For å evaluere ytelsesegenskapene til produktene og bestemme de fysiske og mekaniske egenskapene til materialer, brukes ulike instruksjoner, GOST-er og andre regulatoriske og rådgivende dokumenter. Metoder for å teste ødeleggelsen av en hel serie produkter eller prøver av samme type materiale anbefales også. Dette er ikke en veldig økonomisk metode, men den er effektiv.
Definisjon av kjennetegn
De viktigste egenskapene til materialers mekaniske egenskaper er som følger.
1. Strekkstyrke eller strekkstyrke - den spenningskraften som er fiksert ved den høyeste belastningen før prøven destrueres. De mekaniske egenskapene til materialenes styrke og plastisitet beskriver egenskapene til faste stoffer for å motstå irreversible endringer i form og ødeleggelse under påvirkning av ytre belastninger.
2. Den betingede flytegrensen er spenningen når resttøyningen når 0,2 % av prøvelengden. Dette erminst stress mens prøven fortsetter å deformeres uten merkbar økning i stress.
3. Grensen for langtidsstyrke kalles den største spenningen, ved en gitt temperatur, som forårsaker ødeleggelse av prøven i en viss tid. Bestemmelsen av de mekaniske egenskapene til materialer fokuserer på de ultimate enhetene for langsiktig styrke - ødeleggelse skjer ved 7000 grader Celsius på 100 timer.
4. Den betingede krypgrensen er spenningen som forårsaker ved en gitt temperatur i en viss tid i prøven en gitt forlengelse, samt kryphastigheten. Grensen er deformasjonen av metallet i 100 timer ved 7000 grader Celsius med 0,2 %. Kryp er en viss deformasjonshastighet av metaller under konstant belastning og høy temperatur i lang tid. Varmemotstand er motstanden til et materiale mot brudd og krypning.
5. Tretthetsgrensen er den høyeste verdien av syklusspenningen når utmattingssvikt ikke oppstår. Antall lastesykluser kan være gitt eller vilkårlig, avhengig av hvordan den mekaniske testingen av materialer er planlagt. Mekaniske egenskaper inkluderer tretthet og utholdenhet av materialet. Under påvirkning av belastninger i syklusen akkumuleres skader, det dannes sprekker, noe som fører til ødeleggelse. Dette er tretthet. Og tretthetsmotstandsegenskapen er utholdenhet.
Strekk og krymp
Materialer brukt i ingeniørarbeidpraksis er delt inn i to grupper. Den første er plast, for ødeleggelsen av hvilken betydelige gjenværende deformasjoner må vises, den andre er sprø, kollapser ved svært små deformasjoner. Naturligvis er en slik inndeling veldig vilkårlig, fordi hvert materiale, avhengig av forholdene som skapes, kan oppføre seg både som sprøtt og som duktilt. Det avhenger av stresstilstandens natur, temperatur, tøyningshastighet og andre faktorer.
De mekaniske egenskapene til materialer i strekk og kompresjon er veltalende for både duktil og sprø. For eksempel testes bløtt stål i strekk, mens støpejern testes i kompresjon. Støpejern er sprøtt, stål er formbart. Sprø materialer har større trykkfasthet, mens strekkdeformasjonen er dårligere. Plast har omtrent de samme mekaniske egenskapene til materialer i kompresjon og strekk. Imidlertid bestemmes deres terskel fortsatt ved strekking. Det er disse metodene som mer nøyaktig kan bestemme de mekaniske egenskapene til materialer. Strekk- og kompresjonsdiagrammet er vist i illustrasjonene for denne artikkelen.
Skjørhet og plastisitet
Hva er plastisitet og skjørhet? Den første er evnen til ikke å kollapse, og motta gjenværende deformasjoner i store mengder. Denne egenskapen er avgjørende for de viktigste teknologiske operasjonene. Bøyning, tegning, tegning, stempling og mange andre operasjoner avhenger av egenskapene til plastisitet. Duktile materialer inkluderer glødet kobber, messing, aluminium, bløtt stål, gull og lignende. Mye mindre duktil bronseog dural. Nesten alt legert stål er veldig svakt formbart.
Styrkeegenskapene til plastmaterialer sammenlignes med flytegrensen, som vil bli diskutert nedenfor. Egenskapene til sprøhet og plastisitet er sterkt påvirket av temperatur og belastningshastighet. Rask spenning gjør materialet sprøtt, mens langsom spenning gjør det duktilt. For eksempel er glass et sprøtt materiale, men det tåler en langvarig belastning hvis temperaturen er normal, det vil si at det viser egenskapene til plastisitet. Og bløtt stål er formbart, men under støtbelastning fremstår det som et sprøtt materiale.
Variasjonsmetode
Fysisk-mekaniske egenskaper til materialer bestemmes av eksitering av langsgående, bøying, torsjon og andre, enda mer komplekse typer vibrasjoner, og avhengig av størrelsen på prøvene, formene, typene mottaker og magnetisering, metoder av feste og ordninger for påføring av dynamiske belastninger. Store produkter er også gjenstand for testing ved hjelp av denne metoden, hvis påføringsmetoden i metodene for påføring av belastning, eksitasjon av vibrasjoner og registrering av dem er betydelig endret. Den samme metoden brukes til å bestemme de mekaniske egenskapene til materialer når det er nødvendig å vurdere stivheten til store strukturer. Denne metoden brukes imidlertid ikke til lokal bestemmelse av materialegenskaper i et produkt. Den praktiske anvendelsen av teknikken er bare mulig når de geometriske dimensjonene og tettheten er kjent, når det er mulig å feste produktet på støtter og påprodukt – omformere, visse temperaturforhold er nødvendig, osv.
For eksempel, når man endrer temperaturregimer, skjer det en eller annen endring, de mekaniske egenskapene til materialer blir forskjellige ved oppvarming. Nesten alle kropper utvider seg under disse forholdene, noe som påvirker strukturen deres. Enhver kropp har visse mekaniske egenskaper av materialene den er sammensatt av. Hvis disse egenskapene ikke endres i alle retninger og forblir de samme, kalles en slik kropp isotropisk. Hvis de fysiske og mekaniske egenskapene til materialer endres - anisotropisk. Sistnevnte er et karakteristisk trekk ved nesten alle materialer, bare i en annen grad. Men det finnes for eksempel stål, hvor anisotropien er svært ubetydelig. Det er mest utt alt i slike naturlige materialer som tre. Under produksjonsforhold bestemmes de mekaniske egenskapene til materialer gjennom kvalitetskontroll, der forskjellige GOST-er brukes. Et estimat av heterogenitet oppnås fra statistisk prosessering når testresultatene oppsummeres. Prøver bør være mange og kuttes fra et bestemt design. Denne metoden for å oppnå teknologiske egenskaper anses som ganske arbeidskrevende.
Akustisk metode
Det finnes mange akustiske metoder for å bestemme de mekaniske egenskapene til materialer og deres egenskaper, og de er alle forskjellige i måtene for input, mottak og registrering av oscillasjoner i sinusformede og pulserte moduser. Akustiske metoder brukes i studiet av for eksempel byggematerialer, deres tykkelse og spenningstilstand, under feildeteksjon. De mekaniske egenskapene til konstruksjonsmaterialer bestemmes også ved hjelp av akustiske metoder. Tallrike forskjellige elektroniske akustiske enheter er allerede under utvikling og masseprodusert, som tillater opptak av elastiske bølger, deres forplantningsparametere både i sinusformet og pulsert modus. På grunnlag av dem bestemmes de mekaniske egenskapene til styrken til materialer. Hvis elastiske oscillasjoner med lav intensitet brukes, blir denne metoden helt sikker.
Ulempen med den akustiske metoden er behovet for akustisk kontakt, noe som ikke alltid er mulig. Derfor er disse arbeidene ikke veldig produktive hvis det er nødvendig å raskt oppnå de mekaniske egenskapene til materialenes styrke. Resultatet er sterkt påvirket av tilstanden til overflaten, de geometriske formene og dimensjonene til produktet som studeres, samt miljøet der testene utføres. For å overvinne disse vanskelighetene, må et spesifikt problem løses med en strengt definert akustisk metode, eller tvert imot, flere av dem bør brukes på en gang, det avhenger av den spesifikke situasjonen. For eksempel egner glassfiber seg godt til en slik undersøkelse, siden forplantningshastigheten til elastiske bølger er god, og derfor er ende-til-ende lyding mye brukt når mottakeren og senderen er plassert på motsatte overflater av prøven.
Defektoskopi
Defektoskopi-metoder brukes for å kontrollere kvaliteten på materialer i ulike bransjer. Det finnes ikke-destruktive og destruktive metoder. Ikke-destruktiv inkluderer følgende.
1. Magnetisk feildeteksjon brukes til å bestemme overflatesprekker og mangel på penetrering. Områder som har slike feil er preget av streiffelt. Du kan oppdage dem med spesielle enheter eller ganske enkelt påføre et lag med magnetisk pulver over hele overflaten. På steder med defekter vil plasseringen av pulveret endres selv når det påføres.
2. Defektoskopi utføres også ved hjelp av ultralyd. Retningsstrålen vil bli reflektert (spredt) annerledes, selv om det er noen diskontinuiteter dypt inne i prøven.
3. Defekter i materialet er godt vist av strålingsmetoden for forskning, basert på forskjellen i absorpsjon av stråling av et medium med forskjellig tetthet. Gammafeildeteksjon og røntgen brukes.
4. Deteksjon av kjemiske feil. Hvis overflaten er etset med en svak løsning av salpetersyre, s altsyre eller en blanding av dem (aqua regia), vises et nettverk på steder der det er defekter i form av svarte striper. Du kan bruke en metode der svoveltrykk fjernes. På steder der materialet er inhomogent, bør svovel endre farge.
Destruktive metoder
Destruktive metoder er allerede delvis demontert her. Prøver testes for bøyning, kompresjon, spenning, det vil si at statiske destruktive metoder brukes. Hvis produkteter testet med variable sykliske belastninger på støtbøyning - dynamiske egenskaper bestemmes. Makroskopiske metoder tegner et generelt bilde av strukturen til materialet og i store volumer. For en slik studie er det nødvendig med spesialpolerte prøver, som utsettes for etsing. Så det er mulig å identifisere formen og arrangementet til korn, for eksempel i stål, tilstedeværelsen av krystaller med deformasjon, fibre, skjell, bobler, sprekker og andre inhomogeniteter i legeringen.
Mikroskopiske metoder studerer mikrostrukturen og avslører de minste feilene. Prøver er foreløpig slipt, polert og deretter etset på samme måte. Ytterligere testing innebærer bruk av elektriske og optiske mikroskoper og røntgendiffraksjonsanalyse. Grunnlaget for denne metoden er forstyrrelsen av stråler som er spredt av atomene til et stoff. Egenskapene til materialet kontrolleres ved å analysere røntgendiffraksjonsmønsteret. De mekaniske egenskapene til materialer bestemmer deres styrke, som er det viktigste for bygningskonstruksjoner som er pålitelige og trygge i drift. Derfor er materialet testet nøye og med forskjellige metoder under alle forhold som det er i stand til å akseptere uten å miste et høyt nivå av mekaniske egenskaper.
Kontrollmetoder
For å gjennomføre ikke-destruktiv testing av materialenes egenskaper er riktig valg av effektive metoder av stor betydning. De mest nøyaktige og interessante i denne forbindelse er metodene for feildeteksjon - defektkontroll. Her er det nødvendig å kjenne til og forstå forskjellene mellom metoder for å implementere feildeteksjonsmetoder og metoder for å bestemme den fysiskemekaniske egenskaper, siden de er fundament alt forskjellige fra hverandre. Hvis sistnevnte er basert på kontroll av fysiske parametere og deres påfølgende korrelasjon med materialets mekaniske egenskaper, er feildeteksjon basert på direkte konvertering av stråling som reflekteres fra en defekt eller passerer gjennom et kontrollert miljø.
Det beste er selvfølgelig kompleks kontroll. Kompleksiteten ligger i bestemmelsen av de optimale fysiske parametrene, som kan brukes til å identifisere styrken og andre fysiske og mekaniske egenskaper til prøven. Og samtidig utvikles og implementeres et optim alt sett med midler for å kontrollere strukturelle defekter. Og til slutt dukker det opp en integrert vurdering av dette materialet: ytelsen bestemmes av en hel rekke parametere som bidro til å bestemme ikke-destruktive metoder.
Mekanisk testing
Mekaniske egenskaper til materialer blir testet og evaluert ved hjelp av disse testene. Denne typen kontroll dukket opp for lenge siden, men har fortsatt ikke mistet sin relevans. Selv moderne høyteknologiske materialer blir ofte og hardt kritisert av forbrukerne. Og dette tilsier at undersøkelsene bør gjennomføres mer nøye. Som allerede nevnt, kan mekaniske tester deles inn i to typer: statisk og dynamisk. Førstnevnte kontrollerer produktet eller prøven for torsjon, spenning, kompresjon, bøyning, og sistnevnte for hardhet og slagstyrke. Moderne utstyr bidrar til å utføre disse ikke altfor enkle prosedyrene med høy kvalitet og å identifisere alle driftsproblemer.egenskapene til dette materialet.
Strekktesting kan avsløre motstanden til et materiale mot effekten av påført konstant eller økende strekkspenning. Metoden er gammel, utprøvd og forståelig, brukt i svært lang tid og er fortsatt mye brukt. Prøven strekkes langs lengdeaksen ved hjelp av en fikstur i testmaskinen. Strekkhastigheten til prøven er konstant, belastningen måles av en spesiell sensor. Samtidig overvåkes forlengelsen, så vel som dens samsvar med den påførte belastningen. Resultatene av slike tester er ekstremt nyttige hvis nye design skal lages, siden ingen ennå vet hvordan de vil oppføre seg under belastning. Bare identifiseringen av alle parametere for elastisiteten til materialet kan foreslå. Maksimal spenning - flytegrensen gjør definisjonen av den maksimale belastningen som et gitt materiale tåler. Dette hjelper deg med å beregne sikkerhetsmarginen.
hardhetstest
Stivheten til materialet beregnes ut fra elastisitetsmodulen. Kombinasjonen av flyt og hardhet bidrar til å bestemme elastisiteten til materialet. Hvis den teknologiske prosessen inneholder slike operasjoner som broaching, rulling, pressing, er det ganske enkelt nødvendig å vite størrelsen på mulig plastisk deformasjon. Med høy plastisitet vil materialet kunne ta hvilken som helst form under passende belastning. En kompresjonstest kan også tjene som en metode for å bestemme sikkerhetsmarginen. Spesielt hvis materialet er skjørt.
Hardhet er testet medIdentator, som er laget av et mye hardere materiale. Oftest utføres denne testen i henhold til Brinell-metoden (en ball presses inn), Vickers (en pyramideformet identifikator) eller Rockwell (en kjegle brukes). En identifikator presses inn i overflaten av materialet med en viss kraft i en viss tidsperiode, og deretter studeres avtrykket som er igjen på prøven. Det er andre tester som er ganske mye brukt: for slagstyrke, for eksempel når motstanden til et materiale vurderes i øyeblikket av påføring av en belastning.
