Өнімдердің өнімділік қасиеттерін бағалау және материалдардың физикалық-механикалық сипаттамаларын анықтау үшін әртүрлі нұсқаулар, ГОСТ және басқа да нормативтік және кеңес беру құжаттары қолданылады. Өнімдердің тұтас сериясын немесе материалдың бір түрінің үлгілерін жоюды сынау әдістері де ұсынылады. Бұл өте үнемді әдіс емес, бірақ тиімді.
Сипаттар анықтамасы
Материалдардың механикалық қасиеттерінің негізгі сипаттамалары келесідей.
1. Созылу күші немесе созылу күші - үлгі жойылғанға дейін ең жоғары жүктемеде бекітілген кернеу күші. Материалдардың беріктігі мен пластикасының механикалық сипаттамалары қатты денелердің сыртқы жүктемелердің әсерінен пішінінің қайтымсыз өзгеруіне және бұзылуына қарсы тұру қасиеттерін сипаттайды.
2. Шартты аққыштық күші қалдық деформация үлгі ұзындығының 0,2% жеткен кездегі кернеу болып табылады. Бұлүлгі кернеудің айтарлықтай жоғарылауынсыз деформациялануын жалғастырған кездегі ең аз кернеу.
3. Ұзақ мерзімді беріктік шегі белгілі бір уақыт ішінде үлгінің бұзылуын тудыратын, берілген температурада ең үлкен кернеу деп аталады. Материалдардың механикалық сипаттамаларын анықтау ұзақ мерзімді беріктіктің соңғы бірліктеріне бағытталған - қирау 100 сағатта 7000 градус Цельсийде болады.
4. Шартты сусылу шегі – берілген температурада үлгіде белгілі бір уақыт ішінде берілген ұзаруды, сондай-ақ сусылу жылдамдығын тудыратын кернеу. Шектеу – 7000 градус Цельсийде 100 сағат бойы металдың 0,2%-ға деформациясы. Сусымалы ұзақ уақыт бойы тұрақты жүктемеде және жоғары температурада металдардың белгілі бір деформация жылдамдығы. Ыстыққа төзімділік – материалдың сынуға және сусылуға төзімділігі.
5. Шаршау шегі шаршау сәтсіздігі орын алмаған кездегі цикл кернеуінің ең жоғары мәні болып табылады. Материалдарды механикалық сынау қалай жоспарланғанына байланысты жүктеу циклдарының саны берілуі мүмкін немесе ерікті. Механикалық сипаттамаларға материалдың шаршауы мен төзімділігі жатады. Циклдегі жүктемелердің әсерінен бұзылулар жиналады, бұзылуға әкелетін жарықтар пайда болады. Бұл шаршау. Ал шаршауға төзімділік қасиеті - төзімділік.
Созу және кішірейту
Техникада қолданылатын материалдартәжірибе екі топқа бөлінеді. Біріншісі - пластик, оның бұзылуы үшін елеулі қалдық деформациялар пайда болуы керек, екіншісі - сынғыш, өте аз деформацияларда құлап кетеді. Әрине, мұндай бөлу өте ерікті, өйткені әрбір материал жасалған жағдайларға байланысты сынғыш және икемді болуы мүмкін. Бұл кернеу күйінің сипатына, температураға, деформация жылдамдығына және басқа факторларға байланысты.
Материалдардың созылу және сығылу кезіндегі механикалық сипаттамалары иілгіш және сынғыштық үшін өте жақсы. Мысалы, жұмсақ болат керілгенде, ал шойын қысылғанда сыналады. Шойын сынғыш, болат иілгіш. Сынғыш материалдардың сығуға беріктігі жоғары, ал созылу деформациясы нашар. Пластмасса қысу және созылу кезіндегі материалдардың шамамен бірдей механикалық сипаттамаларына ие. Дегенмен, олардың табалдырығы әлі де созылу арқылы анықталады. Дәл осы әдістер материалдардың механикалық сипаттамаларын дәлірек анықтай алады. Кернеу және қысу диаграммасы осы мақаланың суреттерінде көрсетілген.
Сынғыштық және пластикалық
Пластика және сынғыштық дегеніміз не? Біріншісі - көп мөлшерде қалдық деформацияларды қабылдай отырып, құламау мүмкіндігі. Бұл қасиет ең маңызды технологиялық операциялар үшін шешуші болып табылады. Иілу, сызу, сызу, штамптау және басқа да көптеген операциялар пластикалық сипаттамаларға байланысты. Иілгіш материалдарға күйдірілген мыс, жез, алюминий, жұмсақ болат, алтын және т.б. Иілгіштігі әлдеқайда аз қолажәне дураль. Легирленген болаттардың барлығы дерлік өте әлсіз икемді.
Пластикалық материалдардың беріктік сипаттамалары төменде талқыланатын аққыштық шегімен салыстырылады. Морттық пен пластикалық қасиеттерге температура мен жүктеме жылдамдығы үлкен әсер етеді. Жылдам созылу материалды сынғыш етеді, ал баяу созылу оны икемді етеді. Мысалы, шыны сынғыш материал, бірақ температура қалыпты болса, ол ұзақ мерзімді жүктемеге төтеп береді, яғни пластикалық қасиеттерін көрсетеді. Ал жұмсақ болат икемді, бірақ соққы жүктемесінде ол сынғыш материал болып көрінеді.
Вариация әдісі
Материалдардың физика-механикалық сипаттамалары бойлық, иілу, бұралу және басқа, одан да күрделі тербеліс түрлерінің қозуымен және үлгілердің өлшеміне, пішініне, қабылдағыш пен қоздырғыштың түрлеріне, әдістеріне байланысты анықталады. бекіту және динамикалық жүктемелерді түсіру схемалары. Егер жүктемені түсіру, дірілді қоздыру және оларды тіркеу әдістерінде қолдану тәсілі айтарлықтай өзгерсе, ірі габаритті бұйымдар да осы әдіспен сынауға жатады. Дәл осындай әдіс материалдардың механикалық сипаттамаларын анықтау үшін үлкен өлшемді құрылымдардың қаттылығын бағалау қажет болған кезде қолданылады. Дегенмен, бұл әдіс өнімдегі материалдық сипаттамаларды жергілікті анықтау үшін қолданылмайды. Техниканы практикалық қолдану тек геометриялық өлшемдер мен тығыздық белгілі болған кезде, бұйымды тіректерге және тірекке бекіту мүмкін болғанда ғана мүмкін болады.өнім - түрлендіргіштер, белгілі бір температура жағдайлары қажет, т.б.
Мысалы, температуралық режимдерді өзгерту кезінде сол немесе басқа өзгерістер орын алады, қыздыру кезінде материалдардың механикалық сипаттамалары әртүрлі болады. Барлық дерлік денелер осы жағдайларда кеңейеді, бұл олардың құрылымына әсер етеді. Кез келген дененің өзі құрастырылған материалдардың белгілі бір механикалық сипаттамалары болады. Егер бұл белгілер барлық бағытта өзгермей, өзгеріссіз қалса, мұндай денені изотропты деп атайды. Материалдардың физикалық-механикалық сипаттамалары өзгерсе – анизотропты. Соңғысы барлық дерлік материалдарға тән қасиет, тек басқа дәрежеде. Бірақ, мысалы, анизотропия өте шамалы болатын болаттар бар. Бұл ағаш сияқты табиғи материалдарда айқын көрінеді. Өндіріс жағдайында материалдардың механикалық сипаттамалары сапаны бақылау арқылы анықталады, мұнда әртүрлі ГОСТ қолданылады. Тест нәтижелері жинақталған кезде статистикалық өңдеуден гетерогенділік бағасы алынады. Үлгілер көп болуы керек және белгілі бір дизайннан кесілген болуы керек. Технологиялық сипаттамаларды алудың бұл әдісі өте еңбекқор болып саналады.
Акустикалық әдіс
Материалдардың механикалық қасиеттерін және олардың сипаттамаларын анықтаудың көптеген акустикалық әдістері бар және олардың барлығы синусоидалы және импульстік режимдердегі тербелістерді енгізу, қабылдау және тіркеу тәсілдерімен ерекшеленеді. Акустикалық әдістер ақауларды анықтау кезінде, мысалы, құрылыс материалдарын, олардың қалыңдығын және созылу күйін зерттеуде қолданылады. Конструкциялық материалдардың механикалық сипаттамалары да акустикалық әдістер арқылы анықталады. Серпімді толқындарды, олардың таралу параметрлерін синусоидальды және импульстік режимдерде жазуға мүмкіндік беретін көптеген әртүрлі электронды акустикалық құрылғылар әзірленуде және жаппай шығарылуда. Олардың негізінде материалдардың беріктігінің механикалық сипаттамалары анықталады. Төмен қарқынды серпімді тербелістер пайдаланылса, бұл әдіс мүлдем қауіпсіз болады.
Акустикалық әдістің кемшілігі акустикалық байланыс қажеттілігі болып табылады, бұл әрқашан мүмкін емес. Сондықтан материалдардың беріктігінің механикалық сипаттамаларын шұғыл түрде алу қажет болса, бұл жұмыстар өте өнімді емес. Нәтижеге бетінің күйі, зерттелетін өнімнің геометриялық пішіндері мен өлшемдері, сондай-ақ сынақтар жүргізілетін орта үлкен әсер етеді. Бұл қиындықтарды жеңу үшін нақты мәселені қатаң белгіленген акустикалық әдіспен шешу керек немесе керісінше олардың бірнешеуін бірден қолдану керек, бұл нақты жағдайға байланысты. Мысалы, шыны талшықтар мұндай зерттеуге өте қолайлы, өйткені серпімді толқындардың таралу жылдамдығы жақсы, сондықтан қабылдағыш пен эмитент үлгінің қарама-қарсы беттерінде орналасқан кезде ұшты дыбыстау кеңінен қолданылады.
Дефектоскопия
Дефектоскопия әдістері әртүрлі салалардағы материалдардың сапасын бақылау үшін қолданылады. Бұзбайтын және деструктивті әдістер бар. Бұзбайтындарға мыналар кіреді.
1. Магнитті дефектоскопия беттік жарықтар мен енудің болмауын анықтау үшін қолданылады. Мұндай ақаулары бар аумақтар бос егістіктермен сипатталады. Сіз оларды арнайы құрылғылармен анықтай аласыз немесе бүкіл бетке магнитті ұнтақ қабатын жағыңыз. Ақаулар бар жерлерде ұнтақтың орны қолданған кезде де өзгереді.
2. Дефектоскопия ультрадыбыстық көмегімен де жүзеге асырылады. Бағытталған сәуле үлгінің тереңінде үзілістер болса да, басқаша көрсетіледі (шашырады).
3. Материалдағы ақаулар әртүрлі тығыздықтағы ортаның сәулеленуді жұтуындағы айырмашылыққа негізделген зерттеудің радиациялық әдісімен жақсы көрсетіледі. Гамма ақауларын анықтау және рентген сәулелері қолданылады.
4. Химиялық ақауларды анықтау. Егер бетке азот қышқылының, тұз қышқылының немесе олардың қоспасының (aqua regia) әлсіз ерітіндісімен оюланған болса, онда ақаулар бар жерлерде қара жолақтар түрінде тор пайда болады. Сіз күкірт іздері жойылатын әдісті қолдана аласыз. Материал біртекті емес жерлерде күкірт түсі өзгеруі керек.
Дструктивті әдістер
Бұл жерде деструктивті әдістер әлдеқашан жартылай бөлшектелген. Үлгілерді иілуге, сығуға, созуға сыналады, яғни статикалық деструктивті әдістер қолданылады. Егер өнімсоққы иілісі бойынша айнымалы циклдік жүктемелермен сыналады - динамикалық қасиеттері анықталады. Макроскопиялық әдістер материал құрылымының жалпы суретін және үлкен көлемде сызады. Мұндай зерттеу үшін оюға ұшырайтын арнайы жылтыратылған үлгілер қажет. Сонымен, дәндердің пішіні мен орналасуын анықтауға болады, мысалы, болатта, деформациясы бар кристалдардың, талшықтардың, қабықтардың, көпіршіктердің, жарықтардың және қорытпаның басқа біртексіздігінің болуы.
Микроскопиялық әдістер микроқұрылымды зерттеп, ең кішкентай ақауларды анықтайды. Үлгілер алдын ала ұнтақталып, жылтыратылады, содан кейін дәл осылай оюланады. Әрі қарайғы сынақтар электрлік және оптикалық микроскоптарды және рентгендік дифракциялық талдауды қолдануды қамтиды. Бұл әдістің негізі зат атомдарымен шашыраған сәулелердің интерференциясы болып табылады. Материалдың сипаттамалары рентгендік дифракция үлгісін талдау арқылы бақыланады. Материалдардың механикалық сипаттамалары олардың беріктігін анықтайды, бұл жұмыс кезінде сенімді және қауіпсіз құрылыс конструкциялары үшін ең бастысы. Сондықтан материал механикалық сипаттамаларының жоғары деңгейін жоғалтпай қабылдай алатын барлық жағдайларда мұқият және әртүрлі әдістермен сыналады.
Бақылау әдістері
Материалдардың сипаттамаларына бұзылмайтын сынақ жүргізу үшін тиімді әдістерді дұрыс таңдау үлкен маңызға ие. Осыған байланысты ең дәл және қызықтысы ақауларды анықтау әдістері - ақауларды бақылау. Мұнда ақауларды анықтау әдістерін енгізу әдістері мен физикалық анықтау әдістері арасындағы айырмашылықтарды білу және түсіну қажет.механикалық сипаттамалар, өйткені олар бір-бірінен түбегейлі ерекшеленеді. Егер соңғысы физикалық параметрлерді бақылауға және олардың материалдың механикалық сипаттамаларымен кейінгі корреляциясына негізделсе, онда ақауларды анықтау ақаудан шағылған немесе бақыланатын орта арқылы өтетін сәулеленуді тікелей түрлендіруге негізделген.
Ең жақсысы, әрине, күрделі бақылау. Күрделілігі үлгінің беріктігін және басқа физикалық-механикалық сипаттамаларын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін оңтайлы физикалық параметрлерді анықтауда жатыр. Сонымен қатар, сонымен бірге құрылымдық ақауларды бақылаудың оңтайлы құралдарының жиынтығы әзірленіп, содан кейін енгізіледі. Және, ақырында, бұл материалдың интегралды бағасы пайда болады: оның өнімділігі бұзылмайтын әдістерді анықтауға көмектескен барлық параметрлер ауқымымен анықталады.
Механикалық сынақ
Материалдардың механикалық қасиеттері осы сынақтардың көмегімен тексеріліп, бағаланады. Бақылаудың бұл түрі бұрыннан пайда болды, бірақ әлі де өзектілігін жоғалтқан жоқ. Тіпті заманауи жоғары технологиялық материалдар тұтынушылар тарапынан жиі және қатаң сынға ұшырайды. Ал бұл емтихандарды мұқият жүргізу керек дегенді білдіреді. Жоғарыда айтылғандай, механикалық сынақтарды екі түрге бөлуге болады: статикалық және динамикалық. Біріншісі өнімді немесе үлгіні бұралу, созылу, қысу, иілу үшін, ал екіншісі қаттылық пен соққы беріктігін тексереді. Заманауи жабдық бұл өте қарапайым емес процедураларды жоғары сапада орындауға және барлық операциялық мәселелерді анықтауға көмектеседі.осы материалдың қасиеттері.
Кернеу сынағы материалдың қолданылатын тұрақты немесе жоғарылау кернеуінің әсеріне төзімділігін анықтай алады. Әдіс ескі, сыналған және түсінікті, өте ұзақ уақыт бойы қолданылған және әлі де кеңінен қолданылады. Үлгі сынау машинасындағы бекітпе арқылы бойлық ось бойымен созылады. Үлгінің созылу жылдамдығы тұрақты, жүктеме арнайы сенсор арқылы өлшенеді. Бұл ретте ұзарту, сондай-ақ оның түсірілген жүктемеге сәйкестігі бақыланады. Мұндай сынақтардың нәтижелері жаңа конструкциялар жасалатын болса өте пайдалы, өйткені олардың жүктеме кезінде қалай әрекет ететінін әлі ешкім білмейді. Материалдың икемділігінің барлық параметрлерін анықтау ғана ұсына алады. Максималды кернеу - аққыштық күші берілген материал төтеп бере алатын максималды жүктемені анықтауға мүмкіндік береді. Бұл қауіпсіздік шегін есептеуге көмектеседі.
Қаттылық сынағы
Материалдың қаттылығы серпімділік модулі бойынша есептеледі. Ағымдық пен қаттылықтың үйлесімі материалдың икемділігін анықтауға көмектеседі. Технологиялық процесс брошинг, илемдеу, престеу сияқты операцияларды қамтыса, онда мүмкін болатын пластикалық деформацияның шамасын білу қажет. Жоғары икемділікпен материал тиісті жүктеме кезінде кез келген пішінді қабылдай алады. Сығымдау сынағы қауіпсіздік шегін анықтау әдісі ретінде де қызмет ете алады. Әсіресе материал нәзік болса.
Қаттылық пайдаланып тексеріледіИдентификатор, ол әлдеқайда қатты материалдан жасалған. Көбінесе бұл сынақ Бринелл әдісімен (доп басылады), Викерс (пирамида тәрізді идентификатор) немесе Роквелл (конус қолданылады) бойынша жүзеге асырылады. Идентификатор материалдың бетіне белгілі бір күшпен белгілі уақыт аралығында басылады, содан кейін үлгіде қалған із зерттеледі. Басқа да кеңінен қолданылатын сынақтар бар: соққыға төзімділік үшін, мысалы, материалдың кедергісі жүк түсіру сәтінде бағаланған кезде.
