18.2. Определение ударной вязкости при динамическом кручении
Рассмотренные выше методы определения ударной вязкости применимы к условиям действия изгибающих нагрузок. В практике ряд деталей работает в условиях динамических скручивающих нагрузок. Для определения ударной вязкости, применительно к этим условиям испытание производится на цилиндрических образцах диаметром 7÷8 мм и длиной 50 мм на баллистическом копре Давиденкова. Схема копра приведена на рис.104.
Маховик приводится во вращение электродвигателем с числом оборотов 3000 об/мин и развивает живую силу 5000 кгм.
Образец соединен с баллистическим диском, на ободе которого обеспечивается автоматически скорость вращения.
При достижении скорости вращения маховика ω0, маховик через крестовину вводится в зацепление с образцом и скручивает его. При этом баллистический диск раскручивается до скорости ω. Большой запас живой
силы маховика обеспечит практически неизменную скорость ω0 во время удара.
Работа затраченная на скручивание образца рассчитывается по формуле:
.
Фиксация угловой скорости маховика ω0 за время скручивания позволяет внести поправку на потерю энергии приведения баллистического диска во вращение с угловой скоростью ω и на возможное изменение угловой скорости маховика за время скручивания:
На основании результатов испытания Давиденковым было показано, что работа скручивания образца пропорционально углу закручивания образца в момент разрушения. Трехкратное изменение скорости маховика не отражается на величине .
18.3. Методы разделения ударной вязкости
Величина ударной вязкости не дает информации о поведении материалов на отдельных стадиях разрушения и является по сути дела интегральной величиной. Этому обстоятельству долгое время не придавали внимания. Согласно этим представлениям, основную часть времени металл конструкций и деталей машин работает как идеальный и не поврежденный континиум, а появление трещины связывалось с началом быстрого и неизбежного разрушения. Работоспособность металла определялось его сопротивлением зарождению трещины. И в ряде случаев ударная вязкость, при таком понимании процесса разрушения, оказывалась достаточной характеристикой вязкости (испытание надрезанных образцов с радиусом у дна надреза 1,00 мм), так как энергия расходуемая на зарождение трещины, составляет основную часть величины ударной вязкости.
В реальных конструкциях, в отличие от образцов, нередко существуют трещины, возникающие на технологических переделах (при ковке, гибке, сварке). И в этом случае работоспособность и надежность материала обеспечивается энергоемкостью процесса развития трещины. Поэтому вязкость при наличии трещины является определяющей. Металл, не способный сопротивляться развитию трещины, будет хрупким.
В связи с этим пришли к необходимости разделения ударной вязкости на работу зарождения и работу развития трещины.
В настоящее время для разделения ударной вязкости в исследовательской практике используются различные методики. Составляющие ударной вязкости КСЗ и КСР не равнозначны и при оценке склонности материалов к хрупкому разрушению большое внимание уделяется составляющей развития трещины. Исходя из этого, известные методики разделения ударной вязкости подразделяют на две группы:
1. прямые методы;
2. косвенные методы.
К прямым методам разделения ударной вязкости относятся: методика Оттани и методика Дроздовского. К косвенным методам относятся: методика Гуляева и методика Лившица-Рахманова.