Resultaten van vermoeiingsonderzoek aan plaatmateriaal van Hoogovens, dik 6 mm, kwaliteit Fe510

Resultaten van vermoeiingsonderzoek aan plaatmateriaal van

Hoogovens, dik 6 mm, kwaliteit Fe510

Citation for published version (APA):

Jonkers, P. A. M., & Guenon, V. (1985). Resultaten van vermoeiingsonderzoek aan plaatmateriaal van Hoogovens, dik 6 mm, kwaliteit Fe510. (EUT report. LSF, Laboratory for structural fatigue; Vol. THE-LSF-85-132). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1985

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

RAPPORT THE - LSf 85 - 132

Resultaten van Vermoeiingsonderzoek aan plaat-materiaal van Hoogovens, dik 6mm, kwaliteit Fe510 • _{. ,}

T.H.Eindhoven 15-2-1985 P .A.M.Jonkers

V.Guenon

xl

1

-Inhoud

1. Materi aa 1

2. Uitvoering van het onderzoek 3. Opmerkingen breukvlakuiterlijk 4. Conclusies

4 tabellen 3 fi guren

2

-1. Materi aa 1

Het onderzoek is uitgevoerd op plaatmateriaal,kwaliteit Fe510, plaatdikte 6mm en is ter beschikking gesteld door Hr.Alting, Laborat.ori urn voor Toepass ingsonderzoek.

De chemische samenstelling van het materiaal is in onderstaande tabel weergegeven. C Mn 5i P 5 A 1 N Cu 5n 0,149 1,478 0,309 0.023 0,010 0,044 0,0040 0,050 0,004 Cr Ni Mo 0,041 0,032 Korrelgrootte :ASTM 12

Resultaten trekproeven: evenwijdig walsrichting

dwars walsrichting

Re

=

420N/mm2 Rm

=

570N/mm2 Re

=

444N/mm2 Rm

=

583N/mm2

Vermoeiingsproeven zijn uitgevoerd op 2 series

a

20 proefstukken, door Hoogovens gemerkt L resp. D.

Aanduiding door THE : HL resp. HD. Voor de proefstuk dimensies zie fig 1.

1 proefstuk van de serie HL is gebruikt voor een statische trek-proef. Hieruit volgt: Re

=

400N/mm2, Rm

=

605N/mm2.

2. UitvoerinQ van het onderzoek

Het onderzoek is uitgevoerd op een SCHENCK resonantie machine, capaciteit 200 kN, gebruikt schaalbereik 60 kN en op een Servo-hydraulisch'gestuurde MTS machine, capaciteit 400 kN, gebruikt schaalbereik 50 kN.

Daar de frequentie op de Schenck resonantie machine min of meer vast ligt en de temperatuur bij hogere belastingen erg op liep,

3

-is besloten de proeven bij hogere belastingen op de MTS-machine ui t te voeren.

De frequentie op de MTS-machine is steeds zo hoog gekozen dat de temperatuur van het proefstuk niet boven de 60

a

70 °C kwam (geme-. ten met een speciale oppervlakte thermometer).

Het opgetreden frequentie verschil van de verschillende proeven

.

wordt·niet van invloedgeacht oj>deresultatert van het onderzoek •. Opgemerkt wordt,dat de theoretische kerffactor (volgens Petersonl Kt

=

1,07. Deze is bij de verdere verwerking van de resultaten bui-ten beschouwing gelabui-ten.

Bij alle proefstukken is de middensectie aan de zijkanten gepQlijst om scheurin; ti atte vanuit aanwezi ge bewerki ngsgroeven te vermijden. Tevens zijn de hoeken ter plaatse licht afgerond. De op de plaat

aaRwezige walshuid is ntet verwijderd. Smtn

Alle proeven zijn uitgevoerd met Constante Amplitude en R ;:; -S-;::; -1.

max

Bij beide series ;s gestart met de bepaling van de vermoeiinggrens (50% breukkans) d.m.v. de Staircase methode. Hiervoor zijn voor de serie HL,12 proefstukken en voor de serieHD,lO proefstukken gebruikt. De resultaten hiervan zijn weergegeven in tabel 1 resp~3·en tabel 2 resp.4.

Samengevat komt dit neer op:

Sv(N/mm2} s ~N/mm2)

Serie HL 255,5 13,5

Serie HD 248,0 7,3

Hierin is s de standaarddeviatie van Sv.

Rekening houdend met de spreiding van de resultaten en het gering aantal proefstukken wat hiervoor gebruikt kon worden, hebben de gevon-den vermoeiingsgrenzen o.i. toch een redelijke betrouwbaarheid.

De resterende proefstukken van beide series,aangevuld met de run-outs van de betreffende staircase proeven,zijn gebruikt voor de bepaling van de S - N lijn.

De resultaten zijn voor de serie HL opgenomen in fig.2 en tabel 1. Die voor de serie HD in fig.3 en tabel 2.

4

-De helling voor beide series is berekend met de lineaire regressie methode,op basis van a log Fa + log N

=

C.

De zo gevonden constanten zijn:

a. C f

Serie HL 17,12 31,52 0,92

Serie HD 15,47 28,87 0,89

f

=

correlatie coefficient.

De scheuren zijn ondanks de bewerking zoals eerder beschreven op de hoek van een doorsnede geinitieerd. Dit moet ook verwacht worden, daar Kt = 1;07. De proefstukken zijn echter niet alle in de k1einste doorsnede gebroken (± 3 mm). Een corre 1 at; e met de 1 evensduur is echter niet aanwezig.

3. Opmerkingen breukvlakuiterlijk

Opvallend is het verschil in breukvlakuiterlijk tussen de HL en de HD serie. De breukvlakken van de serie HL vertonen een vlak uiterlijk. De breukvlakken van de serie HD vertonen een uiterlijk met shear lips over bijna de hele doorsnede,karakteristiek voorscheurgroei evenwijdig c.q. loodrecht de walsrichting.

Een proefstuk van de serie HD is daarom ,na polijsten en etsen,onder een metaal microscoop (v

=

100x) bekeken.

Hieruit ;s vastgesteld dat:

Serie HD = proefstukken in de walsrichting

Serie HL

=

proefstukken loodrecht op-de walsrichting 4. Conclusies

Uit vermQeiingsproeven op 2 series ongekerfde proefstukken,plaat-

.

.

dikte 6mm,kwaliteit Fe510 is gebleken: 1. De vermoeiingsgrenzen bij R

=

-1 zijn:

II walsrichting (serie HD) Sv

=

248 N/mm2 (= 0,435Rm}

JL

walsrichting (serie HL) Sv

=

255 N/mm2 (= _0,437Rm

l

2. De helling a van de logSa - 10gN lijn ;s

----...--o U') C\I

o

...

I I

20 plate thickness: 6

Load Fa Sa K.."i N I rmn 2 serie HL Fe 510 _{C.A. R=-)} I I

0-

run-out 350

already used the

<fJ

_{staircaise method} l.n

.

40 33~,33 38 :316,67

'!'..

_{ir< _ S e r i e HL ---Serie HD}

~

I""'

.

,

'6,. .~ 36 300 34 283,33 32 266,67

-

_~

...,

~

, I

;')..lA

~

} , " ,

-"

K

I

~:~

i

! , ,

_I

II':".

.1"':'>.' 1-.;1 _....

",'"

_{- ;}

"~

I _! I , , ~ i . _{/'::'\ h}

-

~ 30 250 '-' _{... l'W',}

-

'-",

I

I"

I

I

I ! _I i

~

I I

;

I

'k

J

~

I':".

_r ~

!

_,

_1"

r--'::::'

--

...::.

_-

!-:::::,--I

_I

I

• I , 28 233,33 ~ " ~ I I 220 I I i

,

I : i FIGUUR 2.

_{- - -... -N}

Fa KN Load 350 40 333.,33 38 316,67 36 300 34 283,33 32 266,67 30 250 28 233,33 220 ~ 10 4 serie HD Fe 510 I -,-'

~

,... _h~ '"

i

_~

t--~

~ ~~

"" I"='

.

FIGUUR 3. r" ... A

"

~

_~

.'W"

_I

::-Z~Al

""

--I',

-

~

....,

~ '" C.A. R=-) 0p run-out

0

already used in the _{staircase method}

- Serie HD - - _ Serie HL • '" A [ '"" \ ! i , !

1'-

...,.,...{ :

~~l

~'

t !

4-

___ I

!

1"----' 1 -,..j ~ ,.

-'WI ... y _"

-;

+

I ~ b..

i

"., !

I

I

! i I

I

I

---"-N

Fe 510 Serie HL Oa

&--~

00 IN 1./'\ r-- M -~ ~ M -::r 0\ 0\ 0\ 0 0\ 0 0 1./'\ 1./'\ 1./'\ ...0 1./'\

~~ ~

..0 ..0 j:I.; ~ ~ ~ j:I.; ~ ~ 283,3 x 266.7 x 0 x 250.0 x x 0 0 233,3 0

_.

0 S "" S. + llS

(Hmi

+

1.)

=

F 1=0 Em. - 2 1 1./'\ r--o~ t~ x 0 255,5 Nnnn -2

(~ when calculated with not broken; - when broken)

13,5 i 3 2 I 0 l:

The results that happen before the first pair of different events should not be used in the method.

- The calculation of

SF

is based on the event (x or 0) that ~appens

the less number of tlmes.

i ~ level number, i • 0 at the lowest level at which the event that happened the least often happens. m.

=

the number of times the chosen

1 event happens at the level i.

s. =

0

=

the stress level at i

=

O.

1

as =

stress step size.

x .. broken specimen· m . im. 1 1 1 2 3 3 2 0 6 5

o

=

runout

s =

standard deviation

Table I : Staircase method 'calculations and results. SF

=

fatig~e level at 50% prob~bility.

.2 1 m. 1 4 3 0 7

Fe 510 Serie HD

°a

_-

_{\0 0'\ N 0 i}

""

,... o - M

-

-

-

-

-

-

-[Nmm-2] \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 N ~tF \0 m. ~ p... ~ ~ ~ Jl.! ~ p,.~ 283 3 266 7 x x 2500 0 x ~. 0 x 233.3 0 0 ( Eim.

1)

S = S. + AS _ _ 1 + _ = F 1=0 Em. - 2 1 p,. e 248 Nmm -2

(+ when calculated with not broken; - when broken)

s ""

t

Em .• El 1 .2 m. -1 ( . ) 2 Elm. 1 .

J

1,62 AS 2 + 0,03

=

(Emi) 7,3 Nmm -2 2 I 0 . 1:

- The results that happen before the first pair of different events should not be used in the method.

- The calculation of Sf is based on the event (x or 0) that happens the less number of tlmes.

i

=

level number, i

=

0 at the lowest level at which the event that

happened the least often ~appens.

m. "" the number of times the chosen

1

event happens at the lev.el i.

s.

=

0

=

the stress level at i = O.

1 l ' 2 3 5 im. 1 2 0 2

AS

=

stress step size. x - broken specimen

Table 2 : Staircase method calculation and results.

o ""

runout

S

=

standard deviation

SF "" fatigue level at 50% probability.

.2 1 m. l. 2 0 2

Resultaten van beproeving Serie HL,

op Fe 510 materiaal, Hoogovens. Constante Amplitude, R

=

-1.

Specimen F (KN) C1 (N/mm2) Machine f (Hz) N t (oC) Remarks

a a no. P 598 30 250,0 S 33 787.380 27 _.., P 592 28 233,3 MTS 30 >10.265.000 36 p _{595 30 250,0 MTS 30 3.627.000} 34 P 607 28 233,3 S 33 >11.437.110 P 593 30 250,0 S 33 > 7.785.600 28 } Staircase P 591 32 266,7 S 33 1.387.490 26 Method P 594 30 250,0 MTS 30 >10.100.800 P 596 32 266,7 S 33 > 5.548.050 29 P 603 34 283,3 MTS 20 221.560 28 p _{604 32 266,7 S 33 164.070} 32 P 605 30 250,0 S 33 >11.228.300 25 ) P 597 32 266,7 S 33 845.240 27

---

---

_---

_---

'---

---

---P 601 36 300,0 MTS 6-8 57.420 34 p _{606 38 316,7 MTS 4-6 38.900 60} P 602 40 333,3 MTS 4-3 8.020 66 P 609 34 283,3 MTS 18 505.900 26 P 608 36 300,0 MTS 6-8 46.840 39 Overload plas-P 605 38 316.7 MTS 6

-

-

tic strain.

P 600 34 283,3 MTS 14 85.360 first in Schenck _{160 oc then MTS}

P 596 40 333,3 MTS 3 21. 860 36 (1)

P 593 38 316,7 MTS 6-4 16.390 77 ( I )

P 594 38 316,7 MTS 4 45.740 32 ( 1 )

P 592 36 300,0 MTS 7 84.730 36 (1)

P 607 36 300,0 MTS 7 65.780 ( 1)

(1) has been first used in the staircase method and was a run-out.

Material Fe 510 Serie HD Constant amplitude, R

=

-1

Speci-t(oC)

men _Fa S . _• N Freq. Machine Remarks

a num- _{(KN) .}

_(N/llIl1~

ber P 6 J 1 30 ~50,0 > 7.593.630 33 S

-,. P 616 32 266,7 753.100 18 MTS 27 P 629 30 250,0 742.220 33 S

-P 612 28 233,3 > 5.969.490 33 S 29 P610 30 250,0 1.619.540 33 S 35 _Staircase P 615 28 233,3 >10.580.000 33 S 33 method P 617 30 250,0 > 1 1. 247 . 400 30 S

-P 620 32 266,7 730.300 20 MTS

-P 621 30 250.0 338.300 33 S 37 P 613 28 233,3 >10 .526.330 33 S 29

---

----....

--- ---

1---

---

1---

~---P 6J7 38 316,7 20,.560 5 MTS 31 P 622 34 283,3 150.900 20 MTS 49 P 619 40 333,3 19.310 3 MTS 29 P 624 32 266,1 468.500 20 MTS 25 P 618 36 300.0 25.130 4 MTS 57 P 621 36 300,0, 45.080 5 MTS 46 P 628 34 283,3 105.700 20 MTS 46 P 626 38 316,7 13.840 4 MTS 46 P 614 32 266,7 128.600 25 MTS 62 < first in S£HEN CK,

.

100°C P 623 34 283,3 195.100 20 MTS 50 ... MT: P 625 32 266,1 729.700 20 MTS 36 P 612 34 283,3 170.200 20 MTS 39 :l P 615 36 300;0 42.370 5 MTS 39 :l P613 34 283,3 473.500 20 MTS .' 29 :l P 611 36 300,0 166.500 5 MTS 22 :l

*

run out of the staircase method.