|
Для проведения ускоренных испытаний собранные корпуса помещались в 20-ти процентный раствор серной кислоты на 24 часа. Такая методика испытаний принята в отрасли при оценке стали на склонность к трещинообразованию под действием остаточных напряжений после термообработки. Эти испытания дали аналогичные результаты, что и натуральные испытания корпуса разрушались в зоне соединения корпуса с демпфером. Наиболее характерные разрушения корпусов после травления в кислоте показаны на рис. 4.2. Металлографические исследования поверхностей изломов корпусов в зоне трещин показали, что вид разрушения межзеренный, присущий коррозионному растрескиванию под действием механических напряжений. Разрушения во всех случаях начинались от наружной поверхности, где, повидимому, действуют максимальные растягивающие напряжения и имеются механические концентраторы напряжений. Оценка напряжений на поверхности корпуса проводилась с помощью прибора АФС (п. 3.1). Измерялась ЭДС МШ Umiu при сканировании поверхности корпуса в осевом и поперечном направлениях. На рис. 4.3 приведены данные этих измерений в осевом направлении на одном из корпусов опытной партии до (рис. 4.36) и после (рис. 4.Зв) его сборки. Анализ диаграмм показывает, что распределение Umllj после с становится существенно неравномерным: в зоне стыка демпфера и стержня величина UMli] достигает максимального значения, на 25-35 единиц, превышающих средний уровень до сборки. Сопоставление полученных результатов с данными регистрации МШ в стали ЭП-836 при различных напряжениях (см. рис. 3.40) позволило предположить, что в процессе сборки корпуса в его оболочке возникают растягивающие напряжения, достигающие в зоне стыка демпфера и стержня величины 300-400 МПа. Расчеты показали, что причиной возникновения таких напряжений является технология сборки корпуса, которая приводила к попаданию и кристаллизации в полости между оболочкой и стержнем лишнего объема 140 |
5 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИИ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МШ И МАШ 5.1 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КОРПУСОВ ИЗ СТАЛИ ЭП-836. Необходимость отработки технологии, разработки и контроля изделий из стали ЭП-836 связана с производством спец изделий с биметаллическим корпусом из этой стали. Сталь ЭП-836 обладает высокими прочностными свойствами (условный предел текучести более 2000 МПа) при значительной О удельном весе (р=8,5 г/см ). Наличие больших напряжений в стали ЭП-836 обеспечивало высокий уровень сигналов МШ и МАШ, что заложило исходную предпосылку их использования при контроле этой стали с хорошими результатами исследований пп.4.2 и 4.3. 5.1.1 Оптимизация технологии и разработка методик контроля корпусов из стали ЭП-836. Был проведен комплекс исследований по определению причин разрушения изделий и разработке технологических мероприятий по обеспечению производства этих изделий. На рис. 5.1 показаны основные конструктивные элементы той части изделия, которая разрушалась во всех случаях, а именно, головная часть корпуса. Корпус содержит тонкостенную оболочку из стали ЭП-836, а также стержень и демпфер из тяжелого сплава на основе вольфрама. Демпфер крепится в оболочке с помощью резьбы, а стержень за счет припоя из легкоплавкого сплава на основе цинка, заполняющего винтовые канавки между оболочкой и стержнем. Заполнение припоем проводится при температуре 400 С. Осмотр разрушенных изделий показал, что основная масса разрушений проходила в области стыка демпфера со стержнем. Для проведения ускоренных испытаний собранные корпуса помещались в 20-ти процентный раствор серной кислоты на 24 часа. Такая методика испытаний принята в отрасли при оценке стали на склонность к трещинообразованию под действием остаточных напряжений после термообработки. Эти испытания дали аналогичные результаты, что и натуральные испытания корпуса разрушались в зоне соединения корпуса с демпфером. Наиболее характерные разрушения корпусов после травления в кислоте показаны на рис. 5.2. Металлографические исследования поверхностей изломов корпусов в зоне трещин показали, что вид разрушения межзеренныи, присущий коррозионному растрескиванию под действием механических напряжении. Разрушения во всех случаях начинались от наружной поверхности, где, пош видимому, действуют максимальные растягивающие напряжения и имеются механические концентраторы напряжений. Оценка напряжений на поверхности корпуса проводилась с помощью прибора АФС (п. 3.1). Измерялась ЭДС МШ при сканировании поверхности корпуса в осевом и поперечном направлениях. На рис. 5.3 приведены данные этих измерений в осевом направлении на одном из корпусов опытной партии до (рис. 5.36) и после (рис. 5.3в) его сборки. Анализ диаграмм показывает, что распределение Е после сборки становится существенно неравномерным: в зоне стыка демпфера и стержня величина Е достигает максимального значения, на 25-35 единиц, превышающих средний уровень до сборки. Сопоставление полученных результатов с данными регистрации МШ в стали ЭП-836 при различных напряжениях (см. рис. 4.19) позволило предположить, что в процессе сборки корпуса в его оболочке возникают растягивающие напряжения, достигающие в зоне стыка демпфера и стержня величины 300-400 МПа. Расчеты показали, что причиной возникновения таких напряжений является технология сборки корпуса, которая приводила к попаданию и кристаллизации в полости между оболочкой и стержнем лишнего объема припоя, что в свою очередь при остывании корпуса сопровождалось созданием по всей поверхности оболочки постоянно действующих напряжений. Причем максимум этих напряжений приходился на торцевую часть стержня, упирающегося в демпфер. Анализ распределения этих напряжений по длине корпуса с учетом коэффициента линейного расширения, скорости охлаждения и податливости соединения показал, что максимальная величина примерно равная 400 МПа приходится на зону стыка демпфера и стержня (см. рис. 5.3а). Исследование большого количества испытаний корпусов с использованием прибора АФС позволил усовершенствовать технологию их изготовления за счет обеспечения правильного режима охлаждения при сборке, введения дополнительной операции герметизации резьбового соединения с помощью жидкого стекла исключающей затекание припоя в резьбу (рис. 5.3). Полученные оценки уровня напряжений и сравнение их с пределом текучести этой стали показали, что в изделии существует пятикратный запас прочности. Эти обстоятельства потребовали проведения исследований поведения этой стали под действием растягивающих напряжений. Различный уровень напряжений в оболочках создавался с помощью приспособлений, конструкция которых показана на рис. 5$. Осевые напряжения создавались путем вворачивания демпфера 3 в оболочку 1 с различным усилием затяжки (см. рис.5.4а). Окружные напряжения создавались за счет давления вкладышей 4 на стенки оболочки 1 при уменьшении расстояния между упором 2 и подвижным корпусом 3 (см. рис. 5.46). Значения приложенных напряжений на поверхности корпуса определялись с помощью тензорезисторов типа 2ПКП-10. В зонах созданных напряжений, регистрировалась величина МШ при перемагничивании в осевом (Е0) и окружном (Ет) направлениях. |