Види і методи механічних випробувань

У залежності від характеру напруженого стану, створюваного у випробуваному матеріалі й умов його навантаження розрізняють наступні види механічних випробувань:

- статичні випробування – коли навантаження, що прикладене до зразка, повільно і плавно зростає (випробування на розтягання, стиск, крутіння, твердість);

- динамічні випробування – коли навантаження прикладається з ударом і з великою швидкістю (ударне розтягання, ударний вигин, ударна в’язкість);

- випробування при повторно-змінному навантаженні. При цьому навантаження достається статично чи динамічно багаторазово в умовах вигину, крутіння, стиску чи розтягання.

Статичні і динамічні випробування проводяться при кімнатній, підвищеній чи зниженій температура

ВИПРОБУВАННЯ НА РОЗТЯГАННЯ застосовують при розробці нових матеріалів, при розрахунку їхніх характеристик для визначення розмірів статично навантажених деталей і для контролю якості матеріалів.

У процесі іспитів гладкі зразки розтягують в іспитовій машині в напрямку осі зразка до розриву, а залежність між силою, що розтягує і зміною довжини реєструють у виді діаграми напруження – подовження (див. рис. 3.1).

При іспитах на розтягання визначають наступні характеристики: σ_Т, (σ₀₂), σ_В, Е, δ, ψ, S_К.

при проведенні стандартних іспитів при нормальній, підвищеній і зниженій температурах норма і розміри зразків, вимоги до іспитового устаткування, порядок проведення іспитів і обробка результатів регламентується державними стандартами – ДСТ 1497-84, ДСТ 9651-84, ДСТ 11150-84.

Рис. 2.1. Характеристики, які визначають обумовлені по діаграмі

„умовне напруження – відносне подовження”

ВИПРОБУВАННЯ НА КРУТІННЯ застосовуються для пластичних та мало пластичних матеріалів. Вони проводяться для оцінки матеріалів валів, а також для визначення міцності і пластичності твердих матеріалів.

При проведенні іспитів на крутіння один кінець зразка закріплюють нерухомо, а до іншого прикладають момент, що крутить (рис. 2.2.)

Рис. 2.2. Схема іспитів на крутіння (а), діаграма крутіння (б)

За результатами іспитів на крутіння (ДСТ 3565-80) визначають такі механічні характеристики, як модуль зсуву, границя текучості тощо.

ВИПРОБУВАННЯ НА ВИГИН, як більш м’який спосіб навантаження, застосовують для мало пластичних матеріалів.

Випробування на вигин проводять зосередженим навантаженням, прикладеним в середині зразка і двома різними навантаженнями, прикладеними на рівних відстанях від опор (іспит на чистий вигин)

При іспитах на вигин (ДСТ 14019-80) визначають наступні характеристики: σ_Тизг, σ_изг, Е тощо.

ВИПРОБУВАННЯ НА СТИСК при який вивчають поводження матеріалів при одноосьовому стиску, можна розглядати як зворотний іспит на розтягання. При іспитах зразок піддають стиску, вимірюючи при цьому відповідне навантаження, до утворення першої тріщини чи до руйнування.

При іспитах на стиск (ДСТ 205М1) визначається межа міцності σ_СЖ, σ_Т.сж, відносне укорочення ε_сж тощо.

ВИПРОБУВАННЯ НА ЗРІЗ. При іспиті на зріз зразок навантажують двома силами, що діють в одній площині.

Тому що при іспиті на зріз не досягають визначеного напруженого стану, установлюють тільки максимальну силу, необхідну для зрізу, виходячи з який розраховують опір зрізу при іспиті на подвійний зріз τ_ср.

ВИПРОБУВАННЯ НА УТОМУ застосовують, щоб характеризувати подовження матеріалу в умовах повторно-змвінного прикладання навантаження. За допомогою цих іспитів можна визначити границю витривалості або число циклів до руйнування, що дає змогу визначити термін служби деталі.

Іспити на утому (ДСТ 25.502-79) виконують: при простих видах деформації стандартних зразків (вигин, розтягання – стиск, крутіння); при наявності і відсутності концентрації напруг; при симетричних і асиметричних циклах; при нормальній, підвищеній і зниженій температурах, при наявності і відсутності агресивного середовища.

ТРИВАЛІ ВИПРОБУВАННЯ служать для вивчення поводження матеріалу при постійному навантаженні в залежності від температури і часу.

Розрізняють тривалі статичні іспити при постійному і такому що зменшується навантаженні.

При іспитах на ТРИВАЛУ МІЦНІСТЬ (ДСТ 10145-81) деформація зразка відбувається не за рахунок керованого переміщення одного з захоплювачів (траверси) іспитової машини, як при статичному іспиті на розтягання, а в результаті постійного навантаження, що здійснюють, наприклад, за допомогою безпосередньо підвішених вантажів. При цьому, внаслідок процесів повзучості, деформація зразка збільшується.

Іспит на ПОВЗУЧІСТЬ (ДСТ 3248-81) проводиться при навантаженні що знижується (за рахунок переходу частини пружної деформації в пластичну). Зразок при визначеній температурі піддають початкової деформації і вимірюють поступове зменшення напруги (релаксацію).

ВИПРОБУВАННЯ НА УДАРНУ ВЯЗКІСТЬ має найбільше значення для визначення опору крихкому руйнуванню в’язких металевих і високополімерних матеріалів. При цьому зразок з надрізом, що спирається кінцями на два упори, піддають дії удару, що його руйнує.

При цьому з’ясовують схильність матеріалу до крихкого руйнування, тобто ті властивості, що не виявляються при статичних іспитах гладких зразків.

При іспитах на ударну в’язкість (ДСТ 9454-78) визначаються наступні характеристики: ударна в’язкість КС (а_Н); температура переходу в крихкий стан тощо.

ВИПРОБУВАННЯ НА ТВЕРДІСТЬ базуються на тім, що у випробуваний матеріал вдавлюється індентор і утворюється при цьому пластичну і (чи) пружну деформацію розглядають як міру твердості.

У залежності від типу навантаження і індентор при його заглибленні в матеріалі розрізняють наступні методи визначення твердості:

- при статичному навантаженні – метод Брінеля (НВ), Виккерса (НV), Роквелла (НRА, НRВ, НRС) метод визначення мікротвердості (ДСТ 9012-59, ДСТ 2999-75, ДСТ 9013-59, ДСТ 9450-76);

- при динамічному навантаженні – пружно-динамічний метод визначення твердості по Шору, пластико-динамічний метод Польди (ДСТ 23273-78, ДСТ 18661-73).

ВИПРОБУВАННЯ НА ЗНОС. основною метою ролведення іспитів на знос є кількісне визначення характеристик процесу зносу, тобто чисельні дані про змін конфігурації чи маси тіла, що зношується.

При проведенні іспитів на знос визначаються наступні характеристики: лінійний знос, швидкість зношування, інтенсивність зношування.

Дата добавления: 2017-02-01