Роботизированный комплекс МНТ 30000(горизонтальная разрывная машина с автоматическим экстензометром)

Электромеханическая машина с гидравлическими захватами, класс точности 1, экстензометр автоматический (до разрушения) с базой 50 мм, ПО – Navigator.

К методике проведения испытаний на растяжение при повышенных и отрицательных температурах предъявляют ряд специфических требований. При высокотемпературных испытаниях нагревательные устройства (термостаты и печи самых разнообразных конструкций) должны обеспечивать равномерный нагрев образца в пределах расчетной длины и поддержание заданной температуры в установленных пределах в течении всего времени испытания. При высокотемпературных испытаниях следует особое внимание уделять надежности крепления головок образца в захватах, иначе возможно сильное искажение результатов из-за деформации, выскальзывания из захваток и преждевременного разрыва образца у головок, размягчающихся при нагреве. Для измерения температуры образцов устанавливают две термопары типа К (ХА). Время выдержки при температуре испытания, а также скорость нагрева могут существенно сказываться на механических свойствах. Обычно образцы выдерживают 15-20 минут. Скорость нагрева до заданной температуры, как правило, должна быть по возможности минимальной.

Для низкотемпературных испытаний между захватами машины устанавливают сосуд с теплоизолирующими стенками, содержащий охлаждающую жидкость. Ёмкость криостата должна быть достаточно большой для того, чтобы обеспечить быстрое охлаждение и возможность поддержания заданной температуры образца при испытании. Использование жидкого азота без спирта позволяет получить температуру -196 ^о С. Время выдержки при температуре испытания обычно составляет 5-20 минут – в зависимости от размера образца.

Как уже отмечалось, основным результатом испытания на растяжение является диаграмма нагрузка – удлинение, по которой рассчитывают большинство характеристик механических свойств. Многие из них соответствуют отдельным точкам диаграммы. Следовательно, вся диаграмма в целом служит наиболее полной характеристикой материала. Поэтому прежде чем рассматривать методику расчета отдельных механических свойств и анализировать их смысл, целесообразно ознакомиться с общими закономерностями изменения нагрузки (напряжения) в функции деформации при растяжении различных металлов и сплавов.

Свойства могут быть разделены на две основные группы – прочностные и пластические.

Прочностные свойства – это характеристики сопротивления материала образца деформации или разрушению. Большинство стандартных прочностных характеристик рассчитывают по положению определенных точек на диаграмме растяжения, в виде условиях растягивающих напряжений. На практике же механические свойства обычно определяют по первичным кривым растяжения в координатах нагрузка – абсолютное удлинение, которые автоматически записываются.

RKP 450 – ПО – TestXpert (Испытание на ударный изгиб)

При испытании при пониженной температуре для охлаждения образцов используется криокамера Huber, автоматическое охлаждение до заданной температуры, которая задается с помощью ПО.

Динамические испытания характеризуются приложением к образцу нагрузок с резким изменением их величины и большой скоростью деформации. Длительность всего испытания не превышает сотых – тысячных долей секунды. Динамическую нагрузку создают ударом по образцу свободно падающей тяжелой массы. В результате динамических испытаний определяют величину полной или удельной работы динамической деформации, а также величину остаточной деформации образца (абсолютной или относительной).

Испытания на изгиб проводят на маятниковых копрах. Образец кладут горизонтально в специальный шаблон, обеспечивающий установку надреза строго в середине пролета между опорами. Удар наносят со стороны, противоположной надрезу, в плоскости, перпендикулярной продольной оси образца. По шкале фиксируется угол подъёма маятника . Затем крепящую защелку вынимают, маятник свободно падает под собственной тяжестью, наносит удар по образцу, изгибает и разрушает его, поднимаясь относительно вертикальной оси копра на угол . Этот угол тем меньше, чем больше работа затрачена маятником на деформацию и разрушение образца.

Ударные испытания, как и статические, можно проводить при отрицательных и повышенных температурах. Методика этих испытаний регламентирована специальными стандартами.

UBM 200tc + ПО – TestXpert (Испытание на усталость)

Для испытаний на усталость характерно многократное приложение к образцу изменяющихся нагрузок. Такие испытания обычно весьма длительны. По результатам усталостных испытаний определяют число циклов до разрушения при разных значениях напряжений, а в конечном итоге – то предельное напряжение, которое образец выдерживает без разрушения в течение определенного числа циклов нагружения. При усталостных испытаниях используют различные схемы приложения нагрузок к образцу: изгиб, растяжение – сжатие, кручение.

В условиях действия циклических (повторно-переменных) напряжений в металлах и сплавах происходит зарождение и постепенное развитие трещин, вызывающее в конечном итоге полное разрушение детали или образца. Это разрушение особенно опасно, так как может происходить под действием напряжений, намного меньших пределов прочности и текучести.

Процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием циклических нагрузок, приводящий к уменьшению долговечности из-за образования трещин и разрушения, называют усталостью, а свойство противостоять усталости – выносливостью.

Задача усталостных испытаний – дать количественную оценку способности материала работать в условиях циклического нагружения без разрушения.

Z100 – электромеханическая машина с гидравлическими захватами, ПО – TestXpert (Испытание на изгиб).

Применение испытаний на изгиб обусловлено широкой распространенностью этой схемы нагружения в реальных условиях эксплуатации и большей ее мягкостью по сравнению с растяжением, что дает возможность оценивать свойства материалов, хрупко разрушающихся при растяжении. Испытания на изгиб удобны для оценки температур перехода их хрупкого состояния в пластичное. При испытаниях на изгиб применяют схему нагружения образца, лежащего на неподвижной опоре: нагрузка прикладывается сосредоточенной силой на середине расстояния между опорами.

Испытания на изгиб можно проводить на любой универсальной испытательной машине, используемой для испытаний на растяжение. Образец устанавливают на опорную плиту в нижнем захвате и деформируют изгибающем ножом (пуансоном), который крепят в верхнем захвате машины. Изгиб достигается путем опускания верхнего или подъема нижнего захвата.

М5С030G3, цифровая индикация, инденторы – карбидо – вольфрамовый шарик диаметром 10 мм, усилие 3000 кгс (определение твёрдости по Бринеллю), 4150LK, цифровая индикация, инденторы – алмазный конус, карбидо – вольфрамовый шарик (определение твёрдости по Роквеллу)

Под твердостью понимается свойство поверхностного слоя материала оказывать сопротивление упругой и пластической деформации или разрушению при местных контактных воздействиях со стороны другого, более твердого и не получающего остаточной деформации тела (индентора) определенной формы и размера. В разных методах и при различных условиях проведения испытания числа твердости могут характеризовать упругие свойства, сопротивление малым или большим пластическим деформациям, сопротивление материала разрушению.

Существующие методы измерения твердости значительно отличаются друг от друга по форме применяемого индентора, условиям приложения нагрузки по способу расчета чисел твердости. Выбор метода определения твердости зависит от различных факторов: твердости материала образца (детали), его размеров, толщины слоя, твердость которого надо измерить и т.д.

Определение твёрдости по Бринеллю

Твердость по Бринеллю. При стандартном (ГОСТ 9012-59) измерении твердости по Бринеллю стальной (карбидо-вольфрамовый) шарик диаметром 2,5; 5; 10 мм вдавливают в испытуемый образец под нагрузкой Р (от 187,5 до 3000 кг).

Определение твёрдости по Роквеллу

Твердость по Роквеллу. При стандартном (ГОСТ 9013) измерении твердости по Роквеллу производится с использованием индентора (алмазного конуса или карбидо-вольфрамовый шарика диаметром 1,588мм) под нагрузкой P_о погружается в образец на глубину H_о. Затем на образец подается полная нагрузка P= P_о+P₁ и глубина вдавливания увеличивается. Глубина вдавливания H после снятия основной нагрузки P₁, когда на индентор вновь действует только предварительная нагрузка P_о, определяет число твердости Роквеллу (HR).

Числа твердости по Роквеллу записываются HRC65, HRB30, HRA80 и т.д.

Шкала А: нагрузка 60 кг. Твёрдость от 20 до 88 единиц.

Шкала В: нагрузка 100 кг. Шарик 1.588мм. Твёрдость от 40 до 100 единиц.

Шкала С: нагрузка 150 кг. Твёрдость от 20 до 65 единиц.

 

 

Инструмент

 

Для проведения испытаний и выполнения измерений используют следующие средства:

· Испытательные машины;

· Инструментальный микроскоп;

· Микрометр;

· Экстензометр;

· Угломер;

· Термопары;

· Индуктор часового типа;

· Линейка.

Измерение параметром микроклимата осуществляется с помощью гигрометра. Все средства должны быть исправны и метрологически пригодны. Иметь аппликации или бирки, установленной формы подтверждающие их метрологическую пригодность.

 

 

2.3 Исходные материалы и требования к ним

 

Для испытаний на растяжение применяются плоские и цилиндрические образцы, изготовленные в соответствии с утвержденными чертежами.

Таблица 1 – Виды образцов на растяжение
Вид образца	ГОСТ 1497	ГОСТ 11701
Плоский образец, ширина рабочей части, мм		12,5
Цилиндрический образец, диаметр рабочей части, мм		-

 

Для испытаний на ударный изгиб применяются образцы с разными концентраторами. Надрез должен быть сделан строго по центру. Образцы изготавливаются в соответствии с утвержденными чертежами, риски на поверхности концентраторов, видимые без применения увеличительных средств, не допускаются. Маркировка должна быть на поверхности перпендикулярной концентратору с правого/левого края, но не ближе 10 мм от концентратора (номер образца, партия).

Таблица 2 – Виды концентраторов
Вид концентратора	ГОСТ 9454
U	10х10(8)х55 R=1 мм
V	10х10(8)х55 R=0,25 мм
T	10х11(8)х55 R=0,10 мм

 

Для испытания на изгиб применяется плоский образец прямоугольного сечения изготовленный в соответствии с утвержденными чертежами. Если толщина образца более 25 мм, то одна стороны подвергается механической обработке. При изгибе необработанная поверхность должны быть на растягивающей стороне.

 

Для испытаний на измерение твердости по Бринеллю/Роквеллу применяются образцы:

Таблица 3 – Виды образцов на твердость
Требования к образцу	ГОСТ 9012	ГОСТ 9013
Толщина образца должна быть	В 8 раз больше глубины отпечатка, с обратной стороны не должно быть видно следов деформации	В 10 раз больше глубины отпечатка, с обратной стороны не должно быть видно следов деформации
Поверхность образца	Шероховатость поверхности должна быть не более 2,5 мкм, если не других требований в НД, должны быть без окалины, без посторонних веществ и смазок	Шероховатость поверхности должна быть не более 2,5 мкм, если не других требований в НД, должны быть без окалины, без посторонних веществ и смазок
Смазки	Не регламентируются	Не регламентируются

Образцы перед испытанием должны быть обезжирены техническим спиртом. Маркировка должна быть на поверхности противоположной рабочей, где производится определение твердости.

 

Для испытаний на усталость применяются цилиндрические образцы диаметром 5 мм и 7,5 мм, длина образца 100 мм, радиус надреза 5d. Образцы, изготовленные в соответствии с утвержденными чертежами. Рабочая поверхность должны иметь продольную полировку (при изготовлении снятие последней стружки с рабочей части образца и головок производится с одной установки).