В 25.505-85

• gost-25505-85.pdf (428.31 KiB)
  ГОСТ 25.505-85

В 25.505−85 Изчисления и тестове за издръжливост. Методи за механични изпитания на метали. Метод за изпитване на малоцикловую умора при термомеханическом нагружении

В 25.505−85

Група В09

INTERSTATE СТАНДАРТ

Изчисления и изпитвания на якост

МЕТОДИ ЗА МЕХАНИЧНИ ИЗПИТАНИЯ НА МЕТАЛИ

Метод за изпитване на малоцикловую умора при термомеханическом нагружении

Design, calculation and strength testing. Methods of mechanical testing of metals. Method of testing on the low cycle tatigue at heat mechanical loading

МКС 77.040.10
ОКСТУ 0809

Дата на въвеждане 1986−01−01

С постановление на Държавния комитет на СССР по стандартите от 22 март 1985 г. N 686 дата на въвеждане инсталиран 01.01.86

Ограничение на срока на валидност, заснети по протокол N 5−94 Магистралата на съвета по стандартизация, метролонии и сертифициране (ИУС 11−12−94)

ПРЕИЗДАВАНЕ


Този стандарт определя методи за изпитване на умора на метали и сплави при обикновените видове деформиране (опън — компресия) в малоцикловой упругопластической област до 10цикъла при малоцикловых термомеханических нагружениях в условия на повишени температури до 1100 °C на въздуха.

Като основни приети методи за изпитване при независим нагружении и нагряване (термомеханическая умора), а също и при нагружении стеснением топлинни деформации (термоусталость).

Същността на метода се състои в получаване на основни разплащателни характеристики и механични свойства на повърхността термомеханическому деформированию и унищожаването на етап нагружения до образование макротрещин.

Стандарт не се прилага за изпитване на материалите при облъчени в условия на агресивни среди, във вакуум, а също така елементи на проекти (части, техните модели, възли, заварени, заклепочных, прессовых и други съединения).

Термини използвани в стандарта, — в 23207−78. Обяснение на термини са дадени в приложение 1.

1. ФОРМА И РАЗМЕРИ НА ПРОБИ

1.1. Основните видове проби за тест при термомеханическом и термоусталостном нагружениях в условията на разтягане — компресия са гладки проби с работна част от кръгло сечение:

тръбна цилиндрична (по дяволите.1а, ал.1),

плътни цилиндрични (по дяволите.1б, таблица.2),

тръбна корсетные (по дяволите.1в, таблица.3),

твърди корсетные (по дяволите.1г, ж.4).

По дяволите.1. Работната част на проби

Работната част на проби

По дяволите.1

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

1.2. Основен вид проба за изпитване с променлив усукване — тръбна цилиндрична проба (по дяволите.1а, ал.1 при мм).

1.3. Допуска се, когато е необходимо, се прилагат геометрично подобни образци на други размери. При този диаметър на работната част на проба на опън — компресия трябва да бъде не по-малко от 5 мм, на усукване — не по-малко от 18 мм.

1.4. При склонност цилиндрични образци до загуба на устойчивост, промяна на формата или унищожаване в преходни зони и е препоръчително да се използва корсетные проби. Допуска се да се прилагат цилиндрични образци с кратка работна част (=2−5, по дяволите.1б).

1.5. Форма и размери на главите на проби зависи от начина им на закрепване в захватах изпитвателни машини.

1.6. Диаметър на преходната част на пробата се избират с оглед на постигане на минимална концентрация на напрежения и деформации в преходни зони.

1.7. Допуска се да се прилагат мостри с навинчивающимися и приваренными глави при производството на техните части или конструктивни елементи.

1.8. Проби са произведени в съответствие с ГОСТ 25.502−79. За тръбна проба допускане соосности външни и вътрешни цилиндрични повърхности работна част се назначава по 7-ма степен на точност (ГОСТ 24643−81).

2. ИЗПИТВАТЕЛНИ МАШИНИ И АПАРАТИ

2.1. Машини и апарати за изпитване при малоцикловом термомеханическом нагружении, осигуряващи провеждането на статично изпитване на опън, трябва да отговарят на изискванията В чл. 9651−84 и В 28840−90 и възпроизвеждане на нагружение (деформирование) и нагряване при следните условия:

постоянството от цикъл до цикъл на максимални и минимални товари (меко нагружение), напрежение (трудно нагружение) и температурата по време на целия процес на изпитване (по дяволите.2, а-г);

предварително промените в закона натоварване, напрежение и температура в града, в това число линейно (по дяволите.2, а-г, по дяволите.3, а-г), с откъси и без извадки (по дяволите.2, д-з) и при различна асиметрия на цикъла (по дяволите.2, б, г) в диапазон от честоти, което осигурява да проучи последиците на дълъг и кратък цикличен нагружения;

синхронизирани с режим на нагружения отопление по определена програма, включително независим от програмата нагружения с различна фаза на цикъла нагружения и отопление (по дяволите.3, а-г);

статично нагружение с предварително зададени скорости деформиране и нагружения при определен температурен режим.

По дяволите.2. Режими нагружения

Режими нагружения

По дяволите.2

По дяволите.3. Примери за промени стрес (напрежение) и температура при термомеханическом нагружении

Примери за промени стрес (напрежение) и температура при термомеханическом нагружении

По дяволите.3

2.2. Машина за изпитване на термичната умора трябва да позволява променлива твърдост в рамките на 60−300 kn/mm.

2.3. Забранени грешка регистрация натоварвания и деформации във времето, трябва да отговарят на УПРАВИТЕЛНИЯ 25.502−79.

2.4. За измерване на деформации използват оптични, тензометрические и други средства за контактно и безконтактно. В проучвания при опън — натиск се допуска измерване на една компонента на деформация — дългата или пряк път. Превръщането на последните в дългата изпълняват в съответствие със sp 3.9.

2.5. Избор на база и начина за измерване на деформации се определя от изискванията на параграфи.2.9 и 2.10 за еднаквост на отопление и вида на използвания модел. За проби корсетного тип на измерване на страничното изкривяване.

2.6. При разграждането на проба извън базата на измерване на деформации е необходимо да се осигури изисквания, бр.2.9 и 2.10 за съответствие на условията на нагряване на проба на базата на измерване на деформации и в зоната на образованието унищожение.

2.7. За регистрация на деформации и товари във времето и в броя на циклите се използват автоматични самопишущие уреди. Запис на диаграми деформиране, с изключение на случаите, в съответните случаи, на свободна термична деформация на проба, се извършва с помощта на двухкоординатных апаратура и други средства за автоматична регистрация.

За изключване на свободна термична деформация проба използват системи за автоматична компенсация фотоэлектрического, емкостного и други видове, които позволяват да разпредели за запис и управление на режима на нагружения всъщност механична деформация.

2.8. За отопление на проби се използват нагревателни пещи съпротива, ламповые нагреватели, основните нагреватели от топящи се и устойчиви материали, директно пропускливост на ток чрез извадка, индукционный начин (токове с висока честота, наведенными в извадката) и т.н. При условията:

грешката на измерване, регистриране и поддържане на температура не трябва да надвишава ±1,0% от зададената максимална стойност на температурата по време на целия процес на изпитване;

измерване и регистриране на температурата се осъществява по време на целия процес на изпитване с помощта на автоматични измервателни уреди;

температура на работната зона на пробата се измерва пинов (термопарным) или безконтактен (пирометрическим) метод;

диаметър на термоэлектродов (термопреобразователей), трябва да бъдат подбрани така, че да постигне стабилни характеристики на термодвойка при високи температури и избягвайте прекалено инерционности. Препоръчва диаметърът на термоэлектродов не повече от 0,2 mm;

охлаждане проба може да бъде от естествен или насилствен за сметка на топлопроводимост от извадката към системата теплосъема, както и продухване на въздух или газ.

2.9. Неравномерното разпределение на температурата на базата на измерване на напрежението, както и разлика максимална температура в тази зона и в зона за образование унищожаване на пробата не трябва да надвишава 1% от максималната температура.

2.10. Серво спад в температурата в зони за измерване на деформации и образование унищожаване на дължина не по-малко от диаметъра на пробата не трябва да надвишава 3 °/мм; напречен диференциал в тези зони не трябва да превишава 1°/ mm.

2.11. Допуска нанасяне на пробата ядра, рисок, приварка термопар, ако при изпитванията това не води до преобладава унищожаване на пробата в тези зони.

3. ПРОВЕЖДАНЕ НА ТЕСТА

3.1. Основният тест на малоцикловую умора при термомеханическом нагружении е опън — натиск, основният вид нагружения — трудно нагружение.

3.2. Формата на цикъл нагружения и отопление избират с отчитане на експлоатационните условия, като максималната продължителност на изпитването трябва да бъде не по-малко от 10% поддръжка времеви ресурс. При невъзможност за изпълнение на това условие продължителността на теста намалява прилагането на обосновани методи, равностойни на циклични тестове и екстраполиране на резултатите на желаната продължителност.

3.3. В необходимите случаи, изследващи възможност за съчетаване на режима на нагружения и отопление, което дава най-голям повреждающий ефект при термомеханическом малоцикловом нагружении. При това се определят ефекти знак напрежение при висока температура справката (по дяволите.2, д-д) и ролята фаза на цикъла нагружения и отопление (по дяволите.3, а-г). Допуска се провеждане на тестове за други режими, например, с различна варьируемой в полуциклах разтягане и свиване скорост на деформиране, при стъпално изменение на температурата в града при преминаване от разтягане на компресия и др

3.4. Изпитването се извършва при работни температури в реално поддръжка на режима, в необходимите случаи — с варьированием на максимална и минимална температура на цикъла. Вариация се определя от вида на материала, е възможно стойността на заброса температура и неравномерно на температурното поле при експлоатация.

3.5. Допуска провеждането на проучвания с прекъсвания. При това е необходимо за оценка на възможното въздействие на почивките, определена от характеристиките на материала.*
____________________
* Текст отговаря на оригинала. — Забележка на производителя на базата данни.

3.6. Изпитването се извършва до момента на образуване на повърхностни пукнатини с размер 5% — 10% диаметър на пробата (за проба =10 мм размер на пукнатини 0,5−1,0 мм), дефинирани с помощта на оптичен метод или по други начини.

Допуска да се извършват до окончателното унищожение без фиксиране на появата на пукнатини, когато етап на разпространение на пукнатини в даден режим не надвишава 10% от общата трайност.

При провеждането на тест на твърд режим на нагружения разрешава като приблизителна оценка на приема броят на циклите до появата на макротрещины равен на броя на циклите на съответния спад на напрежение (натоварване) в града на 50% в сравнение с установившимся стойност.

3.7. Броят на пробите, подлежащи на изпитване, се определя в зависимост от дисперсия на резултатите. За изграждане на крива на умора се използва не по-малко от 10−12 зачетных резултати на различни нива (не по-малко от четири нива).

При необходимост се определят статистическите характеристики на разсейване на стойностите на трайност на всяко ниво нагружения изпитват 10−12 проби и определяне на стойността на дисперсията .

3.8. За изследване на кинетиката на упругопластического деформиране се извършва поцикловая запис на диаграми деформиране () с компенсация на термична деформация.

Честотата на регистриране на параметрите на нагружения и отопление се определя в зависимост от интензивността на температурни промени, деформационных и силовите характеристики в процеса на нагружения (препоръчва се произвеждат регистрация, например, в цикли 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 7500, 10000, 12500, 15000, 20000, 25000, 35000, 50000).

3.9. Ако в проучвания при опън — натиск се измерва страничното изкривяване на проба, след преизчисляването му в дългата за изотропных материали се представят по формулата

,

където и да е пластична и еластични компоненти на напречната деформация; и  — коефициенти на напречните деформации в пластичната и еластичната област. При липса на съответни експериментални данни може да се вземе

, .

В тези случаи, когато на раздяла пълна напречната деформация на упругую и пластична трудно, преизчисляване може да се извърши, като се използва съотношението

,

къде  — пълна напречната деформация.

3.10. Резултатите от изпитванията се изключват от по-нататъшно разглеждане на:

при разграждането на проба извън работната част или на загуба на устойчивост;

при дефекти на материала тип мивки, включвания и други, открити в почивката;

при значителна промяна на формата в зоната за унищожение на проба в случай, твърд или термоусталостного нагружения, когато едностранно натрупана деформация е по-0,1 величина располагаемой пластичността на материала при опън, получена в съответната температура и временни условия;

при неизпълнение на условията за точността на работа на граничните температури и настройки на цикъл нагружения или, в случай на прегряване.

3.11. Допуска се при извършване на проучвания в областта на големи временна база (над 10часа) се прилагат на различни от препоръчаните начини нагружения и видове проби, както и определяне на параметри нагружения платежни методи.

4. ОБРАБОТКА НА РЕЗУЛТАТИТЕ

4.1. Според резултатите от теста на термомеханическую и термичната умора изграждат:

криви на умора, по параметри:

фаза на цикъла нагружения и отопление

максималната и минималната температура на цикъла,

честота нагружения,

продължителността на едно — и двупосочна скорост на затвора,

асиметрия на цикъла нагружения по напряжениям и деформации ;

криви промяна на деформации и напрежение във времето и в броя на циклите, както и схеми упругопластического деформиране и определят техните параметри.

4.2. Изходните данни и резултатите от теста на всяка проба се записва в протокола от изпитването (приложение 2), както и резултатите от изпитване на серия от идентични проби — в обобщен протокол за изпитване (приложение 3).

4.3. Криви на умора при твърдия нагружении изграждат в двойна логарифмических координати: амплитуда (почистване) на пълна , пластични , еластични , необратима деформация — броят на циклите до образуването на пукнатини .

4.4. Амплитудата (почистване) на деформациите се определят при число цикли интерполация на измерените стойности в цикъла, най-близките до .

4.5. Криви на умора при необходимост от нагружении изграждат в полулогарифмических или двойни логарифмических координати: амплитуда (почистване) на стрес  — броят на циклите до образуването на пукнатини .

4.6. Криви умора изграждат метод графичен интерполирования експериментални резултати или метод на най-малките квадрати.

4.7. Криви промени в броя на цикъла и по време на ширината на линия упругопластического хистерезис, циклични и едностранно на натрупаните деформации пълзене, пластична и необратима деформация съответно , , , , и напрежения, и се натрупват в полулогарифмических и двойни логарифмических координати

.

4.8. Диаграма на деформиране при оригиналния статичен и циклическом термомеханическом малоцикловом нагружениях изграждат в координатите и параметрите са приети в изпитанията на режима на нагружения и отопление.

4.9. Като допълнителни характеристики в процеса на неизотермических тест получават информация за термическом разширяване на свободно проба в зависимост от температурата на нагряване.

4.10. Начини за графично представяне на получените характеристики — в 25.502−79.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обвързваща). ОБЯСНЕНИЕ НА ТЕРМИНИ, ИЗПОЛЗВАНИ В СТАНДАРТА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Задължително

Малоцикловая умора при термомеханическом нагружении — разрушени в резултат на цикличните упругопластического деформиране, придружен с промяна на температурата.

Малоцикловая термична умора — частен случай малоцикловой термомеханической умора, при който нагружение се дължи на стеснением топлинни деформации при циклическом отопление — охлаждане.

Дълго малоцикловое нагружение — малоцикловое нагружение при срокове цикъл и сумата на времето, достатъчни, за да се прояви температура и временни ефекти (пълзене, достаривание материал и други подобни).

Краткосрочни малоцикловое нагружение — малоцикловое нагружение при срокове цикъл и сумата на времето, не допуска проява на температура и временни ефекти.

 — температурата на пробата, °С или До;

 — максимална температура на цикъла;

 — минимална температура на цикъла;

 — обхват на температура цикъл;

 — относително намаляване на площта на напречното сечение на пробата при статичен стречинг, %;

% — располагаемая пластичността на материала, %;

 — лимит на еластичност, която се разпределя при стайна температура;

 — деформация, съответстваща на границата на еластичността;

 — амплитуда на напрежението цикъл;

2 — размах на напреженията цикъл;

,  — максимално и минимално напрежение на цикъла;

 — напрежение в -м полуцикле при отсчете съответно от точки за преминаване през нула и започва разтоварване;

 — средно напрежение цикъл;

,  — граница на еластичност -ти полуцикла при отсчете съответно от точки за преминаване през нула и започва разтоварване;

 — коефициент на асиметрия на цикъла на напряжениям;

 — амплитудата на пълна деформация на цикъл;

, , ,  — амплитуда на деформация на цикъла съответно еластични, пластични, пълзене и необратима;

2, 2, 2, 2, 2 — размахи по-горе цикъл на деформациите;

 — пълна деформация на в -м полуцикле нагружения;

, ,  —, съответно деформация на пълзене, пластична и необратима деформация, натрупани след -ти полуцикла нагружения;

, ,  —, съответно деформация на пълзене, пластична и обратима деформация, натрупани до момента на образованието макротрещины;

,  — съответно максимална и минимална пълна деформация на цикъл;

 — деформация на средната линия;

 — коефициент на асиметрия на цикъла на деформации;

 — брой полуциклов (=0, 1, 2, 3, …10, 20, 30, 100, 200, 300…);

 — броят на циклите до образование макротрещины;

 — броят на циклите на нагружения;

 — общо време на нагружения, ч;

 — warp -м полуцикле при отсчете от началото на разтоварване или точката на преминаване през нула на напряжениям;

 — ширина на бримката хистерезис -ти полуцикла;

 — време на цикъл;

 — честота нагружения;

 — време на експозиция;

 — време на загряване;

 — време на охлаждане;

 — модул на еластичност.

Приетата координатна система диаграми деформиране при статично и циклическом нагружении, показана на чертежа.

Основните параметри на диаграма цилиндрична деформиране

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (препоръчителна). ПРОТОКОЛ ОТ ИЗПИТВАНЕ НА ПРОБАТА (ПРИЛОЖЕНИЕ КЪМ СЪСТАВНИЯТ ПРОТОКОЛ)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Препоръчителният

ПРОТОКОЛ N___
тест образец (приложение към съставният протокол N____)

Обработка на електрически вериги хистерезис

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (препоръчителна). ОБОБЩЕН ПРОТОКОЛ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Препоръчителният

ОБОБЩЕН ПРОТОКОЛ N_____