Törési vizsgálatok a BME Mechanikai Technológia Tanszéken Czoboly Ernő ernoczoboly@gmail.com Havas István havaspp@t-online.hu Orbulov Imre Norbert orbulov@eik.bme.hu Cím változás Tanszék: régi – új név, de ugyanaz

Bevezetés Nevezetes törési esetek Ridegtörés Vastagfalú szerkezetek Hegesztett szerkezetek Ridegtörés A ridegség nem tulajdonság, hanem állapot Hőmérséklet Alakváltozási sebesség Feszültségi állapot Mérőszám Ridegtörés: alakváltozás nélkül, hirtelen végbemenő tönkrementel. Vastag fal  feszültség állapot változás (egyre inkább SA), szemcseszerkezet durvább, zárványok eloszlása kevésbé jó Feszültség dimenzió nem jó, új mérőszám kell

A törésmechanikáról Az anyagot ridegnek feltételezi Rugalmasságtanra épül Nagy szilárdságú acélokból készült, nagyméretű szerkezetekre alkalmas Feszültségintenzitási tényező 𝐾(𝜎,𝑐,𝑔𝑒𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎) Törési szívósság 𝐾 𝐼𝑐 (𝑀𝑃𝑎 𝑚 ) K 𝜎 𝑥 = 𝜎 𝑐𝜋 2𝑟𝜋 𝑐𝑜𝑠 Θ 2 1−𝑠𝑖𝑛 Θ 2 𝑠𝑖𝑛 3Θ 2 𝜎 𝑦 = 𝜎 𝑐𝜋 2𝑟𝜋 𝑐𝑜𝑠 Θ 2 1+𝑠𝑖𝑛 Θ 2 𝑠𝑖𝑛 3Θ 2 𝜏 𝑥𝑦 = 𝜎 𝑐𝜋 2𝑟𝜋 𝑠𝑖𝑛 Θ 2 𝑐𝑜𝑠 Θ 2 𝑐𝑜𝑠 3Θ 2

Képlékeny törésmechanika Az anyagok nem teljesen ridegek COD – Crack Opening Displacement 𝛿 𝑐 (mm) 𝐾 𝐼𝑐 = 𝛿 𝐼𝑐 𝐸 𝑅 𝑝0,2 𝐽-integrál 𝐽 𝑐 (J/mm2) 𝐾 𝐼𝑐 = 𝐽 𝐼𝑐 𝐸 C és Ic közötti különbség

Képlékeny és szívós törés Rejtő Sándor nyomán Gillemot László Törési munka 𝑊 𝑐 (J/cm3) Rugalmas munka Képlékeny alakváltozás munkája Új felület képződés munkája Szakítóvizsgálat Rejtő csak az egyenletes nyúlásig mért, a munka legnagyobb része elmaradt (100-szoros érték akár) Végtelen kicsi térfogatra vonatkoztatott munka 𝑊 𝑐 = 𝑙 0 𝑙 𝑢 𝐹 𝑉 𝑑𝑙= 𝑙 0 𝑙 𝑢 𝐹 𝑆𝑙 𝑑𝑙= 0 𝜑 𝑢 𝜎𝑑𝜑

Törési munka Befolyásolja: Hőmérséklet Terhelés sebesség 𝑇 (°𝐶) -70…200 °C Terhelés sebesség 𝑑𝜎 𝑑𝑡 Statikus – dinamikus szakítás Feszültségi állapot Többtengelyűség 𝜎 1 : 𝜎 2 : 𝜎 3 𝛼 𝑘 Bemetszetlen próbatest esetén a dinamikus vizsgálat jobb is lehet akár (anyagfüggő) Minél élesebb bemetszés, annál nagyobb hőmérsékleten már kisebb Wc-t mutat, hamrabb vált át Charpyval összevetve az állapottényezők együttes hatását jobban mutatja

Alkalmazási példa Varratfém különböző hőkezeltségi állapotokban Lágyított Edzett Durva szemcsés Hegesztési hibák leírása változó 𝛼 𝑘 -val Mindegyik sima statikus vizsgálatra vonatkozik

Alkalmazási példa Szerszámacélok optimális megeresztési hőmérséklete Szakítószilárdság Törési munka CrNiMo acél Optimum ~425 °C

A törésmechanika és a törési munka összekapcsolása Czoboly Ernő Imperial College, London, 1969 Havas István Max Planck Institut, Düsseldorf, 1973

A törésmechanika és a törési munka összekapcsolása Feszültségkoncentrációs hely (bemetszés) Képlékeny zóna Mérete a bemetszés élességétől függ Fiktív próbatest 𝑑𝐴, 𝐿 𝑑𝐴 méret közömbös Ha 𝑟→0, 𝐿 → 𝐿 𝑚𝑖𝑛 A repedés terjed, ha a próba elszakad 𝐸 energia nyelődik el Ha 𝑟→0, 𝐸 → 𝐸 𝑚𝑖𝑛 Ha elég rideg az anyag, akkor G, ha szívós akkor J (dimenziójuk azonos) Emin  repedés megindulása (nem terjedése!) 𝐸 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝐴𝐺 𝐼𝑐 𝑣𝑎𝑔𝑦 𝐸 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝐴𝐽 𝐼𝑐 𝐸 𝑚𝑖𝑛 =𝑑𝐴 𝐿 𝑚𝑖𝑛 𝑊 𝑐 𝐺 𝐼𝑐 ≈ 𝐽 𝐼𝑐 = 𝐿 𝑚𝑖𝑛 𝑊 𝑐

A törésmechanika és a törési munka összekapcsolása Alakváltozás oldalról is közelíthető Δ𝐿 értékét kell figyelni Ha 𝑟→0, Δ𝐿 →Δ 𝐿 𝑚𝑖𝑛 Törési feltétel Δ 𝐿 𝑚𝑖𝑛 = 𝛿 𝑐 A fiktív próbatest törési nyúlása a törési munkához analóg módon meg kell egyezzen a kontrakciós helyen mért nyúlással Δ𝐿 𝑚𝑖𝑛 = 𝐿 𝑢 − 𝐿 𝑚𝑖𝑛 = 𝛿 𝑐 𝜑 𝑢 =𝑙𝑛 𝐿 𝑢 𝐿 𝑚𝑖𝑛 𝐿 𝑚𝑖𝑛 = 𝛿 𝑐 𝑒 𝜑 𝑢 −1

A törésmechanika és a törési munka összekapcsolása 𝐿 𝑚𝑖𝑛 és Δ𝐿 𝑚𝑖𝑛 meghatározása nem triviális Bemetszés esetén duplán nem az Interpolációs módszer Bemetszett próbatestek alapján Validálás 3 anyag Vaskutból. Fehérvári, Rittinger: annál nem akart stimmelni (ez nincs benne) Feszültségi állapot: pontos analízis erre vonatkozólag nincs, de az tény, hogy valamennyire Siebel csinált számítást, hogy milyen egy kontraháló próbatest közepében a feszültségi állapot: középen a legnagyobb a háromtengelyűség (három tengelyű húzás van a próbatestben is), akárcsak a bemetszéseknél (az arányokra nem tesszük a nyakunkat) nem számolgattuk.

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!