A maradó feszültség viselkedése fárasztó igénybevétel közben CSEH DÁVID, DR. MERTINGER VALÉRIA, DR. LUKÁCS JÁNOS 8. Anyagvizsgálat a gyakorlatban konferencia Miskolc, Tapolca Cambira hotel június. 3.

Bevezetés Direkt maradó feszültség  fáradási tulajdonságok ↑ A maradó feszültség viselkedése =f (a feszültség, a fárasztás, az alapanyag) Célom a maradó feszültség fárasztó igénybevétel közbeni monitorozása

Alapanyag 42CrMo4, 20-as köracél Indukciós hevítés, edzés olajban, megeresztés után nyugvó levegőn hűtve

Alapanyag Sörétezés

Fárasztási program Kiinduló pont a szakítószilárdság ez átlagosan 1247 Mpa ME-GÉIK Anyagtechnológiai Intézet Mechanikai Anyagvizsgáló laboratóriumának MTS típusú elektronikus vezérlésű hidraulikus fárasztó berendezést használtam. A fárasztó igénybevétel holtjáték nélküli, Rσ=-1 feszültség aszimmetria tényezőjű, húzó-nyomó jellegű volt.

Fárasztási program Kiinduló pont a szakítószilárdság ez átlagosan 1247 Mpa ME-GÉIK Anyagtechnológiai Intézet Mechanikai Anyagvizsgáló laboratóriumának MTS típusú elektronikus vezérlésű hidraulikus fárasztó berendezést használtam. A fárasztó igénybevétel holtjáték nélküli, Rσ=-1 feszültség aszimmetria tényezőjű, húzó-nyomó jellegű volt.

Fárasztási program Próbafárasztások: három feszültség szinten összesen 6db próbatestet törésig fárasztottam (500, 450, és 400 Mpa) Ezeket a próbatesteket a későbbiekben próbafárasztott próbatesteknek nevezem. Becsültem az egyes feszültség szinteken várható élettartamot (törésig elviselt ciklusszám) Majd ennek függvényében megállapítottam milyen ciklusszámnál fogom a fárasztó igénybevételt megállítani (a maradó feszültség roncsolás mentes monitorozásához)

Fárasztási program Az így felállított kísérleti programom táblázatban látható. A több lépésben újra mért és közben fárasztott próbatesteket a későbbiekben koncepcionálisan fárasztott próbatesteknek nevezem. Két maradófeszültség mérés közötti a táblázatban megadott ciklusszámú fárasztó igénybevételt a későbbiekben terhelési egységnek nevezem.

Fárasztási program JelMσN1N1 NnNn MσN1N1 NnNn 17x7510rögtön törésig105x x7450rögtön törésig115x x7450rögtön törésig125x x7400rögtön törésig135x x7400rögtön törésig145x5később 67x7400rögtön törésig155x5később 77x x x x x x H7x x x Jelmagyarázat a táblázathoz: Jel: az egyes próbatestek azonosító jele M: a próbatestek mérete σ: az a feszültség szint, ahol az adott próbatestet terheltem [MPa] N 1 : ez első fárasztási lépés ciklusszáma N n : a további ciklusszám növekmények H: nem sörétezett, csak hőkezelt alapanyag

Fárasztási program JelMσN1N1 NnNn MσN1N1 NnNn 17x7510rögtön törésig105x x7450rögtön törésig115x x7450rögtön törésig125x x7400rögtön törésig135x x7400rögtön törésig145x5később 67x7400rögtön törésig155x5később 77x x x x x x H7x x x Jelmagyarázat a táblázathoz: Jel: az egyes próbatestek azonosító jele M: a próbatestek mérete σ: az a feszültség szint, ahol az adott próbatestet terheltem [MPa] N 1 : ez első fárasztási lépés ciklusszáma N n : a további ciklusszám növekmények H: nem sörétezett, csak hőkezelt alapanyag

Mérési eredmények Stresstech G3R diffraktorméter 4 oldal / 3-3- db 3mm átmérőjű folt A feszültség értékek rögzítése kiinduló sörétezett állapotban Minden további terhelési egységet követően Utolsó lépésben a törött próbatesteken A méréseket minden esetben a felület ugyan azon területén megismételve a darab hossz tengelyének irányban monitoroztam a felszínen mérhető maradó feszültség értékét Tehát 12 db maradó feszültség értéket rögzítettem a fárasztó igénybevétel előtt, a fárasztás közben és a fejben tört próbatesteken is

Mérési eredmények Stresstech G3R diffraktorméter 4 oldal / 3-3- db 3mm átmérőjű folt A feszültség értékek rögzítése kiinduló sörétezett állapotban Minden további terhelési egységet követően Utolsó lépésben a törött próbatesteken A mérés minden esetben ugyan azokban a pontokban (területeken) történt A darab hossz tengelyének irányban monitoroztam a felszínre jellemző maradófeszültség értékét Tehát 12 db maradófeszültség értékeket rögzítettem a fárasztó igénybevétel előtt, a fárasztás közben és a fejben tört próbatesteken is

Mérési eredmények feldolgozása A koncepcionális darabokat is törésig fárasztva, Az egyes mérési lépésekben rögzített 12 db feszültség adatot átlagolva, Az egyes próbatestek sörétezés utáni kiinduló átlagos feszültség értékekeit 100%-nak tekintve A különböző feszültség szinteken, az egyes terhelési egységek után ismételten mért átlagos feszültség értékeket a kiinduló értékek %-ában kifejezve Ezeket az értékeket a ciklusszámok függvényében ábrázoltam

Mérési eredmények A feszültség értékek nagy tartományban szóródása tette szükségessé, azok %-os értékben való kifejezését a különböző próbatestek fárasztó igénybevétel közbeni viselkedésének összehasonlíthatósága érdekében. Ezáltal a feszültség átlagos nagyságának, a feszültség fárasztó igénybevétel közbeni viselkedésére gyakorolt hatása is ellenőrizhető.

Mérési eredmények

koncep cionális próba fáraszt ott 5x5

Összefoglalás Egyértelműen megfigyelhető a: A sörétszórás alapanyagra gyakorolt fárasztó igénybevétellel szembeni teljesítmény növelő hatása A fárasztó igénybevétel a maradó nyomófeszültségre gyakorolt romboló hatás A fárasztási feszültség szint kettős hatása A fárasztási feszültség szint növekedésével csökken a törésig elviselt ciklus szám (irodalom alapján elvárt eredmény) A fárasztási feszültség szint növekedésével nő a maradó feszültség leépülésének mértéke A próbatestek méretbeli különbsége nem gyakorol hatást a maradó feszültség leépülésére A kiinduló maradó feszültség értékének nagysága nem hozható egyértelmű kapcsolatba a leépülés mértékével

Köszönetnyilvánítás Szeretnék köszönetet mondani Bán Róbertnek, Mikó Tamásnak, Dr. Tancsics Ferencnek, Prof. Dr. Lukács Jánosnak, Szentpéteri Lászlónak kísérleti munkám elvégzésében nyújtott segítségükért, és konzulensemnek Prof. Dr. Mertinger Valériának