Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Lenkeyné dr. Biró Gyöngyvér Rózsahegyi Péter Köves Tibor Szávai Szabolcs Helyszíni műszerezett.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Lenkeyné dr. Biró Gyöngyvér Rózsahegyi Péter Köves Tibor Szávai Szabolcs Helyszíni műszerezett."— Előadás másolata:

1 Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Lenkeyné dr. Biró Gyöngyvér Rózsahegyi Péter Köves Tibor Szávai Szabolcs Helyszíni műszerezett keménységméréssel meghatározható anyagjellemzők és azok reprodukálhatósága BAY-LOGI Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet

2 Vázlat Alkalmazható berendezések: laboratóriumi illetve hordozható műszerezett keménységmérő Erő-benyomódás görbe kiértékelésének elméleti háttere, kiértékelhető anyagjellemzők Vizsgálati program, vizsgálati eredmények Mérési bizonytalanság elemzése és csökkentési lehetőségei Összefoglalás

3 Műszerezett keménységmérő berendezések Mac-Tech Unihard S3 hordozható berendezés Terhelés: N (0,05 N felbontás) Elmozdulás: max. 180  m (0,05  m) Erő és útmérés pontossága: <1% Behatolótestek:, WC kúp 120°, gömbfelület r = 1 mm

4 Hordozható műszerezett keménységmérő rögzítése helyszíni mérésekhez Szénacél esetén 4 vagy 2 db állandó mágnessel Rozsdamentes acél esetén 2 db hevederrel Terhelés ráadás kézi mozgatású eszközzel Biztosítani kell, hogy a mérőeszköz ne emelkedjen el a felülettől, ellenkező esetben az útmérés pontatlan lesz. Elmozdulás mérés elve behatolótest Útadó (mérő- bélyeges) távtartó F

5 Helyszíni keménységmérés folyamata Felület előkészítés: csiszolás, polírozás (Ø mm) Műszerezett keménységmérés (3-5 mérési pontban) Ellenőrzési lehetőségek: Lenyomat átmérők mérése (digitális mérőmikroszkóppal) Ellenőrzési lehetőség: Dinamikus keménységmérés (EQUOTIP dinamikus keménységmérővel)

6 Teljes benyomódási mélység: h t = h r + h e Kontakt felülethez tartozó magasság: h c Kontakt felület átmérője: a =[(R 2 -(R-h c ) 2 ] 0,5 Kontakt felület nagysága: A(h c )=  h c (2R-h c ) Vetített kontakt felület nagysága: A p (h c )=  a h c =h t -h e /2 (Doerner-Nix modell) h c =h t -0,75F max /S (Oliver and Pharr modell) F =a h b vagy Lenyomat és benyomódási görbe jellegzetes pontjai

7 Meghatározható anyagjellemzők Rugalmassági modulus – E Folyáshatár – R p0,2 Szakítószilárdság – R m Valódi feszültség – valódi nyúlás diagram (K, n)

8 - Redukált rugalmassági modulus: A minta rugalmassági modulusa: Redukált rugalmassági modulus: Ahol: - Minta Poisson tényezője: (0,3 acélok esetén) - Behatolótest Poisson tényezője: (0,24 WC esetén) - Behatolótest rugalmassági modulusa: ( MPa WC esetén) Rugalmassági modulus meghatározása

9 32. Balatoni Ankét, Siófok, október A képlékeny alakváltozás mértéke golyó behatoló test esetén: A feszültség értéke arányos a Meyer’s keménységgel: Meyer’s keménység: Behatolótest átmérője: Lenyomat átmérője a terhelés megszűnése után: Tabor igazolta, hogy az ily módon meghatározott feszültség-nyúlás értékek megegyeznek az egytengelyű feszültség-nyúlás görbével a teljes képlékeny tartományban Valódi feszültség - valódi nyúlás értékek meghatározásának elvi alapja A p (h c ) - Vetített kontakt felület nagysága

10 A mérés sematikus ábrája Benyomódás rugalmas része (Doerner- Nix, Oliver and Pharr modellből): h ei =3F i /2S i A benyomódás képlékeny része: h ri = h ti - h ei Módosított módszer A rugalmassági modulus (E s ) ismeretében a leterhelés meredeksége (S) iterálással meghatározható minden pontban. ABIT (Automated Ball Intendation Test) módszer (Draft ASTM Standard, ISO standardisation is in progress)

11  i –valódi feszültség (MPa)  i –valódi képlékeny nyúlás (mm/mm) d ri –lenyomat átmérője a terhelés megszűnése után (mm) D–behatolótest átmérője (mm) F i –alkalmazott terhelés (N) h ri –a h ti benyomódási mélység képlékeny része (mm) E i –behatolótest rugalmassági modulusa (MPa) E s –a vizsgált anyag rugalmassági modulusa (MPa)  m –nyúlási sebesség érzékenységi index. Alacsony nyúlási sebesség érzékenységű anyagokra  m =1. d ri értékeket iterálással lehet meghatározni a fenti képletek felhasználásával, ezzel  i értékek számíthatók ABIT módszer

12 Folyáshatár meghatározása A teljes mélységhez tartozó lenyomatátmérő:, pontokra függvény illesztése: A-a vizsgált anyagra jellemző paraméter B m =0,2285 (szénacélokra) B m =0,191 (ausztenites acélokra) B m egy anyagra jellemző konstans, amelyet kísérletileg lehet meghatározni, nagyszámú minta felhasználásával – irodalmi adatok: Szakítószilárdság becslése e-természetes logaritmus alapja n - keményedési kitevő K - folyásgörbe paramétere ABIT módszer

13 Vizsgált anyagminőségek ausztenites acélok, ausztenites öntvények, ferrites acélok (határozott folyáshatárral, illetve határozott folyáshatár nélkül), ferrites öntvények. Keménységmérés Cél: a rendelkezésünkre álló műszerezett keménységmérő berendezés és az ABIT módszer alkalmazhatóságának vizsgálata mechanikai anyagjellemzők meghatározására Szakítóvizsgálat Benyomódási görbe (500 N) mérési pontban, Val. fesz. – val. képl. nyúlás diagram Val. fesz. – val. nyúlás diagram R p0.2 és R m próbatest Val. fesz. – val. képl. nyúlás diagram Val. fesz. – val. nyúlás diagram R p0.2 és R m Laboratóriumi vizsgálatok

14 Vizsgált anyagminőségek Határozott folyáshatárral rendelkező szénacél anyagok – 22K (gőzfejlesztő) – S355 (szerkezeti acél, homogenizált, feszültségcsökkentett, etalonnak használt anyag) – 20MnMoNi55 (alacsony ötvözésű hőálló acél) Határozott folyáshatárral nem rendelkező szénacél anyag – 15H2MFA (reaktor tartály) – 15H2MFA edzett és 35 órán át megeresztett Ausztenites acélok – X6CrNiTi18-10 (etalonnak használt anyag) – 08H18N12T (primerköri csővezeték anyag). A rendelkezésre álló minták: Kolai vezetékből, h után kivett minták (KO3, KO5 jelölésű TPB25 törésmechanikai próbatest maradékok) – Plattírozás (SZV08H19N10G2)

15 Vizsgálati eredmények A műszerezett keménységmérésből meghatározott anyagjellemzők szórása nagyobb, mint a szakítóvizsgálati eredményeké – 500 N terhelésnél és 1 mm-es golyóátmérőnél Anyagminőség SzakítóvizsgálatABI R p0.2 (MPa) R m (MPa) Kn R p0.2 (MPa) R m (MPa) Kn 22K 250 (1,8%) 436 (2,3%) 792 (2,5%) 0,2326 (3,0%) 282 (4,7%) 436 (5,3%) 772 (10,9%) 0,2317 (17,8%) S (1,8%) 564 (0,8%) 906 (0,3%) 0,1679 (1,6%) 398 (5,1%) 601 (5,5%) 1026 (12,6%) 0,2082 (23,3%) 20MnMoNi (0,3%) 620 (0,1%) 1012 (0,0%) 0,1653 (1,6%) 433 (3,8%) 633 (3,2%) 1000 (6,7%) 0,1620 (13,0%) 15H2MFA 498 (0,5%) 617 (0,2%) 853 (0,4%) 0,0988 (1,8%) 441 (5,1%) 641 (4,6%) 1000 (11,3%) 0,1546 (25,7%) 15H2MFA edzett és 35 óra megeresztett 777 (0,7%) 873 (0,4%) (3,5%) 845 (2,4%) -- X6CrNiTi (0,7%) 582 (0,1%) 937 (3,0%) 0,2619 (4,6%) 281 (8,2%) 523 (10,6%) 948 (21,3%) 0,2462 (31,6%) Plattírozás 583 (0,1%) 806 (0,2%) 1240 (0,2%) 0,1529 (0,2%) 513 (7,6%) 790 (8,4%) 1258 (18,6%) 0,1651 (34,7%) KO3 (08H18N12T) 299 (4,2%) 536 (1,6%) 898 (3,5%) 0,2495 (6,8%) 274 (4,9%) 506 (5,9%) 913 (11,9%) 0,2442 (19,4%) KO5 (08H18N12T) 296 (6,8%) 540 (2,8%) 907 (4,0%) 0,2414 (2,1%) 275 (5,5%) 510 (6,4%) 938 (10,8%) 0,2591 (14,5%)

16 Mérés szórásának csökkentési lehetőségei Speciális labormérés Golyóátmérő és terhelés növelésének hatása

17 Folyáshatár értékek összehasonlítása Ez alapján az adott készülékre érvényes, anyagspecifikus korrigált B m és b értékek határozhatók meg

18 Szakítószilárdság értékek összehasonlítása Gyakorlatilag nincs szükség korrekcióra

19 Keménységmérési eredmények összehasonlítása VEM-mel 19 A szakítóvizsgálati eredményeket felhasználva meghatároztuk végeselemes számítással a benyomódási görbét Jó egyezést mutatott a VEM-mel meghatározott görbe a műszerezett keménységmérővel mért benyomódási görbével – különösen a felfutó ágban

20 Mért benyomódási görbék 20

21 Vizsgálati eredmények: Valódi feszültség–valódi nyúlás görbék

22 Érzékenységvizsgálatok – anyagvizsgálatokkal és VEM analízissel TényezőJelölésVizsgálatokVEM A szakítóvizsgálat mérési bizonytalanságau sz X A keménységmérésből meghatározott értékek (R m, R p0.2 ) szórása ukuk X A keménységmérésből meghatározott értékek átlagának eltérése a szakítóvizsgálati eredményektől ueue X A mérőkészülék merőlegességének hatásaumum XX A keménységmérő berendezés mérőrendszeréből származó bizonytalanság ubub X Behatolótest felületi hibájaufuf X Behatolótest geometriai hibájau gh X Vizsgálati sebesség hatásausus X Mérési felület görbületének hatásaugug X

23 A típusú bizonytalanság – statisztikai értékelésen alapul: - A szakítóvizsgálat mérési bizonytalansága (u sz ) - A keménységmérésből meghatározott értékek szórása(u k ) - A keménységmérésből meghatározott értékek átlagának eltérése a szakítóvizsgálati eredményektől (u e ) B típusú bizonytalanság – egymástól független tényezők alapján: Műszerezett keménységmérés bizonytalansága TényezőJelölés Behatolótest felületi hibájaufuf Behatolótest geometriai hibájau gh Mérési felület görbületének hatásaugug A mérőkészülék merőlegességének hatásaumum Vizsgálati sebesség hatásausus A keménységmérő berendezés mérőrendszeréből származó bizonytalanság ubub

24 u e - a szakítóvizsgálati eredmények és az ABIT mérési eredmények átlagos eltérésének csökkentése – korrekcióval 0-ra csökkenthető u f – a behatolótest felületi hibája – megfelelő ellenőrzéssel 0-ra csökkenthető u gh – a behatolótest geometriai hibája – max. 0,5 %-os elliptikus hiba elérhető és ellenőrizhető, ezzel 1,55%-ra illetve 1,7 %-ra csökkenthető u g – a mérési felület görbületi átmérőjének hatása – 500 mm-nél nagyobb átmérőt feltételezve max. 0,2 % elérhető u m – A mérőkészülék merőlegestől való eltérésének hatása – a merőlegességet biztosító megbízható módszer híján nem lehet csökkenteni u s – a vizsgálati sebesség hatása – elhanyagolható mértékű 0% ill. 1%. u b – a keménységmérő berendezés mérőrendszeréből származó bizonytalanság – készülék gyári jellemzői, nem csökkenthető, csak más készülékkel Bizonytalanság csökkentésének lehetőségei

25 A típusú mérési bizonytalanság csökkentési lehetőségei anyagminőségenként A szilárdsági paraméterekre vonatkozó, A típusú eredő mérési bizonytalanság átlagosan 20 ill. 50 %-kal csökkenthető: u A (R p0.2 ) = 6,3 % u A (R m ) = 6,4 %

26 B típusú mérési bizonytalanság csökkentési lehetőségei anyagminőségenként A szilárdsági paraméterekre vonatkozó, alapanyag független B típusú eredő mérési bizonytalanság, mely az ABIT módszer vizsgálattechnikai bizonytalanságát a legjobban jellemzi – átlagosan 60 ill. 50%-kal csökkenthető: u B (R p0.2 ) = 3,4 % u B (R m ) = 3,9 %

27 Az elvégzett laboratóriumi ellenőrző vizsgálatok eredményei és tapasztalatai alapján, a következő megállapítások tehetők: Korábbi vizsgálatok igazolták, hogy a műszerezett keménységméréssel, a módosított ABIT módszert alkalmazva, a meghatározott valódi feszültség – valódi nyúlás diagramok jó egyezőséget mutatnak a szakítóvizsgálattal meghatározott görbével. Többféle anyagminőségen elvégzett nagyszámú mérés alapján megállapítható, hogy az alkalmazott ABIT módszer elsősorban a magas folyáshatárral rendelkező anyagok esetén alábecsli a folyáshatárt, a szakítószilárdság értékek viszont jól becsülhető. Az elvégzett mérések alapján korrekciós módszert dolgoztunk ki a B m és b paraméterek meghatározására az adott mérőberendezésre, különböző anyagokra. Számszerűen meghatároztuk a mérési bizonytalanságot befolyásoló tényezők hatását és ez alapján meghatároztuk a mérési bizonytalanság csökkentésének lehetőségeit. Többféle atomerőművi anyagra meghatároztuk a műszerezett keménységmérés kiértékelésénél alkalmazandó speciális anyagi paramétereket, amelyek alkalmazásával a mérési bizonytalanság jelentősen csökkenthető. Összefoglalás

28 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Lenkeyné dr. Biró Gyöngyvér Rózsahegyi Péter Köves Tibor Szávai Szabolcs Helyszíni műszerezett."

Hasonló előadás


Google Hirdetések