Arvioida tuotteiden suorituskykyominaisuuksia jamateriaalien fyysisten ja mekaanisten ominaisuuksien määrittämiseksi käytetään erilaisia ohjeita, GOST:eja ja muita sääntely- ja suositusasiakirjoja. Epäonnistumistestausmenetelmiä suositellaan myös koko sarjalle tuotteita tai näytteitä samantyyppisestä materiaalista. Tämä ei ole kovin taloudellinen menetelmä, mutta tehokas.
Ominaisuuksien määritelmä
Materiaalien mekaanisten ominaisuuksien pääominaisuudet ovat seuraavat.
1.Lopullinen vetolujuus tai vetolujuus - jännitysvoima, joka on kiinnitetty suurimmalle kuormitukselle ennen näytteen tuhoamista. Materiaalien lujuuden ja sitkeyden mekaaniset ominaisuudet kuvaavat kiinteiden aineiden ominaisuuksia vastustaa peruuttamattomia muodonmuutoksia ja tuhoutumista ulkoisten kuormien vaikutuksesta.
2.Perinteinen myötöraja on jännitys, kun pysyvä muodonmuutos saavuttaa 0,2 % näytteen pituudesta. Tämä on pienin jännitys, kun näyte jatkaa muodonmuutosta ilman huomattavaa jännityksen lisääntymistä.
3.Lopullista jännitystä kutsutaan suurimmaksi jännitykseksi tietyssä lämpötilassa, joka aiheuttaa näytteen tuhoutumisen tietyn ajan. Materiaalien mekaanisten ominaisuuksien määritystä ohjaavat pitkäaikaisen lujuuden perimmäiset yksiköt - tuhoutuminen tapahtuu 7 000 celsiusasteessa 100 tunnissa.
4.Ehdollinen virumisraja on jännitys, joka aiheuttaa tietyssä lämpötilassa tietyn ajan näytteessä tietyn venymän sekä virumisnopeuden. Raja on metallin muodonmuutos 100 tunnissa 7 000 celsiusasteessa 0,2 %. Viruminen on metallien tietty muodonmuutosnopeus jatkuvassa kuormituksessa ja korkeassa lämpötilassa pitkään. Lämmönkestävyys on materiaalin kestävyys murtumista ja virumista vastaan.
5.Väsymisraja on syklin rasituksen suurin arvo, kun väsymisvikaa ei tapahdu. Latausjaksojen lukumäärä voi olla määrätty tai mielivaltainen riippuen siitä, kuinka materiaalien mekaaninen testaus on suunniteltu. Mekaanisia ominaisuuksia ovat materiaalin väsyminen ja kestävyys. Kuormien vaikutuksesta kiertoon kertyy vaurioita, muodostuu halkeamia, jotka johtavat tuhoutumiseen. Tämä on väsymystä. Ja väsymyksenkestävyyden ominaisuus on kestävyys.
Venyttely ja puristaminen
Insinöörityössä käytetyt materiaalitharjoitukset on jaettu kahteen ryhmään. Ensimmäinen on muovia, jonka tuhoamiseksi tulisi ilmaantua merkittäviä jäännösmuodonmuutoksia, toinen on hauras ja hajoaa hyvin pienissä muodonmuutoksissa. Luonnollisesti tällainen jako on hyvin mielivaltainen, koska jokainen materiaali voi luoduista olosuhteista riippuen käyttäytyä sekä hauraana että muovina. Se riippuu jännitystilan luonteesta, lämpötilasta, jännitysnopeudesta ja muista tekijöistä.
Materiaalien mekaaniset ominaisuudet klojännitys ja puristus ovat kaunopuheisia sekä sitkeässä että hauraassa. Esimerkiksi pehmeä teräs testataan vedolla ja valurauta puristamalla. Valurauta on hauras, teräs on sitkeää. Haurailla materiaaleilla on parempi puristuskestävyys ja huonompi vetomuodonmuutos. Muovisilla materiaaleilla on suunnilleen samat mekaaniset ominaisuudet kuin materiaalien puristuksessa ja jännityksessä. Niiden kynnys määräytyy kuitenkin venytyksen avulla. Näillä tavoilla voit selvittää materiaalien mekaaniset ominaisuudet tarkemmin. Jännitys- ja puristuskaavio on esitetty tämän artikkelin kuvissa.
Hauraus ja taipuisuus
Mitä ovat plastisuus ja hauraus?Ensimmäinen on kyky olla romahtamatta vastaanottaen pysyviä muodonmuutoksia suuria määriä. Tämä ominaisuus on ratkaiseva tärkeimpien teknisten toimintojen kannalta. Taivutus, piirtäminen, piirtäminen, lävistys ja monet muut toiminnot riippuvat plastisuuden ominaisuuksista. Muovimateriaaleja ovat hehkutettu kupari, messinki, alumiini, pehmeä teräs, kulta ja vastaavat. Pronssi ja duralumiini ovat paljon vähemmän muovia. Lähes kaikki seosteräkset ovat erittäin heikosti sitkeitä.
Muovimateriaalien lujuusominaisuudetverrattuna myötörajaan, jota käsitellään jäljempänä. Lämpötila ja kuormitusnopeus vaikuttavat suuresti hauraus- ja sitkeysominaisuuksiin. Nopea jännitys tekee materiaalista hauraan ja hidas - plastisuuden. Esimerkiksi lasi on herkkä materiaali, mutta se kestää pitkäaikaista rasitusta, jos lämpötila on normaali, eli sillä on plastisia ominaisuuksia. Ja vähähiilinen teräs on sitkeää, mutta voimakkaassa iskukuormituksessa se näyttää hauraalta materiaalilta.
Oskillaatiomenetelmä
Materiaalien fyysiset ja mekaaniset ominaisuudetmääräytyy pitkittäis-, taivutus-, vääntö- ja muiden, vieläkin monimutkaisempien värähtelymuotojen herätteen perusteella ja riippuen näytteiden koosta, muodoista, vastaanottimen ja virittimen tyypeistä, kiinnitysmenetelmistä ja dynaamisten kuormien kohdistamiskaavioista. Myös suurikokoiset tuotteet testataan tällä menetelmällä, jos levitystapa muuttuu merkittävästi kuormituksen, tärinän kohdistamis- ja rekisteröintimenetelmissä. Samaa menetelmää käytetään materiaalien mekaanisten ominaisuuksien määrittämiseen, kun on tarpeen arvioida suurikokoisten rakenteiden jäykkyyttä. Tätä menetelmää ei kuitenkaan käytetä määritettäessä paikallisesti tuotteen materiaalin ominaisuuksia. Tekniikan soveltaminen käytännössä on mahdollista vain, kun geometriset mitat ja tiheys tiedetään, kun tuote on mahdollista kiinnittää kannattimiin ja itse tuotteeseen - muuntimiin, tarvitaan tiettyjä lämpötilaolosuhteita jne.
Esimerkiksi lämpötilaolosuhteita muuttaessaTämä tai toinen muutos tapahtuu, materiaalien mekaaniset ominaisuudet kuumennettaessa muuttuvat erilaisiksi. Lähes kaikki kehot laajenevat näissä olosuhteissa, mikä vaikuttaa niiden rakenteeseen. Jokaisella rungolla on tiettyjä mekaanisia ominaisuuksia materiaaleille, joista se koostuu. Jos nämä ominaisuudet eivät muutu kaikkiin suuntiin ja pysyvät samoina, tällaista kappaletta kutsutaan isotrooppiseksi. Jos materiaalien fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet muuttuvat, se on anisotrooppista. Jälkimmäinen on tyypillinen piirre melkein kaikille materiaaleille, vain vaihtelevassa määrin. Mutta on esimerkiksi teräksiä, joiden anisotropia on hyvin merkityksetöntä. Se on voimakkain luonnonmateriaaleissa, kuten puussa. Tuotantoolosuhteissa materiaalien mekaaniset ominaisuudet määräytyvät laadunvalvonnalla, jossa käytetään erilaisia GOST:eja. Heterogeenisuuden estimaatti saadaan tilastollisesta käsittelystä, kun testitulokset lasketaan yhteen. Näytteitä tulee olla useita ja ne on leikattava tietystä mallista. Tätä menetelmää teknisten ominaisuuksien saamiseksi pidetään melko aikaa vievänä.
Akustinen menetelmä
Akustiset menetelmät määrittämiseksiMateriaalien mekaanisia ominaisuuksia ja niiden ominaisuuksia on paljon, ja ne kaikki eroavat värähtelyjen syöttö-, vastaanotto- ja rekisteröintimenetelmissä sini- ja pulssimoodissa. Akustisia menetelmiä käytetään esimerkiksi rakennusmateriaalien, niiden paksuuden ja jännitystilan tutkimuksessa vikojen havaitsemisen aikana. Rakennemateriaalien mekaaniset ominaisuudet määritetään myös akustisilla menetelmillä. Jo nyt kehitetään ja massatuotetaan lukuisia erilaisia elektronisia akustisia laitteita, jotka mahdollistavat elastisten aaltojen, niiden etenemisparametrien rekisteröinnin sekä sini- että pulssimoodissa. Niiden perusteella määritetään materiaalien lujuuden mekaaniset ominaisuudet. Jos käytetään alhaisen intensiteetin elastisia värähtelyjä, tästä menetelmästä tulee ehdottoman turvallinen.
Akustisen menetelmän haittana onakustisen kontaktin tarve, mikä ei ole läheskään aina mahdollista. Siksi nämä työt eivät ole kovin tuottavia, jos sinun on kiireellisesti hankittava materiaalien lujuuden mekaaniset ominaisuudet. Lopputulokseen vaikuttavat suuresti pinnan tila, tutkittavan tuotteen geometriset muodot ja mitat sekä ympäristö, jossa testit suoritetaan. Näiden vaikeuksien voittamiseksi tietty ongelma on ratkaistava tiukasti määritellyllä akustisella menetelmällä tai päinvastoin käyttää niitä useita kerralla, se riippuu tilanteesta. Esimerkiksi lasikuitumuovit sopivat hyvin tällaiseen tutkimukseen, koska elastisten aaltojen etenemisnopeus on hyvä, ja siksi luotausta käytetään laajalti, kun vastaanotin ja emitteri sijaitsevat näytteen vastakkaisilla pinnoilla.
Virheiden havaitseminen
Vikojen havaitsemismenetelmiä käytetään materiaalien laadun valvontaan eri teollisuudenaloilla. On olemassa tuhoamattomia ja tuhoavia menetelmiä. Seuraavat ovat tuhoamattomia.
1. Sitä käytetään pintojen halkeamien ja tunkeutumisen puutteen määrittämiseen magneettivirheiden tunnistus... Alueet, joilla on tällaisia puutteitajoille ovat ominaisia sirontakentät. Ne voidaan havaita erityisillä laitteilla tai yksinkertaisesti levittämällä kerros magneettista jauhetta koko pinnalle. Vikakohdissa jauheen sijainti muuttuu jo levityksen aikana.
2. Defektoskopia suoritetaan käyttämällä ultraääni... Suunnattu säde heijastuu (hajallaan) eri tavoin, vaikka näytteen sisälläkin olisi epäjatkuvuuksia.
3. Materiaalivirheet näkyvät hyvin säteilyn tutkimusmenetelmäperustuu eroon säteilyn absorptiossa eri tiheydellä olevan väliaineen vaikutuksesta. Käytetään gammasäteilyvirheiden havaitsemista ja röntgenkuvausta.
4. Kemiallisten vikojen havaitseminen. Jos pinta on syövytetty miedolla liuoksellatyppi, suolahappo tai niiden seos (aqua regia), sitten paikoissa, joissa on vikoja, verkko ilmestyy mustien raitojen muodossa. Voit käyttää menetelmää, jolla rikkijäljet poistetaan. Paikoissa, joissa materiaali ei ole tasainen, rikin tulee muuttaa väriä.
Tuhoavat menetelmät
Destruktiivisia menetelmiä on jo osittain analysoitu täällä.Näytteistä testataan taivutus, puristus, jännitys, eli käytetään staattisia destruktiivisia menetelmiä. Jos tuotteeseen kohdistuu vaihtuvia syklisiä iskutaivutuskuormia, dynaamiset ominaisuudet määritetään. Makroskooppiset menetelmät antavat yleiskuvan materiaalin rakenteesta ja suurissa määrissä. Tällaista tutkimusta varten tarvitaan erityisesti kiillotettuja näytteitä, jotka etsataan. Joten on mahdollista paljastaa rakeiden muoto ja järjestely, esimerkiksi teräksessä, muodonmuutoksia sisältävien kiteiden läsnäolo, kuidut, ontelot, kuplat, halkeamat ja muut seoksen epähomogeenisuudet.
Tutkinnassa käytetään mikroskooppisia menetelmiämikrorakenne ja pienimmät viat paljastuvat. Näytteet esihiotaan, kiillotetaan ja syövytetään sitten samalla tavalla. Lisätestaukseen sisältyy sähköisten ja optisten mikroskooppien käyttö sekä röntgendiffraktioanalyysi. Tämän menetelmän perustana on aineen atomien hajottamien säteiden häiriö. Materiaalin ominaisuuksia seurataan röntgenanalyysin avulla. Materiaalien mekaaniset ominaisuudet määräävät niiden lujuuden, mikä on oleellista luotettavien ja käyttöturvallisten rakenteiden rakentamisessa. Siksi materiaali tarkastetaan huolellisesti ja eri menetelmin kaikissa olosuhteissa, jotka se pystyy hyväksymään menettämättä korkeaa mekaanisten ominaisuuksien tasoa.
Valvontamenetelmät
Rikkomattomaan testaukseenTehokkaiden menetelmien oikea valinta on erittäin tärkeää materiaalien ominaisuuksien kannalta. Tarkimmat ja mielenkiintoisimmat tässä suhteessa ovat vikojen havaitsemismenetelmät - vianhallinta. Tässä on tarpeen tietää ja ymmärtää erot vikojen havaitsemismenetelmien ja fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien määritysmenetelmien välillä, koska ne eroavat olennaisesti toisistaan. Jos viimeksi mainitut perustuvat fysikaalisten parametrien hallintaan ja niiden myöhempään korrelaatioon materiaalin mekaanisten ominaisuuksien kanssa, niin vikojen havaitseminen perustuu viasta heijastuvan tai valvotun ympäristön läpi kulkevan säteilyn suoraan muuntamiseen.
Parasta on tietysti kattava valvonta.Monimutkaisuus koostuu optimaalisten fysikaalisten parametrien määrittämisestä, joiden avulla voidaan tunnistaa näytteen lujuus ja muut fyysiset ja mekaaniset ominaisuudet. Ja samalla kehitetään ja toteutetaan optimaalinen joukko rakenteellisten vikojen hallintaan tarkoitettuja keinoja. Ja lopuksi, tämän materiaalin kiinteä arvio ilmestyy: sen suorituskyky määräytyy useilla parametreilla, jotka auttoivat määrittämään tuhoamattomat menetelmät.
Mekaaniset testit
Tällaisten testien avulla se tarkistetaan jamateriaalien mekaaniset ominaisuudet arvioidaan. Tämäntyyppinen ohjaus ilmestyi kauan sitten, mutta se ei ole vielä menettänyt merkitystään. Jopa nykyaikaiset korkean teknologian materiaalit ovat usein ja ankarasti kritisoineet kuluttajat. Ja tämä viittaa siihen, että tutkimukset pitäisi tehdä perusteellisemmin. Kuten jo mainittiin, mekaaniset testit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: staattisiin ja dynaamisiin. Edellinen tarkastaa tuotteen tai näytteen vääntöä, jännitystä, puristusta, taipumista ja jälkimmäistä kovuutta ja iskulujuutta. Nykyaikaiset laitteet auttavat suorittamaan nämä ei liian yksinkertaiset toimenpiteet tehokkaasti ja paljastamaan kaikki tietyn materiaalin suorituskykyominaisuudet.
Vetokoe voi paljastaamateriaalin kestävyys jatkuvalle tai kasvavalle vetojännitykselle. Menetelmä on vanha, testattu ja ymmärrettävä, käytetty hyvin pitkään ja edelleen laajalti käytössä. Näyte venytetään pitkittäisakselia pitkin testauskoneessa olevan kiinnittimen avulla. Näytteen venytysnopeus on vakio, kuormitus mitataan erityisellä anturilla. Samalla tarkkaillaan venymää sekä sen vastaavuutta kohdistetun kuormituksen kanssa. Tällaisten testien tulokset ovat erittäin hyödyllisiä, jos uusia malleja on luotava, koska kukaan ei vielä tiedä, kuinka ne käyttäytyvät kuormituksen alaisena. Vain materiaalin kimmoisuuden kaikkien parametrien tunnistaminen voi ehdottaa. Maksimijännitys – myötöraja määritellään enimmäiskuorman määritelmällä, jonka tietty materiaali voi kestää. Tämä auttaa sinua laskemaan turvakertoimen.
Kovuustesti
Materiaalin jäykkyys lasketaan modulojoustavuus. Sujuvuuden ja kovuuden yhdistelmä auttaa määrittämään materiaalin joustavuuden. Jos teknologinen prosessi sisältää sellaiset toiminnot kuin vetäminen, valssaus, puristus, on yksinkertaisesti tarpeen tietää mahdollisen plastisen muodonmuutoksen arvo. Korkean taipuisuuden ansiosta materiaali voi ottaa minkä tahansa muodon sopivalla kuormituksella. Puristustesti voi toimia myös menetelmänä turvatekijän tunnistamisessa. Varsinkin jos materiaali on herkkää.
Kovuus testataan tunnisteella, jokatehty paljon kovemmasta materiaalista. Useimmiten tämä testi suoritetaan Brinell-menetelmällä (pallo painetaan sisään), Vickers-menetelmällä (pyramidin muotoinen tunniste) tai Rockwell-menetelmällä (käytetään kartioa). Tunniste painetaan materiaalin pintaan tietyllä voimalla tietyn ajan kuluessa ja sen jälkeen tutkitaan näytteeseen jäänyt jäljennös. Muitakin varsin laajalti käytettyjä testejä on: esimerkiksi iskunkestävyyttä varten, kun materiaalin kestävyyttä arvioidaan kuormitushetkellä.
