Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

Особое место занимают испытания на ударную вязкость при исследовании склонности металлов к старению. Снижение удар­ ной вязкости является одним из основных показателей старения. Склонность стали к старению оценивают, сравнивая результаты испытаний на ударную вязкость образцов в исходном состоянии и после искусственного старения.

Испытания на ударную вязкость применяют для оценки ка­ чества сварочных электродов, а также сварных швов. При этом

ный разрыв. Для этого применяют цилиндрические образцы с на­ резанными головками. Одну головку ввинчивают в отверстие на задней грани диска маятника. На другую головку навинчивают поперечину. При опускании маятника поперечина ударяется об упоры стойки копра, и образец разрывается. Этот вид испытания не нашел широкого применения; однако его можно использо­ вать в отдельных затруднительных случаях, когда приходится сталкиваться с местными дефектами металла, степень опас­ ности которых в условиях динамических нагрузок недостаточно ясна.

Проверить влияние местных дефектов, располагающихся в объеме металла без отчетливых закономерностей, на обычных образцах не представляется возможным, поскольку нельзя изго­ товить образцы так, чтобы иметь уверенность в том, что изучае­ мый дефект попадает в деформируемую зону и притом примерно одинаковым образом в нескольких образцах. При испытании же на ударный разрыв образец обычно разрушается по месту рас­

28

положения дефекта. В этом случае важно только, чтобы исследуе­ мые дефекты металла попали в рабочую часть образца.

Испытания на изгиб. В турбостроении осуществляют испыта­ ние стальных образцов на изгиб (складывание) в холодном со­ стоянии вокруг цилиндрической оправки и чугунных образцов на изгиб до разрушения.

Испытания на изгиб (складывание) включены в технические условия на материалы для ответственных деталей турбин. Обычно этому виду испытаний подвергают образцы сечением 10x20 мм и длиной 160—200 мм. Грани образца до испытания необходимо скруглить по небольшому радиусу. Образец укладывают на две цилиндрические опоры, установленные на подвижной плите уни­ версальной или специальной машины для испытаний металлов на изгиб. В неподвижной плите устанавливают цилиндрический пуансон, ось которого должна быть перпендикулярна продольной оси образца. Подвижную плиту приводят в поступательное дви­ жение, и образец прижимается к пуансону, а затем медленно изги­ бается вокруг него до заданного соответствующими ГОСТами или техническими условиями угла. При этом до конца испытания на образце не должно быть обнаружено никаких признаков разру­ шения: надрывов, трещин, расслоений и пр.

Испытание тем тяжелее для металла, чем меньше радиус пуан­ сона и больше заданный угол изгиба. Радиус пуансона часто вы­ бирают равным толщине образца, в других случаях — двойной толщине. Угол изгиба задают по техническим условиям от 90 до 180° (до параллельности сторон). В отдельных случаях изгиб можно проводить вплотную, до соприкосновения сторон образца. Этот вид испытания наиболее тяжелый; техническими условиями на металлы, используемые в турбостроении, такое ужесточение испытаний на изгиб не предусмотрено и его осуществляют только в отдельных случаях.

Техническими условиями на поковки валов, цельнокованых роторов и дисков турбин предусмотрены испытания на изгиб образ­ цов с размерами 10x20x160 мм; ребра образца должны быть скруглены радиусом около 1 мм. При испытании образец сопри­ касается с оправкой своей широкой стороной. Диаметр пуансона или оправки, вокруг которой изгибают образец, равен 40 мм. Задаваемые техническими условиями значения угла изгиба для валов, роторов и дисков из различных сталей составляют 120— 180°. Испытания проводят на продольных образцах, вырезанных из припусков на концах вала или ротора на расстоянии от поверх­ ности, равном не менее 1/3 радиуса поковки в этом месте. Для испы­ таний на изгиб металла дисков образцы вырезают в тангенциаль­ ном направлении из втулки, а при дисках больших диаметров — также и из обода.

Испытаниям на изгиб подвергают и образцы стыковых свар­ ных соединений. Шов располагают по середине длины образцов. Перед испытанием необходимо травлением выявить расположение

29

шва и при установке образца на опоры обеспечить совпадение вертикальных осей шва и пуансона, вокруг которого будут изги­ бать образец. При испытаниях на изгиб нагрузка должна воз­ растать медленно и плавно.

Чугун на изгиб испытывают на цилиндрических образцах диа­ метром 30 мм и длиной 340 или 680 мм. Расстояние между опорами соответственно равно 300 или 600 мм. В практике испытаний чу­ гунного литья в турбостроении обычно применяют образцы дли­ ной 340 мм. Образцы для испытаний изготовляют отливкой. Основной целью испытаний является определение максимальной стрелы прогиба образца по показаниям стрелки, связанной с по­ движной плитой испытательной машины и перемещающейся по миллиметровой шкале, укрепленной на одной из колонн машины, или при помощи прогибомера.

Определение твердости. К числу наиболее широко распростра­ ненных методов контроля и исследования металлов относят опре­ деление твердости. Достоинствами этого метода являются воз­ можность его выполнения на очень небольшом участке металла непосредственно на заготовках или деталях без их разрушения и порчи, быстрота исполнения и относительная простота. Раз­ личные виды испытаний по определению твердости в турбострое­ нии осуществляют на складах металлов, в цехах и лабора­

ториях.

Большинство существующих методов определения твердости основано на принципе вдавливания в испытываемый металл тела шаровой, конусной или пирамидальной формы, имеющего высокую твердость. Размеры вдавливаемых тел-наконечников различны в зависимости от метода испытаний. Учитывая ожидаемую твер­ дость испытываемого металла, применяют стальные шарики или алмазные конусы и пирамиды. Форма, размеры и металл вдавли­ ваемых наконечников для каждого из существующих методов кон­ троля твердости стандартизованы.

Твердость в условиях подобного рода испытаний характери­ зуется как свойство металла сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела определенной формы и разме­ ров, не изменяющихся в процессе испытания.

Твердость по Бринеллю, обозначаемая НВ (в кгс/мм2), пред­ ставляет собой условное напряжение вдавливания шарика диа­ метром D, получаемое из отношения направленной перпендику­ лярно к испытываемой поверхности силы вдавливания Р (в кгс) к площади F (в мм2) сферической поверхности отпечатка шарика;

Так как

30

твердость

яD ( D — V D- — dä) ’

где d — диаметр отпечатка.

Правильность выбора нагрузки, с которой вдавливают шарик для испытаний по Бринеллю, контролируют по условию

0,2D < d < 0,6D.

Если отпечаток оказывается меньше 0,2D, то необходимо уве­ личить силу Р\ при d > 0,6D следует уменьшить нагрузку.

Для определения твердости применяют стальные шарики диа­ метром 10; 5 и 2,5 мм. Диаметр шарика, величину нагрузки и время ‘выдержки шарика под нагрузкой выбирают по табл. 3.

3. Основные условия, необходимые для определения твердости по Бринеллю

Широко применяют определение твердости по Роквеллу вдав­ ливанием наконечника стандартного типа (алмазного конуса или стального шарика) под действием двух последовательно прила­ гаемых нагрузок: предварительной Р 0 и общей Р, которая равна сумме предварительной Р 0 и основной Р г нагрузок. За единицу твердости принимают условную величину, соответствующую осе­ вому перемещению наконечника на 0,002 мм.

31