Influence of High-Cycle Fatigue on the Speed of Shear and Rayleigh Waves in Steel Bars of Different Heat Treatment
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2020-4-10Keywords:
speed of shear and Rayleigh waves, electromagnetic-acoustic transducer, fatigue, steel barsAbstract
This paper describes the high-cycle fatigue load (up to 140,000 cycles) on steel 45 bars. For testing, 8 bars were made, 7 of which underwent different heat treatment types (normalization, quenching, and tempering). Fatigue loading of the bars was carried out by cantilever bending with rotation. The bar's bending moment was chosen as 54 N/m, which made it possible to select the voltage equal to 0.6σ0.2 of the material. The velocities of ultrasonic waves and overall dimensions of the rods were measured every 48,000 cycles. A specular-shadow electromagnetic-acoustic method of multiple reflections was used with the DEMA flaw detector to measure the wave velocities, which has a through-feed and overhead transducers with special magnetization systems. The measurement results are shown in the figures as a dependence of the effect of cyclic loading on the speed of shear and Rayleigh waves in bars of different heat treatment. The main changes in speed occur in bars that have passed an average tempering of 400-500 °C. The shear wave velocity decreases to maximum when tempering at 450 °C, and the velocity of the Rayleigh wave – when tempering at 500 °C. For other types of heat treatment, no noticeable changes in speed are observed; an increase in the number of load cycles is required.References
Кокорин В. В., Ромащенко С. В., Михнёв М. М. Пластическая деформация и физические процессы, протекающие в металле при деформации // Решетневские чтения. 2013. Т. 1. С. 16–17.
Иванова В. С. Усталостное разрушение металлов. М. : Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии,1963. 272 с.
Мацевитый В. М., Вакуленко К. В., Казак И. Б. О различиях механизмов разрушения металлов в условиях малоцикловой и многоцикловой усталости // Проблемы машиностроения. 2014. Т. 17, № 1. С. 60–67.
Маликов А. А., Маркова Е. В., Чечуга О. В. Применение метода микроиндентирования для определения механических характеристик поверхностного слоя // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2017. № 2 (57). С. 24–28.
Оценка текущего усталостного состояния металлической башни ветроэлектрической установки по измерениям магнитной характеристики металла - коэрцитивной силы / Н. Ф. Хорло, А. А. Лукина, С. В. Савлук, Р. Н. Соломаха, Г. Я. Безлюдько // В мире неразрушающего контроля. 2017. Т. 20, № 3. С. 46–52.
Толипов Х. Б. Экспериментальная установка для бесконтактного измерения скорости и амплитуды смещений волны Рэлея с малого участка поверхности // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 1. С. 175–177.
Викторов И. А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М. : Наука, 1981. 287 с.
Бабкин С. Э. Измерение скорости звука с помощью меандрового электромагнитно-акустического преобразователя // Инженерная физика. 2017. № 1. С. 50–54.
Измерение скорости поверхностных волн ферромагнитных материалов электромагнитно-акустическим способом / С. Э. Бабкин, М. Ю. Лебедева, Ю. И. Савченко, О. Н. Вострокнутова // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 4 (45). С. 47–51.
Центральный металлический портал РФ. URL: http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/45 (дата обращения: 23.10.2020).
Практические аспекты оценки повреждаемость в условиях многоцикловой усталости / А. В. Корнилова, И. М. Идармачев, Чжо Заяр, Тет Паинг. М. : Перо, 2020. 115 с.
Муравьев В. В., Муравьева О. В., Кокорина Е. Н. Акустическая структуроскопия и дефектоскопия прутков из стали 60С2А при производстве пружин с наноразмерной структурой // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. № 4.
С. 66–70.
Акустическая структуроскопия стальных образцов, нагруженных изгибом с вращением при испытаниях на усталость / В. В. Муравьев, О. В. Муравьева, А. Ю. Будрин, М. А. Синцов, А. В. Зорин // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019.
Т. 22, № 1. С. 37–44.
Муравьева О. В., Зорин В. А. Метод многократной тени при контроле цилиндрических объектов с использованием рэлеевских волн // Дефектоскопия. 2017. № 5. С. 3–9.
Муравьева О. В., Соков М. Ю. Влияние глубины залегания дефекта на параметры многократно-теневого электромагнитно-акустического метода контроля прутков // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2016. Т. 68, № 4. С. 46–50.
Стрижак В. А., Хасанов Р. Р., Пряхин А. В. Особенности возбуждения электромагнитно-акустического преобразователя при волноводном методе контроля // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 2. С. 159–166. DOI: 10.22213/ 2413-1172-2018-2-159-166.
