IZMENENIE KhARAKTERISTIK NERAZRUShAYuShchEGO KONTROLYa PRI TsIKLIChESKOM NAGRUZhENII STALI 316L ADDITIVNOGO PROIZVODSTVA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На разных стадиях циклического нагружения измерены такие физические характеристики стали 316L, полученной методом селективного лазерного плавления, как электрическое сопротивление и вихретоковый параметр. Установлена корреляция этих характеристик с длиной и раскрытием малых усталостных трещин, возникших на технологических дефектах, а также с относительным числом циклов нагружения. Основой отмеченной корреляции является подобие стадийности изменения физических свойств и стадийности изменения длины и раскрытия малых усталостных трещин с увеличением числа циклов. Показано, что средняя длина малых трещин на стадии стабильного роста линейно зависит от относительного числа циклов нагружения как при низкой, так и при высокой амплитуде напряжения. Электрическое сопротивление, оцененное после разрушения вблизи изломов образцов, растет с увеличением амплитуды напряжения согласно линейному соотношению, которому отвечает и зависимость вихретокового параметра от числа циклов при низких амплитудах напряжения. С ростом раскрытия малых трещин значения вихретокового параметра увеличиваются.

About the authors

L. R Botvina

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: lbotvina@imet.ac.ru
Москва

E. N Beletskiy

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

V. P Levin

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

A. V Yudin

АО «НПО «ЦНИИТМАШ»

Москва

References

  1. Qiao, R. The characterization of fatigue damage of 316L stainless steel parts formed by selective laser melting with harmonic generation technique / R. Qiao, X. Yan // Mater. (Basel). 2022. V.15. №3. DOI : 10.3390/ ma15030718.
  2. Sanaei, N. Defects in additive manufactured metals and their effect on fatigue performance : A state-ofthe-art review / N. Sanaei, A. Fatemi // Prog. Mater. Sci. — Elsevier Ltd, 2021. V.117. August 2020. Art.100724. DOI : 10.1016/j.pmatsci.2020.100724.
  3. Kim, C. Ultrasonic nondestructive evaluation of laser powder bed fusion 316L stainless steel / C. Kim, H. Yin, A. Shmatok, B.C. Prorok, X. Lou, K.H. Matlack // Addit. Manuf. Elsevier B.V. 2021. V.38. November 2020. Art.101800. DOI : 10.1016/ j.addma.2020.101800.
  4. Cook, O.J. Uncovering microstructural heterogeneities in binder jet printed SS316L through ultrasonic testing and X-ray computed tomography / O.J. Cook, N. Huang, R.L.W. Smithson, C.M. Kube, A.M. Beese, A.P. Argüelles // Mater. (Basel). 2023. V.197. Art.112697.
  5. Nobile, R. In situ measurements of fatigue damage evolution by electrical resistance method / R. Nobile, A. Saponaro // Procedia Struct. Integr. Elsevier B.V. 2020. V.28. P.1321—1328. DOI : 10.1016/ j.prostr.2020.10.103.
  6. Nobile, R. Electrical Resistance measurements for fatigue damage prediction of AISI 316L stainless steel / R. Nobile, A. Saponaro // Procedia Struct. Integr. Elsevier B.V. 2022. V.41. P.421—429. DOI : 10.1016/ j.prostr.2022.05.048.
  7. Omari, M.A. Estimation of changes in the mechanical properties of stainless steel subjected to fatigue loading via electrical resistance monitoring / M.A. Omari, I. Sevostianov // Intern. J. Eng. Sci. 2013. V.65. P.40—48. DOI : 10.1016/j.ijengsci.2013.02.006.
  8. Sun, B. High-cycle fatigue damage measurement based on electrical resistance change considering variable electrical resistivity and uneven damage / Sun B., Guo Y.// Intern. J. Fatigue. 2004. V.26. №5. P.457—462. DOI : 10.1016/j.ijfatigue.2003.10.004.
  9. Yang, L. Damage evaluation based on electrical resistance measurement / Yang L., Sun B., Guo Y. // Key Eng. Mater. 2008. V.385—387. P.589—592. DOI : 10.4028/www.scientific.net/kem.385-387.589.
  10. Janousek, L. Novel insight into swept frequency eddycurrent non-destructive evaluation of material defects / L. Janousek, A. Stubendekova, M. Smetana // Meas. J. Intern. Meas. Confed. Elsevier, 2018. V.116. September 2017. P.246—250. DOI : 10.1016/ j.measurement.2017.11.039.
  11. Rusli, N.S. A review on eddy current thermography technique for non-destructive testing application / N.S. Rusli, I.Z. Abidin, S.A. Aziz // J. Teknol. 2016. V.78. №11. P.127—132. DOI : 10.11113/.v78.7656.
  12. Горкунов, Э.С. Применение вихретокового метода для оценки накопленной пластической деформации и остаточных механических свойств после циклического нагружения отожженной среднеуглеродистой стали / Э.С. Горкунов, Р.А. Саврай, А.В. Макаров, Л.Х. Коган, С.А. Роговая // Дефектоскопия. 2007. №4. P.24—30.
  13. Ghoni, R. Defect characterization based on eddy current technique : Technical review / R. Ghoni, M. Dollah, A. Sulaiman, I.F. Mamat // Adv. Mech. Eng. 2014. V.2014. DOI : 10.1155/2014/182496.
  14. Fang, Y. Distinguishing evaluation of plastic deformation and fatigue damage using pulsed eddy current testing / Fang Y., Qu Y., Zeng X., Chen H., Xie S., Wan Q., Uchimoto T., Chen Z. // NDT E Intern. Elsevier Ltd, 2023. V.140. June. Art.102972. DOI : 10.1016/j.ndteint.2023.102972.
  15. Mishakin, V.V. On assessing damage in austenitic steel based on combination of the acoustic and eddy current monitoring / V.V. Mishakin, V.A. Klyushnikov, A.V. Gonchar, M. Kachanov // Intern. J. Eng. Sci. Elsevier Ltd, 2019. V.135. P.17—22. DOI : 10.1016/ j.ijengsci.2018.11.001.
  16. Weekes, B. Eddy-current induced thermography — Probability of detection study of small fatigue cracks in steel, titanium and nickel-based superalloy / B. Weekes, D.P. Almond, P. Cawley, T. Barden // NDT E Intern. Elsevier, 2012. V.49. P.47—56. DOI : 10.1016/j.ndteint.2012.03.009.
  17. Jiao, S. Monitoring fatigue cracks of a metal structure using an eddy current sensor / Jiao S., Cheng L., Li X., Li P., Ding H. // Eurasip J. Wirel. Commun. Netw. 2016. V.2016. №1. DOI : 10.1186/ s13638-016-0689-y.
  18. Ботвина, Л.Р. Малые усталостные трещины в аддитивной стали 316L : влияние на механические свойства, параметры акустической эмиссии и кинетику процесса разрушения / Л.Р. Ботвина, М.Р. Тютин, А.И. Болотников, И.О. Синев, Е.Н. Белецкий, И.А. Иванов, А.В. Юдин // Деформация и разрушение материалов. 2024. №2. С.25—33.
  19. Ботвина, Л.Р. Усталостное разрушение стали 316l, изготовленной методом селективного лазерного плавления / Л.Р. Ботвина, Е.Н. Белецкий, Ю.А. Демина, И.А. Иванов // Зав. лаб. Диагностика материалов. 2024. №8.
  20. Шабалин, В.И. О разрыве в кривых усталости дуралюмина / В.И. Шабалин // ДАН СССР. 1958. V.122. №4. P.600—604.
  21. Potthoff, M. Monitoring of low cycle fatigue damage with eddy current / M. Potthoff, J. Peterseim, W. Thale // 19th World Conf. Non-Destructive Test. 2016. P.1—9.
  22. Zilberstein, V. MWM eddy current sensors for monitoring of crack initiation and growth during fatigue tests and in service / V. Zilberstein, D. Schlicker, K. Walrath, V. Weiss, N. Goldfine // Intern. J. Fatigue. 2001. V.23. № Suppl. 1. P.477—485. DOI : 10.1016/ s0142-1123(01)00154-2.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences