171846. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás kérgesített vasötvözetek optimális hőkezelési paramétereinek meghatározására
3 171846 4 amelyben kimutathatók húzó, csavaró és többtengelyű igénybevételi összetevők. 2. A betétből edzett gyártmány igénybevett részei a kéregből, az átmenetből és a magrészből, vagyis nagyon különböző tulajdonságú anyagok kényszerkapcsolatban levő rendszeréből állnak. Az igénybevételkor e rendszer eredő tulajdonságai mutatkoznak meg. 3. A gyártmányokat úgy kell hőkezelni, hogy a kéregből, átmenetből és alapanyagból álló rendszer mind a húzó, mind a csúsztató, mind a többtengelyű igénybevételi összetevőkkel szemben a lehető legnagyobb ellenállóképességet tanúsítsa; a hőkezelési paraméterek optimalizálásában a felsorolt összetevőket a gyakorlati, tényleges igénybevételtől függően, súlyozottan kell figyelembe venni. 4. Végül a legfontosabb: kialakíthatók olyan, különleges próbatestek, amelyeknek deformálásakor az egyidejűleg felvett alakváltozási diagramon a kéreg szakadását szignifikánsan jelző karakterisztikus pont lép fel. Ennek a karakterisztikus pontnak a koordinátái egyértelműen jellemzik a kéreg tulajdonságait, s ezen keresztül a kéreg anyagának hőkezelési állapotát. Az alakváltozási diagramnak a karakterisztikus pontot követő része a mag tulajdonságaira, főleg a mag szívósságára jellemző. A fenti felismerések alapján a találmány szerinti eljárás menete a következő: A húzófeszültséggel szembeni érzékenység vizsgálatára hengeres rudakat, a csúsztatófeszültséggel szembeni érzékenység vizsgálatára hengeres kísérleti résszel ellátott próbatesteket, a többtengelyű feszültségi állapottal szembeni érzékenység vizsgálatára pedig gyűrű alakú próbatesteket készítünk. A próbatesteket a kívánt, általában változó hőkezelési paraméterekkel kérgesítjük (cementáljuk, eddzük, megeresztjük). A húzófeszültséggel szembeni érzékenység vizsgálatára való hengeres rudakat hajlítjuk, a csúsztatófeszültséggel szembeni érzékenység vizsgálatára való próbatesteket csavarjuk, a többtengelyű feszültségállapottal szembeni érzékenység vizsgálatára való gyűrűpróbákat összenyomjuk (lapítjuk). A hajlítás esetében behajlás—erő, a csavarás esetében elfordulási szög—nyomaték, az összenyomás esetében belapulás—erő alakváltozási diagramot veszünk fel. A kéreg tulajdonságait az alakváltozási diagramon jelentkező karakterisztikus töréspont koordinátáival, az alapanyag tulajdonságait, főként a szívósságát pedig az alakváltozási görbe alatti területtel jellemezzük. Ezután megkeressük a hőkezelési paraméterek és a tulajdonságok közötti összefüggést, s kijelöljük a legkedvezőbb tulajdonságokhoz tartozó (optimális) paramétereket. Amennyiben a húzófeszültségek, a csúsztatófeszültségek, illetve a többtengelyű feszültségek szempontjából eltérő hőkezelés biztosítja a legkedvezőbb tulajdonságokat, az ipari alkalmazásban optimális technológiát a hasznos gyártmány igénybevétele szempontjából súlyozva állapítjuk meg. A találmányunk szerinti eljárást előbb elvi jelentőségű, konkrét példán mutatjuk be: Tételezzük fel, hogy egy betétből edzhető acélfajtából hengeres működő felületű munkadarabokat kell gyártani; a hengeres működő felületek (csapok) kérgesített kivitelben készülnek. Feladatunk, hogy megállapítsuk az e munkadarabok kettős edzését követő megeresztés legkedvezőbb hőmérsékletét és időtartamát. A munkadarabok felhasználását illetően ismeretes, hogy a kérgesített hengeres részek elsősorban hajlító igénybevételnek, a kérgesített felületek tehát elsősorban húzó-nyomó igénybevételnek vannak kitéve, de ezenkívül csúsztató és háromtengelyű igénybevétel is fellép. A feladat megoldásához mindenekelőtt hengeres rúd 5 alakú hajlító próbatesteket készítünk, amelyeknek dh átmérőjét célszerűen az előirányzott kéregvastagság 3—10-szerese között állapítjuk meg, hogy a felveendő alakváltozási diagramon karakterisztikus pontot kapjunk. Esetünkben 1 mm vastag kéregre van szükség, a 10 rúd átmérőjét ezért dh = 6 mm-nek választhatjuk. A rudak hossza mechanikai meggondolásokból legyen LA = 100 mm. A próbatesteket ezután cementáljuk, majd elvégezzük a kettős edzést. Vizsgálatainkkal a megeresztés legkedvezőbb körül-15 menyeit, azaz a legkedvezőbb hőkezelési állapot elérésének feltételeit keressük. Az egyes próbákat ezért különböző hőmérsékleteken, különböző időtartamokig megeresztjük, majd a készre hőkezelt próbák hengeres felületét gondosan megköszörüljük. Az így elkészített próba-20 testeket, az 1. ábrán vázlatos oldalnézetben bemutatott elrendezésben, törésig hajlítjuk. Az 1 próba a 2 támasztó bakokon nyugszik. A próbát a Ph erővel, a támasztó bakok közötti 3 távolság felezővonalában terheljük. A terhelés hatására a próba behajlik. A hajlító kísérlet 25 folyamán mind az / behajlást, mind a Ph terhelőerő nagyságát mérjük. Villamos elmozdulásmérő és villamos erőmérő alkalmazása esetén az erőnek a behajlás függvényében való változását, az alakváltozási diagramot koordinátaíróval közvetlenül felrajzoltatjuk. A 2. ábra 30 egy ilyen, jellemző alakváltozási diagramot mutat. A diagramon jól látszik, hogy a nullától növekvő /behajláshoz kezdetben egy meredek, 4 egyenes szakasz tartozik; ez a rúd rugalmas behajlása. Ezután megkezdődik a maradó alakváltozás, amely annál nagyobb mérté-35 kű, minél szívósabb az anyag. Az alkalmazott hajlítóvizsgálat esetében a legnagyobb feszültség a szélső szálban, vagyis a kéregben ébred. A választott körülmények között a feszültségeloszlás olyan, hogy a kéreg viselkedése domináns; a rugalmashoz csatlakozó, rend-40 szerint kismértékű alakváltozás tehát elsődlegesen a kéreg szívósságától függ. A Ph kr karakterisztikus terhelés elérésekor a kéreg a rúd húzott oldalán eltörik, többnyire anélkül azonban, hogy a törés a szívós magrészben továbbterjedne. A kéreg törését ezért az alakváltozási 45 diagramon a terhelő erőnek nem a megszűnése, hanem csak szignifikáns csökkenése jelzi. Az 5 karakterisztikus pont koordinátái a kéreg terhelhetőségére jellemzőek; egyébként azonos körülmények között a kéreg tulajdonságai annál jobbak, minél nagyobb a Phkr erő, és minél 50 nagyobb a hozzá tartozó, a 2. ábrán külön nem jelölt fhkr karakterisztikus behajlás. A karakterisztikus pont koordinátáit ezért integráltan figyelembe vehetjük az alakváltozási görbe alatti Wx területtel is. Nyomatékosan utalunk arra, hogy az 5 karakterisz-55 tikus pont annak a következménye, hogy a kéreg és az alapanyag törését a választott körülményekkel sikerül jól elkülöníteni. A terhelő erő csökkenése tehát semmiféle kapcsolatban sincsen a lágyacélok alakváltozási diagramján hasonlónak tűnő folyási jelenséggel! 60 A hajlítást tovább folytatva, valójában már csak a szakadt kéreg által bemetszett alapanyagot terheljük. Az alakváltozási görbe ezért az 5 karakterisztikus ponttól már csak az alapanyagról, főként annak szívóssági tulajdonságairól tájékoztat; az igénybevétel a választott 65 méretek mellett, a kéreg törésével kialakuló különleges 2
