Научная статья на тему 'ИСПЫТАНИЯ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ МАССИВНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЕТАЛЕЙ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ'

ИСПЫТАНИЯ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ МАССИВНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЕТАЛЕЙ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
201
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИСПЫТАНИЯ / ПОКОВКИ / ПРОФИЛИ / СКОРОСТЬ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН / ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ / tests / forgings / profi les / fatigue crack growth rate / fracture toughness

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Швечков Евгений Иванович

Обобщены экспериментальные данные о вязкости разрушения (K1c) и скорости роста усталостных трещин (СРТУ) в поковках из алюминиевого сплава 1933Т3Н, титанового сплава ВТ6ч, стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш и профилях из алюминиевых сплавов 1163Т, В95очТ2. В соответствие с требованиями квалификации материалов силовых элементов каждый полуфабрикат был представлен тремя партиями. Установлено наличие анизотропии характеристик статической и циклической трещиностойкости. Для большинства исследованных полуфабрикатов показана целесообразность использования при испытаниях на СРТУ компактных образцов на внецентренное растяжение, размеры которых позволяют изготавливать образцы не только в продольном и поперечном, но и в высотном направлениях. В поковках из сплава 1933Т3Н (основного высокопрочного ковочного алюминиевого сплава для внутреннего силового набора - фитингов, шпангоутов и др.) отмечена зависимость характеристик трещиностойкости от механических свойств.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CRACKING TESTS OF MASSIVE SEMI-FINISHED PARTS OF AIRCRAFT STRUCTURES

Experimental data on fracture toughness (K1c) and fatigue crack growth rate (FCGR) in forgings made of 1933T3N aluminum alloy, VT6ch titanium alloy, 08Kh15N5D2TU-Sh steel and in 1163T and V95ochT2 aluminum alloy shapes are summarized. In accordance with the requirements to qualification of power element materials, each semi-finished product was presented in three batches. The presence of anisotropy in the characteristics of static and cyclic crack resistance was stated. The expediency of using compact specimens for eccentric tension at FCGR tests was shown for most of the studied semi-finished products. The dimensions of such specimens allow us to produce specimens not only in the longitudinal and transverse directions, but also in the short-transverse one. A dependence of the crack resistance characteristics on mechanical properties was found out in forgings made of 1933T3N alloy (used as the main high-strength forging aluminum alloy for the internal primary structures - fittings, frames, etc.).

Текст научной работы на тему «ИСПЫТАНИЯ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ МАССИВНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЕТАЛЕЙ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ»

ИСПЫТАНИЯ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

УДК620.16/17

DOI: 10.24412/0321-4664-2021-3-53-60

ИСПЫТАНИЯ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ МАССИВНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЕТАЛЕЙ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Евгений Иванович Швечков, докт. техн. наук Всероссийский институт легких сплавов, Москва, Россия, info@oaovils.ru

Аннотация. Обобщены экспериментальные данные о вязкости разрушения (K1c) и скорости роста усталостных трещин (СРТУ) в поковках из алюминиевого сплава 1933Т3Н, титанового сплава ВТ6ч, стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш и профилях из алюминиевых сплавов 1163Т, В95очТ2. В соответствие с требованиями квалификации материалов силовых элементов каждый полуфабрикат был представлен тремя партиями. Установлено наличие анизотропии характеристик статической и циклической трещиностойкости. Для большинства исследованных полуфабрикатов показана целесообразность использования при испытаниях на СРТУ компактных образцов на внецентренное растяжение, размеры которых позволяют изготавливать образцы не только в продольном и поперечном, но и в высотном направлениях. В поковках из сплава 1933Т3Н (основного высокопрочного ковочного алюминиевого сплава для внутреннего силового набора - фитингов, шпангоутов и др.) отмечена зависимость характеристик трещиностойкости от механических свойств.

Ключевые слова: испытания, поковки, профили, скорость роста усталостных трещин, вязкость разрушения

Cracking Tests of Massive Semi-Finished Parts of Aircraft Structures. Dr. of Sci. (Eng.) Evgeniy I. Shvechkov

All-Russian Institute of Light Alloys, Moscow, Russia, info@oaovils.ru

Abstract. Experimental data on fracture toughness (Кю) and fatigue crack growth rate (FCGR) in forgings made of 1933T3N aluminum alloy, VT6ch titanium alloy, 08Kh15N5D2TU-Sh steel and in 1163T and V95ochT2 aluminum alloy shapes are summarized. In accordance with the requirements to qualification of power element materials, each semi-finished product was presented in three batches. The presence of anisotropy in the characteristics of static and cyclic crack resistance was stated. The expediency of using compact specimens for eccentric tension at FCGR tests was shown for most of the studied semi-finished products. The dimensions of such specimens allow us to produce specimens not only in the longitudinal and transverse directions, but also in the short-transverse one. A dependence of the crack resistance characteristics on mechanical properties was found out in forgings made of 1933T3N alloy (used as the main high-strength forging aluminum alloy for the internal primary structures - fittings, frames, etc.).

Key words: tests, forgings, profiles, fatigue crack growth rate, fracture toughness

Введение

Силовые элементы авиационного назначения, работающие в условиях переменного нагру-жения, должны иметь высокие характеристики статической прочности, сопротивления усталости и трещиностойкости. Для установления надежного уровня и рассеяния этих характеристик проводят квалификационные испытания материалов, результаты которых используют при проектировании, назначении и продлении ресурса авиационных конструкций. Основными видами квалификационных испытаний являются:

- растяжение (реже сжатие, изгиб, смятие, срез), отвечающие за статическую прочность конструкции;

- усталость, скорость роста усталостных трещин, статическая трещиностойкость материалов силовых элементов, отвечающие за ресурс и безопасную эксплуатацию воздушного судна.

Общие положения квалификации

Составлено руководство [1], которое регламентирует основные положения квалификации материалов (общей и специальной). Согласно

[1], общая квалификация - комплекс действий, посредством которых материал фиксируется на уровне состава, процессов изготовления, свойств и приемно-сдаточных характеристик как объект серийного производства. Специальная квалификация состоит в получении статистически обоснованных расчетных значений

[2] (толерантных границ или базисов А, В, Б) материала, как для параметров статической прочности, так и конструктивных характеристик - скорости роста усталостных трещин, сопротивления усталости, статической трещино-стойкости либо при плоской деформации, либо при плоском напряженном состоянии.

Надежность и полноту экспериментальных данных о свойствах материала при проведении квалификационных испытаний обеспечивают соблюдением требований, основными из которых являются:

- для исследований отбирают, как минимум, три партии серийно выпускаемых материалов;

- общее количество зачетных испытаний образцов одной ориентации должно быть не менее 100 для определения механический свойств

при растяжении, 27 - для построения кривой усталости, 9 - для определения скорости роста усталостных трещин и статической трещино-стойкости. Обшивочные материалы исследуют в продольном и поперечном направлениях. Материалы массивных полуфабрикатов (плиты, панели, поковки, профили), кроме того, могут испытывать в высотном направлении;

- все виды испытаний ведут на стандартных образцах в строгом соответствии с требованиями действующих стандартов;

- испытания проводят только в организациях, имеющих аттестат аккредитации Авиационного регистра МАК;

- результаты испытаний оформляют в виде протоколов и обобщающего отчета, содержащего полные и однозначные сведения об условиях их проведения.

Квалификационные испытания материалов силовых элементов планера в основном вели три организации - ФГУП «ЦАГИ», ФГУП «ВИАМ» и ОАО «ВИЛС». За каждой из них были закреплены определенные виды испытаний. ФГУП «ЦАГИ» проводил испытания на усталость образцов в виде полосы с отверстием и в виде проушин, определял скорость роста усталостных трещин (СРТУ) и статическую трещиностойкость в обшивочных материалах, в том числе, на образцах, близких к натурным.

ФГУП «ВИАМ» в основном определял статические характеристики и частично СРТУ на образцах в виде пластины с центральным надрезом. Испытательный центр ОАО «ВИЛС», имевший многолетний опыт в исследовании статической и циклической трещиностойкости, преимущественно определял СРТУ и вязкость разрушения в массивных полуфабрикатах, а также характеристики растяжения, сжатия, среза, усталости.

С целью выяснения сходимости результатов, полученных в разных организациях, проводили сличительные испытания с последующей обработкой экспериментальных данных в одной из них.

О работах, предшествующих проведению квалификационных испытаний в ОАО «ВИЛС»

К началу проведения работ по квалификации материалов лаборатория физико-механических

испытаний ОАО «ВИЛС» имела необходимые условия для ее выполнения, в частности:

- разработаны многочисленные методики испытаний на статическую и циклическую тре-щиностойкость, использованные при составлении основных нормативных документов [3, 4];

- рассмотрен подход к проведению квалификационных испытаний в авиационной фирме «Аэрбас» применительно к нескольким видам полуфабрикатов (плитам различных толщин, листам, профилям);

- составлены программы расчета СРТУ с построением и обобщением диаграмм циклической трещиностойкости, а также кривой сопротивления распространению трещины при статическом нагружении (^-кривой);

- проведено сравнение отечественных и зарубежных стандартов, регламентирующих методы испытаний на растяжение, сжатие, смятие, срез, статическую трещиностойкость при плоском напряженном состоянии и плоской деформации, скорость роста усталостных трещин и сопротивление усталости [5-10]. С учетом основных положений, изложенных в нормативных документах США серии АБТМ, составлены шесть стандартов организации, регламентирующих испытания на статическую трещиностойкость при плоском напряженном состоянии, растяжение, сжатие, смятие, срез и длительную прочность.

В ряде случаев проводились сличительные испытания по отечественным и зарубежным

Модуль упоугости

40 50 Лаборатория

Рис. 1. Определение модуля упругости по DIN EN 10002 2.1

нормативным документам. В частности, лаборатория ФМИ в составе 96 лабораторий Европы участвовала в сравнительных испытаниях на растяжение по стандарту DIN EN 10002, организованных Государственным бюро по исследованиям и испытаниям материалов Германии. По результатам испытаний отмечена высокая точность и малое рассеяние всех пяти определяемых характеристик, в том числе модуля упругости (рис. 1), который в дальнейшем определялся при проведении квалификационных испытаний массивных полуфабрикатов.

Результаты квалификационных испытаний массивных полуфабрикатов.

Общие сведения

Массивные полуфабрикаты используют для изготовления силовых элементов, воспринимающих значительную часть полетной нагрузки и работающих в условиях трехмерного напряженно деформированного состояния. Поэтому они подвергаются специальной квалификации с обязательным определением характеристик статической и циклической трещиностойко-сти - вязкости разрушения при плоской деформации K1c и скорости роста усталостных трещин (СРТУ).

Исследовали следующие полуфабрикаты: - поковки из алюминиевого сплава 1933ТЗН, титанового сплава ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш;

- профили из сплавов Д16чТ и В95очТ2;

Каждый из полуфабрикатов представлен тремя партиями, изготовленными на металлургических заводах по серийной технологии и прошедшими выходной контроль согласно Техническим условиям на поставку продукции. Из одной партии обычно изготавливали по 9 образцов для испытаний на K1c и СРТУ трех ориентаций за исключением профиля из сплава В95очТ2, габариты которого не позволяли изготовить образцы высотного направления. Таким образом, общий

объем испытаний на трещиностойкость (К1с и СРТУ) каждого из исследованных полуфабрикатов составил 54 или 36 образцов, что в соответствии с [1] достаточно для определения их расчетных характеристик трещиностойкости.

Поковки из сплавов 1933Т3Н, ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш

Методики и результаты испытаний на СРТУ поковок из различных материалов приведены в [11]. Отметим общие, на наш взгляд, наиболее значимые результаты.

Для испытаний на К1с и СРТУ использовали компактные образцы на внецентренное растяжение (тип ВР). По сравнению с образцами в виде пластины с надрезом (тип ЦНР) габаритные размеры образцов типа ВР в несколько раз меньше, что позволяет определять СРТУ и К1с не только в продольном и поперечном, но также в высотном направлениях. Образцы типа ВР проще в изготовлении и при испытании не требуют приложения больших нагрузок. Согласно [11], экспериментальные данные о СРТУ, полученные на образцах типов ВР и ЦНР, образуют единую диаграмму циклической трещиностойкости.

Статистические данные о скорости роста усталостных трещин да/дЫ для поковок из сплавов 1933Т3Н, ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш содержатся в [11]. Для каждой ориентации образцов при нескольких значениях амплитуды коэффициента интенстивности напряжений определяли среднее значение, среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации по методике [12]. По результатам испытаний строили диаграммы циклической трещиностойкости. Отмечено резкое отличие в СРТУ для поковок из различных материалов. Однако, следуя [14, 15], сдвинутые друг относительно друга диаграммы циклической трещиностойкости для поковок из исследуемых материалов (сплавов 1933Т3Н, ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш) могут быть сведены в одну диаграмму с узкой полосой разброса, характерной для испытаний идентичных образцов, путем введения нормирующего коэффициента, равного отношению модулей упругости или плотностей материалов. Этот факт показан для образцов всех исследуемых ориентаций - продольной, поперечной и высотной. В качестве примера на рис. 2 приведены данные для продольного направления.

Установлено наличие анизотропии СРТУ, существенно возрастающей при увеличении ДК

йа!й\V, мм/кцикл 10

А1

Л

Сталь йаШV, мм/кцикл

1—-

* * * * Ж

* * ш,

* * ■ 1 Л £ 1 1

'Н- " • г л 4 * -«Г 1 *

1 . 1 »

-л1 4 к я ж *

ж

4 1 к 1

** м и* 5Г I»

V

—-

V *

- *

Я

Ь"

ьГ*Ь-

ьН

ЛУ

¡с <

1*

10 20 40 80 10 20 40

ДК, МПа - Л „ ДК Ем/Е1

а б

Рис. 2. Экспериментальные данные о скорости роста усталостных трещин в поковках из алюминиевого сплава 1933Т3Н (•), титанового сплава ВТ6ч (▲) и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш (х) в координатах с1а/с1Ы - АК (а) и с1а/с1Ы - АК ЕД!/Е; (б). Направление вырезки Д-П

для сплава 1933Т3Н, стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш и мало изменяющейся для титанового сплава ВТ6ч. По-видимому, низкая степень анизотропии СРТУ в поковках из сплава ВТ6ч обусловлена наличием присущей им равноосной мелкозернистой структуры, обеспечивающей одинаковые условия для продвижения усталостной трещины во всех направлениях. Более высокая степень анизотропии в поковках из сплава 1933Т3Н и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш, скорее всего, связана с направленностью элементов их структуры. Так, если усталостная трещина развивается вдоль волокон зерен (на образцах направлений П-Д и В-Д), то ее распространение облегчено из-за наличия на пути продвижения различного рода включений хрупких фаз. Во втором случае (образцы направления Д-П) СРТУ ниже из-за тормозящего эффекта границ зерен. Увеличение степени анизотропии по мере возрастания АК может быть связано с возрастанием размеров зоны пластической деформации в вершине трещины и вовлечением в нее большего количества элементов структуры, отрицательно влияющих на СРТУ образцов направлений П-Д и В-Д, тогда как на образцах направления Д-П границы зерен по-прежнему служат барьерами на пути распространения трещины.

Отметим, что у сплава ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш значения СРТУ в разных партиях отличались мало. Это характерно для всех направлений вырезки образцов и всего исследованного диапазона АК. Одна из трех партий сплава 1933Т3Н по сравнению с двумя другими показала худшие результаты при относительно больших значениях амплитуды коэффициента интенсивности напряжений АК > 20 МПа-ч/м ).

Остановимся на данных о вязкости разрушения К1с исследованных поковок. Результаты испытаний на К1с, касающиеся нескольких ориентаций образцов, приведены в табл. 1. При этом для поковок из алюминиевого сплава 1933Т3Н, имевших существенно отличные механические свойства в различных партиях (табл. 2), средние значения К1с представлены отдельно для каждой партии. В поковках из титанового сплава ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш механические свойства и вязкость разрушения во всех партиях заметной разницы не имели.

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что с повышением прочностных характеристик (ств и ст0,2) и уменьшением относительного удлинения статическая трещиностойкость сплава 1933Т3Н существенно уменьшается. Это характерно и для результатов определения СРТУ исследуемого состава сплава, когда при увеличении амплитуды коэффициента интенсивности напряжений циклическая трещино-стойкость также уменьшалась.

Таблица 1 Средние значения вязкости разрушения поковок различной ориентации (МПа • ч/м )

Материал Ориентация образцов

Д-П П-Д Д-В В-Д

ВТ6ч 85,2 79,6 87,8 71,1

08Х15Н5Д2ТУ-Ш 120,2 104,7 115,0 86,3

1933Т3Н партия 1 42,8 40,9 45,0 35,3

партия 2 42,8 38,0 48,2 33,4

партия 3 35,3 31,7 39,7 -

Механические свойства поковок из сплава 1933Т3Н Таблица 2

Ориентация образцов

Номер партии продольная поперечная высотная

0в, МПа 00,2, МПа 8, % 0в, МПа 00,2, МПа 8, % 0в, МПа 8, %

1 438 364 12,0 439 367 12,9 422 8,0

2 421 345 13,0 437 300 13,0 422 8,2

3 463 397 11,1 467 405 10,6 455 7,3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Крупногабаритный профиль из сплава 1163Т

Исследовали три профиля из разных плавок, изготовленных по серийной технологии. Химический состав и механические свойства профилей по данным выходного контроля завода-поставщика удовлетворяли требованиям технических условий. Материал каждого профиля испытывали на растяжение, вязкость разрушения при плоской деформации, скорость роста усталостных трещин и срез.

При испытаниях на СРТУ в продольном (Д-П) и поперечном (П-Д) направлениях использовали образцы в виде пластины с центральным надрезом (типа ЦНР), соответственно, с размерами 200 х 600 х 8,0 мм и 140 х 280 х 8,0 мм, в высотном (Д-В) направлении использовали образцы типа ВР с размерами 60 х 62,5 х 8,0 мм.

Испытания на вязкость разрушения проводили на образцах типа ВР толщиной 30,0 мм с ори-ентациями Д-П, П-Д и частично В-Д, П-В, В-П.

Сведения о методиках испытания, результатах их статистической обработки представлены в [13]. Там же приведены данные о макро- и микроструктуре профиля.

При анализе результатов установлено, что экспериментальные данные трех партий близки. Для всех исследованных характеристик (предела прочности, предела текучести, относительного удлинения, модуля упругости, напряжений среза, скорости роста усталостной трещины и вязкости разрушения) существенных отличий в уровне свойств не отмечено. Коэффициенты вариации при включении в выборку результатов всех партий не превышали типовых величин, характерных для каждого вида испытаний.

Показано наличие значительной анизотропии характеристик разрушения. Степень анизотропии СРТУ (отношение даМЫ в направлении П-Д к даМЫ в направлении Д-П) возрастает с 1,5 до 3,5 при увеличении амплитуды коэффициента интенсивности напряжений АК от 20 до 40 МПа • Тм . Значения вязкости разрушения на образцах ориентаций П-Д, В-Д, П-В и В-П по сравнению с образцами ориентации Д-П меньше, соответственно, в 1,38; 1,84; 1,21 и 1,54 раза. Анизотропия характеристик

трещиностойкости К1с и СРТУ обусловлена направленностью элементов их структуры (зерна в виде эллипсов вытянуты вдоль оси прессования) и выделением по границам ин-терметаллидных фаз. Анизотропия механических свойств либо меньше (для ств, ст0,2, 8), либо отсутствует (для Е и тср). Это связано с тем, что механические свойства менее чувствительны к структуре профиля.

Профиль из сплава В95очТ2

Аналогично другим полуфабрикатам профиль из сплава В95очТ2 представлен тремя партиями. В каждой из них испытано по шесть образцов на СРТУ и 12 образцов на вязкость разрушения в равном количестве продольного (Д-П) и поперечного (П-Д) направлений. На СРТУ испытывали образцы с размерами в плане 125 х 120 мм и толщиной 8,0 мм, на К1с - 75 х 72 мм толщиной 30,0 мм.

Обобщенные результаты испытаний представлены в табл. 3 и 4.

Анализ экспериментальных данных и характер разрушения образцов показали следующее:

- лучшие характеристики статической и циклической трещиностойкости (более высокие значения вязкости разрушения и меньшие значения СРТУ) получены в продольном направлении, которое является более нагруженным исходя из условий работы профиля в конструкции воздушного судна;

- средние значения характеристик трещиностойкости (К1с и СРТУ), полученные на образцах из трех исследованных партий, заметно отличаются. Для К1с максимальное отличие составляет 25 % в продольном и 28 % в поперечном направлениях. Для СРТУ расхождение возрастает по мере увеличения ко-

Таблица 3 Статистические данные о вязкости разрушения К1с (МПа • ) для профиля из сплава В95очТ2

Ориентация образца Количество образцов Средние значения К1с по трем партиям Коэффициент вариации по трем партиям, %

Д-П 18 43,4 10,5

П-Д 18 30,0 12,0

Статистические данные о СРТУ для профиля из сплава В95очТ2 Таблица 4

Ориентация Количество дэ/дЫ (мм/кци кл) при разных АК (МПа • %/м )

образца образцов 15,0 20,0 25,0 30,0 31,2

Д-П 9 0,24 0,59 1,11 2,04 2,39

П-Д 9 0,42 1,15 4,29 >7,3 -

эффициента интенсивности напряжений: с 1,75 раза при АК = 15,0 МПа • \/м до 3,7 раза при АК = 25,0 МПа • ТМ . При дальнейшем росте усталостной трещины, сопровождающемся увеличением АК, образцы из двух партий направления П-Д преимущественно разрушались. Относительно высокие значения коэффициентов вариации, приведенные в табл. 3, связаны не с отличием данных внутри каждой из партий, а с их расхождением между партиями;

- характер разрушения образцов продольного и поперечного направлений был различен. Образцы продольной ориентации имели сложный вид разрушения, не совпадающий с направлением надреза. На значительной части образцов (более чем в половине случаев) статическое разрушение начиналось от конца усталостной трещины, далее развивалось перпендикулярно надрезу с выходом на боковую поверхность. В образцах поперечной ориентации сечение разрушения всегда совпадало с направлением магистрального надреза при наличии небольших боковых скосов;

- отмечена связь между вязкостью разрушения образцов разных ориентаций, а именно, чем больше К1с направления Д-П, тем меньше К1с в направлении П-Д.

Выводы

1. В процессе испытаний материалов массивных элементов авиационных конструкций получены, обобщены и статистически обработаны представительные экспериментальные данные о скорости роста усталостных тре-

щин (СРТУ) и статической трещиностойкости (вязкости разрушения К1с) для нескольких серийных полуфабрикатов на образцах разных ориентаций - продольной, поперечной и высотной. Исследовали поковки из алюминиевого сплава 1933Т3Н, титанового сплава ВТ6ч, стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш и профили из алюминиевых сплавов Д16Т и В95очТ2. Из каждого полуфабриката испытывали образцы трех партий в количестве, соответствующем требованиям квалификации.

2. При определении СРТУ аналогично испытаниям на К1с в основном использовали компактные образцы на внецентренное растяжение, которые ввиду относительно малых размеров позволяют определять характеристики трещиностойкости не только в продольном и поперечном, но и в высотном направлениях.

3. Для большинства исследованных полуфабрикатов установлено наличие анизотропии СРТУ и К1с. Анизотропия СРТУ существенно возрастает при увеличении амплитуды коэффициента интенсивности напряжений АК. Исключение составили поковки из титанового сплава ВТ6ч, имевшие равноосную мелкозернистую структуру.

4. На поковках из сплава 1933Т3Н отмечена зависимость между механическими свойствами и характеристиками трещиностойкости. Одна из трех поковок с более высокими значениями пределов прочности и текучести с меньшими значениями относительного удлинения показала пониженную вязкость разрушения и повышенную скорость роста усталостных трещин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство 23-29-М. Порядок оценки соответствия материалов, используемых в конструкции

воздушного судна, требованиям Авиационных Правил. - М.: Авиационный регистр, 2009. - 13 с.

2. Расчетные значения характеристик авиационных металлических конструкционных материалов: Справ. - М.: Объединенная авиастроительная корпорация, 2011. Вып. 3. - 305 с.

3. ОСТ 1 92127-90. Метод определения скорости роста усталостной трещины при испытаниях с постоянной амплитудой нагрузки. - М.: ВИЛС, 1990. - 29 с.

4. ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. - 61 с.

5. Швечков Е.И. Опыт применения зарубежных-стандартов при испытании полуфабрикатов авиационного назначения // Технология легких сплавов. 2007. № 4. С. 38-52.

6. Швечков Е.И. Сравнение отечественных и зарубежных стандартов, регламентирующих требования к испытаниям листов на трещиностойкость и усталость // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2005. № 4. С. 61-66.

7. Швечков Е.И. Подходы к оценке трещиностойкости листов при ограниченном количестве материала // Деформация и разрушение. 2005. № 9. С. 21-26.

8. Швечков Е.И., Нешпор Г.С. Сравнение отечественных и зарубежных стандартов, регламентирующих требования к испытаниям на растяжение при комнатной температуре // Заводская лабо-

ратория. Диагностика материалов. 2000. Т. 66. С. 52-56.

9. Швечков Е.И. Анализ российских и зарубежных методов испытаний на статическую трещиностой-кость авиационных материалов // Технология легких сплавов. 2016. № 1. С. 99-106.

10. Швечков Е.И. Анализ методов испытаний авиационных материалов на циклическую трещи-ностойкость // Технология легких сплавов. 2016. № 2. С. 96-103.

11. Швечков Е.И., Сыров А.В. Исследование циклической трещиностойкости поковок из сплавов 1933Т3Н, ВТ6ч и стали 08Х15Н5Д2ТУ-Ш // Технология легких сплавов. 2013. № 1. С. 67-75.

12. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справ. -М.: Машиностроение, 1985. - 231 с.

13. Швечков Е.И., Сыров А.В., Ростова Т.Д., Лебедев Г.Д., Азанова Е.В., Боровков О.В. Механические свойства и характеристики трещиностой-кости крупногабаритного профиля из сплава 1163 // Технология легких сплавов. 2013. № 3. С. 51-58.

14. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. - М.: Металлургия, 1989. - 575 с.

15. Шанявский А.А. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. Синергетика в инженерных приложениях. - Уфа: Монография. - 802 с.

REFERENCES

1. Rukovodstvo 23-29-M. Poryadok otsenki sootvetst-viya materialov, ispolzuyemykh v konstruktsii vozdush-nogo sudna, trebovaniyam Aviatsionnykh Pravil. - M.: Aviatsionnyy registr, 2009. - 13 s.

2. Raschetnyye znacheniya kharakteristik aviatsionnykh metallicheskikh konstruktsionnykh materialov: sprav. - M.: Obyedinennaya aviastroitelnaya korpo-ratsiya, 2011. Vyp. 3. - 305 s.

3. OST 1 92127-90. Metod opredeleniya skorosti rosta ustalostnoy treshchiny pri ispytaniyakh s postoyan-noy amplitudoy nagruzki. - M.: VILS, 1990. - 29 s.

4. GOST 25.506-85. Metody mekhanicheskikh ispy-taniy metallov. Opredeleniye kharakteristik treshchi-nostoykosti (vyazkosti razrusheniya) pri statiches-kom nagruzhenii. - M.: Gosudarstvennyy komitet SSSR po standartam, 1985. - 61 s.

5. Shvechkov Ye.I. Opyt primeneniya zarubezhnykh-standartov pri ispytanii polufabrikatov aviatsionnogo naznacheniya // Tekhnologiya lyogkikh splavov. 2007. № 4. S. 38-52.

6. Shvechkov Ye.I. Sravneniye otechestvennykh i zarubezhnykh standartov, reglamentiruyushchikh trebovaniya k ispytaniyam listov na treshchinostoykost i ustalost // Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2005. № 4. S. 61-66.

7. Shvechkov Ye.I. Podkhody k otsenke treshchinos-toykosti listov pri ogranichennom kolichestve materiala // Deformatsiya i razrusheniye. 2005. № 9. S. 21-26.

8. Shvechkov Ye.I., Neshpor G.S. Sravneniye otechestvennykh i zarubezhnykh standartov, reglamentiruyu-

shchikh trebovaniya k ispytaniyam na rastyazheniye pri komnatnoy temperature // Zavodskaya laborato-riya. Diagnostika materialov. 2000. T. 66. S. 52-56.

9. Shvechkov Ye.I. Analiz rossiyskikh i zarubezhnykh metodov ispytaniy na staticheskuyu treshchinos-toykost' aviatsionnykh materialov // Tekhnologiya lyogkikh splavov. 2016. № 1. S. 99-106.

10. Shvechkov Ye.I. Analiz metodov ispytaniy aviatsi-onnykh materialov na tsiklicheskuyu treshchinos-toykost' // Tekhnologiya lyogkikh splavov. 2016. № 2. S. 96-103.

11. Shvechkov Ye.I., Syrov A.V. Issledovaniye tsikli-cheskoy treshchinostoykosti pokovok iz splavov 1933T3N, VT6ch i stali 08KH15N5D2TU-SH // Tekh-nologiya lyogkikh splavov. 2013. № 1. S. 67-75.

12. Stepnov M.N. Statisticheskiye metody obrabotki rezul'tatov mekhanicheskikh ispytaniy: Sprav. - M.: Mashinostroyeniye, 1985. - 231 s.

13. Shvechkov Ye.I., Syrov A.V., Rostova T.D., Lebe-dev G.D., Azanova Ye.V., Borovkov O.V. Me-khanicheskiye svoystva i kharakteristiki treshchinos-toykosti krupnogabaritnogo profilya iz splava 1163 // Tekhnologiya legkikh splavov. 2013. № 3. S. 51-58.

14. Khertsberg R.V. Deformatsiya i mekhanika razrusheniya konstruktsionnykh materialov. - M.: Metal-lurgiya, 1989. - 575 s.

15. Shanyavskiy A.A. Bezopasnoye ustalostnoye razrusheniye elementov aviakonstruktsiy. Sinergetika v inzhenernykh prilozheniyakh. - Ufa: Monografiya. -802 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.