде всего с этим. При высокой асимметрии нагружения (R ->• 1), характерной для флуктуации давления в системах высокого давления в эксплуатационных условиях, пороговые величины kKth наплавленного слоя и основного материала понижаются до 70—100 МПа • мм'/!. Расчеты показали, что этим значениям уже при флуктуации нагружения Дст = 30 МПа (R — 0,9) соответствует критическая глубина поверхностной полуэллиптической трещины в наплавке, равная приблизительно 2 мм (при пятикратной длине). В случае эллиптических подиаплавочных трещин в основном материале наблюдается развитие трещин при глубине в 4 раза большей. Однако при низких амплитудах переменного нагружения трещины развиваются довольно медленно.

Для анализа неустановившихся процессов пуска, реверса и установившихся процессов переменного нагружения целесообразно принимать о>? = со„, обозначив эту систему координат х, у, О [103]. Система координат х, у, О вращается с синхронной скоростью со о относительно статора асинхронного электродвигателя и является неподвижной относительно его магнитного поля.

Для испытаний сильфонных компенсаторов' использован специальный стенд, позволяющий реализовать необходимый режим нагружения компенсатора в условиях циклического осевого растяжения-сжатия с заданным размахом перемещения. Испытания металлорукавов проводили в условиях повторно-переменного нагружения (изгиба с вращением) при заданном радиусе кривизны продольной оси. Нагрев осуществляли в печи; частота нагружения 10 и 56 мин"1 при постоянной температуре. Система программирования режима нагружения обеспечивала различное время выдержки в разные периоды режима нагружения.