Ispitivanje pomaka otvaranja vrha pukotine

Što je test pomaka otvaranja vrha pukotine (CTOD)?

Crack Tip Opening Displacement Test or CTOD Test is used to determine the fracture toughness of metals with an artificially (notched) created crack and a method of deciding that CTOD causes unstable fracture.

Ovaj test se izvodi primjenom opterećenja na CTOD ispitni kupon korištenjem rasporeda opterećenja u 3 točke kao što je prikazano na donjoj slici 1.

Za ispitivanje se pripremaju posebno izrezani ispitni kuponi cijele debljine ploče i strojnom obradom izrađuje zarez. Taj se zarez dalje širi opterećenjem tijekom ispitivanja.

Neke od najprihvaćenijih metoda mjerenja žilavosti uključuju Charpyjev V zarezni test (CVN), pomak vrha pukotine (CTOD), J-integral i u posljednje vrijeme kut otvaranja vrha pukotine (CTOA).

Tijekom CTOD ispitivanja, zamorna pukotina se širi zajedno s ispitnim uzorcima do sredine debljine, gdje se nalazi zarez.

Pomak pri otvaranju vrha pukotine: Standardi ispitivanja CTOD

Pomak otvora vrha pukotine: CTOD Priprema uzorka (CTOD dimenzije uzorka)

Za pripremu uzorka za CTOD ispitivanje, strojno napravite zarez u sredini uzorka i pažljivo dovedite prave pukotine nastale zamorom do baze zareza.

Pukotina mora biti dovoljno duga da pređe sva područja koja pokazuju plastičnu deformaciju uslijed procesa strojne obrade. Urez je prikazan na donjoj slici.

CTOD ispitivanje započinje stvaranjem pukotine od zamora, a savijanje se provodi pomoću krute opreme za savijanje u tri točke sa slobodnim pokretnim sustavom vanjskih valjaka.

Otvor otvora pukotine mjeri se mjernom kopčom. Prethodno napuknuće i kidanje izmjereni su optički nakon ispitivanja, a CTOD je izračunat iz mjere opterećenja u odnosu na stezaljku prema BS7448.

Važnost CTOD testa

Ovaj test obično nije naveden u kodeksima i specifikacijama, ali postaje uvjet za odobravanje čelika i potrošnog materijala za zavarivanje namijenjenih kritičnim strukturama kao što su platforme na moru koje se postavljaju u nemirnom i hladnom moru.

Iako se Charpyjev test koristi kao vodič i test kontrole kvalitete za žilavost, njegova ograničenja sa stajališta dizajna se osjećaju sa sve većom upotrebom novih legura za koje nedostaju prethodna iskustva.

Koncept linearne mehanike loma sada se primjenjuje na probleme dizajna kako bi se dobila struktura sigurna od loma koja sadrži defekt poznate veličine.

Ovaj koncept uključuje proučavanje naprezanja i deformacija na vrhovima oštrih pukotina s obzirom na primijenjeno opterećenje.

Pod elastičnim uvjetima, ovo polje naprezanja može se opisati u smislu jednog parametra poznatog kao faktor intenziteta naprezanja K.

Kritična vrijednost K koja će izazvati rast pukotine pod statičkim opterećenjem naziva se Ke, što predstavlja lomnu žilavost materijala.

Prisutnost polja zaostalog vlačnog naprezanja u kombinaciji s vanjskim opterećenjem modificira intenzitet naprezanja na vrhovima pukotine koji služe kao početna točka za širenje pukotine.

U životnom vijeku zavara od zamora, pretpostavlja se da je učinak srednjeg naprezanja primijenjenog tijekom ciklusa opterećenja manji u usporedbi s velikim vlačnim naprezanjima koja mogu biti prisutna u području zavara.

Za razliku od jeftinog kvadratnog uzorka Charpy-V Notch veličine 10 mm x 10 mm s oštrim strojno obrađenim V zarezom, pomak otvora vrha pukotine: CTOD uzorak može biti pune debljine materijala i imat će pravu pukotinu.

Uzorak se primjenjuje na opterećenje koje simulira stvarne radne uvjete dijela.

Kako bi se dobili pouzdani i dosljedni podaci o rezultatima, testiraju se 3 ispitna uzorka pri zadanoj temperaturi i opterećenju. Ovo minimizira rizik od greške u testiranju.

Uzorci za CTOD ispitivanje međusobno su ‘proporcionalni’ u dužini, dubini i debljini. Ovo osigurava da je svaki ispitni uzorak međusobno povezan s ostalima i bez obzira na debljinu materijala, svaki uzorak ima jednake omjere.

Zbog kritičnosti primjene, zavarena struktura mora biti podvrgnuta strogom ispitivanju žilavosti, pomaka pri otvaranju vrha pukotine (CTOD) gdje mala lokalizirana krta zona u cijelom zavaru može rezultirati kvarom.

Što je postupak ispitivanja vlačne čvrstoće, vrste opreme i laboratorijsko izvješće?​

Charpy V Notch vs. CTOD

CVN test je najčešće korištena vrsta ispitivanja žilavosti. To se postiže uklanjanjem nekih malih strojno obrađenih uzoraka s uzoraka i njihovim lomljenjem pri minimalnoj radnoj temperaturi komponente.

CVN test nije skup i jednostavan test koji daje kvalitativne vrijednosti za test žilavosti.

Temperatura duktilno-krhkog prijelaza materijala (također se naziva temperatura nulte duktilnosti ili NDT) je temperatura pri kojoj metal gubi svoju žilavost i više nije duktilan.

Ova nulta temperatura duktilnosti vrlo je važna pri projektiranju komponenti za niske radne temperature, a CVN test jedan je od glavnih testova za provjeru može li materijal izdržati ovu nultu temperaturu duktilnosti.

Dakle, koja je važnost ovoga? Razlog je taj što ako se metal koristi ispod temperature prijelaza duktilno-krhko, sklon je krhkom lomu. Krhki materijal ne pokazuje prethodno upozorenje prije kvara i stoga može biti katastrofalna i skupa stvar.

Krti lom možete usporediti s razbijanjem stakla primjenom opterećenja. Takvi mehanizmi kvarova moraju se izbjegavati radi cjelovitosti i pouzdanosti komponenti.

Uspoređujući CTOD test s CVN- najvažniji uvjet je primjena opterećenja. U Charpy V-Notch testu primijenjeno opterećenje je iznenadno da izazove lom materijala.

Dok je primjena opterećenja u testu pomaka otvaranja vrha pukotine postupno opterećenje koje simulira radne uvjete komponente za izazivanje pukotine.

Rezultat CTOD može biti potpuni prijelom ili djelomični prijelom. Druga razlika je veličina uzorka. CVN koristi standardnu ​​veličinu uzorka od 10 mm X 10 mm X 55 mm dok CTOD ispitni uzorak predstavlja stvarnu debljinu materijala.

What properties do we get with the CTOD test?

Glavni rezultati CTOD ispitivanja su opterećenje loma i pomak (širina) otvora tijekom širenja pukotine. Ove informacije pomažu u određivanju žilavosti materijala u CTOD testu.

Rezultati CTOD-a pomažu dizajnerima unaprijed predvidjeti zahtjeve za predviđene popravke potrebne za komponentu.

Nije uvijek nužno da manja pukotina zahtijeva hitnu pozornost radi popravka, ali to može dovesti do širenja pukotine s vremenom.

Stoga predviđanje takvih pukotina unaprijed i planiranje njihovog popravka unaprijed može uštedjeti vrijeme i novac zajedno s operativnim gubitkom. Izvođenje CTOD testa i rad na njegovim rezultatima pomaže u održavanju rada i integriteta opreme.

Različite vrijednosti otpornosti na lom u CTOD mogu se jednostavno definirati kao:

Ovisno o odzivu materijala, KIC ili δ vrijednosti lomne žilavosti mogu se odrediti iz zapisa sile (F) u odnosu na pomak otvora zareza (V) testa. Alternativno, ili dodatno, KIC ili J vrijednosti lomne žilavosti mogu se odrediti iz zapisa F u odnosu na pomak točke opterećenja (q).

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content