[发明专利]一种不损坏断口的金属工件裂纹打开方法

说明书

本发明公开了一种不损坏断口的金属工件裂纹打开方法，属于材料失效分析技术领域，包括：1)将含裂纹工件切割成包含裂纹的块状，块体端面到裂纹尖端保持设定距离；2)在具有压缩功能的试验机上安装可使含裂纹块体三点受力的夹具；3)将含裂纹块体放置在试验机上下夹具中间；4)使试验机上夹具向下移动至与含裂纹块体三点接触；5)使试验机上夹具缓慢向下移动，对含裂纹块体施加应力使裂纹张开。本发明采用具有压缩功能的试验机，利用三点弯曲原理将工件裂纹无损的打开，打开过程中不破坏断口，确保失效分析结果可靠，对工件尺寸和形状要求低，可用于异形以及大尺寸工件，与人工敲击相比，省时省力，操作安全，无工件断裂后飞出伤人的风险。

技术领域

本发明属于材料失效分析技术领域，具体涉及一种不损坏断口的金属工件裂纹打开方法。

背景技术

金属工件开裂/断裂是部件失效的最常见形式，在工业生产中经常发生且常常造成严重后果，为了彻底解决问题，防止同类事故再次发生，一般需要对工件开裂原因进行分析，对断口表面微观形貌观察可分析开裂性质是确定工件失效原因的重要步骤，可根据断口形貌确定材料是否有宏观及微观缺陷，裂纹源区以及走向、断口性质等，在失效分析中的作用不可替代。

但是重要部件的定期检验往往能够在部件尚未断裂甚至裂纹未贯穿前及时发现，大大减小可能发生的损失，在这种情况下，在不损坏断口表面的情况下打开裂纹非常重要。

CN108857302A提出了一种比较常见的金属工件裂纹打开方法，通过将金属工件切割后固定在台虎钳上，人工敲打使裂纹张开，受到台虎钳夹持方式限制，这种方式仅能用于外形规则、裂纹走向较为平直的工件；受人工的力量限制，工件的总尺寸以及工件上尚未开裂的区域尺寸都不能太大。此外，这种方法还存在工件打断时飞出易伤人的风险。

CN109759810A公开了一种金属工件裂纹打开装置及打开方法，在工件裂纹两端设置销轴，利用楔形部件对销轴的作用力将裂纹打开，这种方法对工件上打孔，安装销轴，且往往需要安装多对销轴，操作复杂，对工件造成损坏，同时在工件内部裂纹走向不清楚的情况下打孔，可能会损坏断口。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种不损坏断口的金属工件裂纹打开方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种不损坏断口的金属工件裂纹打开方法，包括以下步骤：

1)将含裂纹工件切割成包含裂纹的块状，块体端面到裂纹尖端保持设定距离；

2)在具有压缩功能的试验机上安装可使含裂纹块体三点受力的夹具；

3)将含裂纹块体放置在试验机上下夹具中间；

4)使试验机上夹具向下移动至与含裂纹块体三点接触；

5)使试验机上夹具缓慢向下移动，对含裂纹块体施加应力使裂纹张开。

本发明进一步的改进在于，还包括步骤：

6)裂纹打开后取下进行观察和分析。

本发明进一步的改进在于，所述第5步对含裂纹块体施加应力使裂纹张开过程中，采用交替加大应力和减小应力。

本发明进一步的改进在于，对于规则形状的含裂纹块体，采用三点弯曲夹具。

本发明进一步的改进在于，对于不规则的含裂纹块体，采用压扁夹具或三点弯曲夹具。

本发明进一步的改进在于，施加应力过程中，裂纹最长的表面处于两个受力点中间，裂纹走向与两个受力点连线垂直，裂纹根部附近表面为第三个受力点。

本发明进一步的改进在于，所述裂纹尖端到块体表面最小距离在0.5～20mm范围内。