A maradó feszültség viselkedése fárasztó igénybevétel közben CSEH DÁVID, DR. MERTINGER VALÉRIA, DR. LUKÁCS JÁNOS 8. Anyagvizsgálat a gyakorlatban konferencia.

Az előadások a következő témára: "A maradó feszültség viselkedése fárasztó igénybevétel közben CSEH DÁVID, DR. MERTINGER VALÉRIA, DR. LUKÁCS JÁNOS 8. Anyagvizsgálat a gyakorlatban konferencia."— Előadás másolata:

1 A maradó feszültség viselkedése fárasztó igénybevétel közben CSEH DÁVID, DR. MERTINGER VALÉRIA, DR. LUKÁCS JÁNOS 8. Anyagvizsgálat a gyakorlatban konferencia Miskolc, Tapolca Cambira hotel 2016. június. 3.

2 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

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

4 Alapanyag Sörétezés

5 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.

6 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.

7 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)

8 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.

9 Fárasztási program JelMσN1N1 NnNn MσN1N1 NnNn 17x7510rögtön törésig105x55002000012500 27x7450rögtön törésig115x54503000020000 37x7450rögtön törésig125x54004500030000 47x7400rögtön törésig135x53507000045000 57x7400rögtön törésig145x5később 67x7400rögtön törésig155x5később 77x75002000012500167x75004500012500 87x74503000020000177x74507000020000 97x74004500030000187x74001100030000 H7x73507000045000197x74505000020000 207x73507000045000 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

10 Fárasztási program JelMσN1N1 NnNn MσN1N1 NnNn 17x7510rögtön törésig105x55002000012500 27x7450rögtön törésig115x54503000020000 37x7450rögtön törésig125x54004500030000 47x7400rögtön törésig135x53507000045000 57x7400rögtön törésig145x5később 67x7400rögtön törésig155x5később 77x75002000012500167x75004500012500 87x74503000020000177x74507000020000 97x74004500030000187x74001100030000 H7x73507000045000197x74505000020000 207x73507000045000 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

11 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

12 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

13 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

14 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.

15

16 Mérési eredmények

17

18

19 koncep cionális próba fáraszt ott 5x5

20 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

21 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