ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТОЧЕЧНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА РЕЛАКСАЦИЮ НАПРЯЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области сварки и может быть использована для испытаний сварных соединений, выполненных точечной контактной сваркой, на релаксацию напряжений.
Прочность точечного соединения при статических нагрузках определяют путем испытаний контрольных образцов на отрыв по ГОСТ 6996-66. В точечном сварном соединении на границе литого ядра или уплотняющего пояска возникают высокие концентрации напряжений. Из-за малой жесткости пластин при нагружении точечного сварного соединения возникает неравномерность растягивающих напряжений по периметру точки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому образцу является образец для испытаний на релаксацию напряжений при нагружении сварного точечного соединений на отрыв (Контроль точечной и роликовой электросварки./ Б.Д.Орлов, П.Л.Чулошников, В.Б.Верденский, А.Л.Марченко. - М.: Машиностроение, 1973.). Образец состоит из двух скоб, сваренных между собой одной точкой. Через отверстия образец болтами прикрепляют к элементам приспособления.
При нагружении данного образца в зоне соединения происходит изгиб пластин. Поэтому точечное соединение разрушается не только от усилия отрыва, но и от напряжений изгиба при деформации образцов в процессе
испытаний. Прочность точек на отрыв заметно уступает прочности на срез. В большинстве случаев образец разрушается с вырывом ядра из основного металла. При этом значения параметра релаксационной стойкости - времени до появления первой трещины, оказываются значительно заниженными из-за неконтролируемой концентрации напряжений по периметру ядра точки.
Целью заявляемого образца является повышение достоверности получаемых результатов испытаний за счет устранения напряжений изгиба при деформации образцов в процессе испытаний.
Сущность заявляемого образца поясняется чертежами: на фиг.1 -представлена конструкция образца для испытания на релаксацию напряжений;
на фиг.2 - представлена схема нагружения образца при испытании точечного сварного соединения на релаксацию напряжений; на фиг.3 - показана форма зоны вытяжки пластин в области сварной токи.
Заявляемый образец для испытаний сварных соединений на релаксацию напряжений при нагружении на отрыв состоит из верхней пластины 1 в виде С-образной скобы. Нижняя пластина 2 выполнена в виде Г-образной скобы. Верхняя и нижняя скобы соединены между собой сварной точкой 3 диаметром d. Расстояние от центра сварной точки до края соединенных скоб задают в пределах (2,0-4,0)d. При расстоянии от центра сварной точки до края соединенных скоб менее 2,0 d наблюдается снижение достоверности определения релаксационной стойкости образцов вследствие искажения полей остаточных напряжений в испытуемом образце. При расстоянии от центра сварной точки до края соединенных скоб в пределах (2,0-4,0)d геометрические размеры образца не влияют на искажение полей остаточных напряжений и на релаксационную стойкость и усталостные характеристики соединений. Увеличение расстояния от центра сварной точки до края соединенных скоб более 4,0 d не оказывает влияния на релаксационную стойкость образцов точечных сварных соединений, но сопровождается существенным увеличением расхода металла на их изготовление.
Поэтому для испытания на релаксацию оптимальное расстояние от центра ядра до края образца должно составлять (2,0-4,0)d.
С учетом данного требования характерные размеры образца для некоторых толщин представлены в табл.1.
Таблица 1
Толщина образца, мм
Диаметр ядра d no ГОСТ 15878-79 мм, не менее
Расстояние от центра ядра до края образца, мм
0,8-1,0
4,0
8-16
1,1-1,3
5,0
10-20
1,4-1,6
6,0
12-24
НАГР
Пластина 1 имеет форму скобы, что позволяет вставить в нее элемент 3, который придает пластине жесткость и передает на нее, а затем и на сварную точку, отрывающее усилие Р по принципу рычажной системы с точкой опоры 6 (фиг.2). Пластина 2 отогнутой частью крепится винтами 7 к корпусу 5 и прижимается к нему широкими прижимами 4 (фиг.2). Как показали эксперименты, данная конструкция сварного образца совместно с его элементами жесткости и крепления при действии нагрузки позволяет обеспечить достаточно осесимметричное напряженное состояние по периметру сварной точки (фиг.3).
Для испытания заявляемой конструкции образца при испытаниях на релаксацию напряжений были изготовлены образцы из низкоуглеродистой стали 08Ю толщиной 1,0 мм. Оптимальные размеры образца для данной толщины материала приведены на фиг.1. Диаметр сварной точки составлял 4,2 мм. Влияние размера образца на релаксационную стойкость, определяемую временем до появления первой трещины, приведено в табл.2.
Конструкция образца и условия его крепления в приспособлении перед нагружением обеспечивают одинаковую деформационную способность пластин во всех. В конструкции образца зона сварки доступна для подхода к ней электродами контактной машины, чтобы выполнить точечную сварку.
Таблица 2
Расстояние от центра ядра до края образца
Время до появления первой трещины, час
в диаметрах точки
в мм
1,52,02,53,03,54,05,0
6,38,410,512,614,716,821,0
682762765768770774769
В процессе нагружения образца возможен визуальный контроль зоны деформации в области расположения сварной точки. После испытания обеспечен «бессиловой» съем образца с элементов его крепления, что не влияет на образование или развитие макро разрушений, полученных в ходе испытания.