СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ФРЕТТИНГ-УСТАЛОСТЬ

Изобретение относится к испытаниям материалов на фреттинг-усталость.

Известен способ испытаний материалов на фреттинг-усталость, заключающийся в том, что образец в виде стержня, сопряженный коническим участком с коническим участком контробразца, зажимают гайкой и закрепляют в стакане, который устанавливается в захвате испытательной усталостной машины консольного изгиба с вращением (см. патент SU номер 1810794, кл. G01N 3/56, 1993 г.)

Недостатком этого способа является то, что при суждении о стойкости материала к фреттинг-усталости необходимо учитывать вклад касательных напряжений, возникающих при консольном изгибе с вращением. В эксплуатационных условиях возможны случаи, когда касательные напряжения при фреттинге возникают лишь при относительном перемещении образца и контробразца.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ испытания, при котором цилиндрический образец материала приводят во вращение, нагружают его изгибающей силой, прижимают к цилиндрической поверхности образца с противоположных сторон два вкладыша и создают нагрузку на вкладыши силами, равными по величине и противоположными по направлению (см. патент SU номер 1341538, кл. G01N 3/56, 1987 г.).

В этом способе для создания нагрузки на вкладыши необходимо размещать инерционные массы, которые обеспечивают неизменность усталостного нагружения [1]. Однако при эксплуатации соединений с натягом в присутствии фреттинга нагрузка не является постоянной. В результате фреттинга натяг ослабевает, а изменение нагрузки зависит от материала контактной пары.

В связи с изложенным техническим результатом полезной модели является приближение условий испытания к эксплуатационным, характерным, например, соединениям с натягом.

Поставленный технический результат достигается тем, что испытуемый цилиндрический образец в виде стержня переменного сечения с напрессованной на него втулкой контробразца располагается в машине для усталостных испытаний типа НУ, причем втулка контробразца выполнена с диаметром, обеспечивающим натяг в области рабочего соединения.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1: а - цилиндрический образец в виде стержня переменного сечения, б - втулка контробразца; на фиг.2 представлен общий вид цилиндрического образца в виде стержня переменного сечения (с напрессованной на него втулкой: а - в продольном разрезе, б - в поперечном сечении; на фиг.3 построены кривые усталости для образца 14ХН3МА: а - стандартный образец; б - образец с напрессованной втулкой контробразца Р6М5 с учетом объемного напряженного состояния.

Испытуемый образец в виде стержня переменного сечения 1 (А - большое сечение, Б - среднее сечение, В - рабочее сечение) с напрессованной втулкой контробразца 2 (d₁ - большой диаметр отверстия, d₂ - малый диаметр отверстия).

Принцип работы устройства заключается в следующем. Цилиндрический образец 1 изготавливается переменного сечения. Большое сечение А - стандартное под захват машины для усталостных испытаний типа НУ; среднее сечение Б, расположенное ближе к середине образца, необходимо для жесткой посадки втулки контробразца; малый диаметр образца В является рабочим сечением. В соответствии с диаметром рабочего сечения В подбирается захват машины типа НУ. На образец переменного сечения 1 напрессовывается втулка контробразца 2 таким образом, чтобы больший диаметр отверстия втулки d₁ жестко сел на среднее сечение образца Б, тогда малый диаметр отверстия d₂ расположится на рабочем сечении В. Малый диаметр втулки d₂ должен обеспечить гарантированный натяг в соответствии с испытанием. Образец 1 с напрессованной на него втулкой контробразца 2 располагается в машине для усталостных испытаний типа НУ. Во время испытания на рабочем сечении образца В в месте контакта со втулкой котробразца 2 образуется полоса фреттинга, в результате чего нормальная нагрузка ослабевает так, как это происходит в условии эксплуатации. Также данный способ позволяет построить усталостные кривые, характерные испытуемой контактной паре (фиг.3).

Литература

1. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В 2 ч. / Н.А. Махутов. - Новосиб.: Наука, 2005. - Ч.1: Критерии прочности и ресурса. - 494с. - ISBN 5-02-032493-0.