כדי להעריך את הביצועים של מוצרים וכדי לקבוע את המאפיינים הפיזיים והמכאניים של חומרים, נעשה שימוש בהוראות שונות, GOSTs ומסמכים רגולטוריים ומייעצים אחרים. כמו כן, מומלצות שיטות לבדיקת הרס של סדרה שלמה של מוצרים או דוגמאות מאותו סוג חומר. זו לא שיטה חסכונית במיוחד, אבל יעילה.
אִפיוּן
המאפיינים העיקריים של המאפיינים המכניים של חומרים הם כדלקמן.
אחד.חוזק מתיחה או חוזק מתיחה - אותו כוח מאמץ שנקבע בעומס הגבוה ביותר לפני השמדת המדגם. המאפיינים המכניים של החוזק והפלסטיות של חומרים מתארים את התכונות של מוצקים להתנגד לשינויים בלתי הפיכים בצורה והרס בהשפעת עומסים חיצוניים.
2.חוזק התשואה המותנה הוא הלחץ כאשר המתח השיורי מגיע ל-0.2% מאורך המדגם. זהו הלחץ הקטן ביותר בעוד הדגימה ממשיכה להתעוות ללא עלייה ניכרת במתח.
3.הגבול של חוזק לטווח ארוך נקרא הלחץ הגדול ביותר, בטמפרטורה נתונה, הגורם להרס של המדגם למשך זמן מסוים. קביעת המאפיינים המכניים של חומרים מונחית על ידי היחידות האולטימטיביות של חוזק לטווח ארוך - הרס מתרחש ב-7,000 מעלות צלזיוס תוך 100 שעות.
ארבע.גבול הזחילה המותנה הוא הלחץ שגורם בטמפרטורה נתונה למשך זמן מסוים בדגימה להתארכות נתונה, כמו גם לקצב הזחילה. הגבול הוא עיוות המתכת למשך 100 שעות ב-7,000 מעלות צלזיוס ב-0.2%. זחילה היא קצב מסוים של דפורמציה של מתכות תחת עומס קבוע וטמפרטורה גבוהה במשך זמן רב. עמידות בחום היא ההתנגדות של חומר לשבר ולזחילה.
5.גבול העייפות הוא הערך הגבוה ביותר של מתח המחזור כאשר לא מתרחש כשל עייפות. מספר מחזורי הטעינה יכול להיות נתון או שרירותי, בהתאם לאופן שבו מתוכננת הבדיקה המכנית של חומרים. מאפיינים מכניים כוללים עייפות וסיבולת החומר. תחת הפעולה של עומסים במחזור, נזק מצטבר, נוצרים סדקים, המובילים להרס. זו עייפות. והתכונה של התנגדות לעייפות היא סיבולת.
מתח ודחיסה
חומרים המשמשים בהנדסההתרגול מתחלק לשתי קבוצות. הראשון הוא פלסטיק, שלצורך הרס שלו חייבים להופיע עיוותים שיוריים משמעותיים, השני שביר, מתמוטט בעיוותים קטנים מאוד. מטבע הדברים, חלוקה כזו היא שרירותית מאוד, כי כל חומר, בהתאם לתנאים שנוצרו, יכול להתנהג הן כשביר והן כרקיע. זה תלוי באופי מצב הלחץ, בטמפרטורה, בקצב המתח ובגורמים נוספים.
מאפיינים מכניים של חומרים בהמתח והדחיסה רהוטים הן עבור רקיע והן פריך. לדוגמה, פלדה עדינה נבדקת במתח, בעוד ברזל יצוק נבדק בדחיסה. ברזל יצוק שביר, פלדה רקיעה. לחומרים שבירים יש חוזק לחיצה גדול יותר, בעוד עיוות מתיחה גרוע יותר. לפלסטיק יש בערך אותם מאפיינים מכניים של חומרים בדחיסה ובמתח. עם זאת, הסף שלהם עדיין נקבע על ידי מתיחה. שיטות אלה יכולות לקבוע בצורה מדויקת יותר את המאפיינים המכניים של חומרים. דיאגרמת המתח והדחיסה מוצגת באיורים של מאמר זה.
שבירות ופלסטיות
מהי פלסטיות ושבירות?הראשון הוא היכולת לא להתמוטט, קבלת עיוותים שיוריים בכמויות גדולות. נכס זה הוא מכריע עבור הפעולות הטכנולוגיות החשובות ביותר. כיפוף, ציור, ציור, הטבעה ופעולות רבות אחרות תלויות במאפייני הפלסטיות. חומרים גמישים כוללים נחושת מחושלת, פליז, אלומיניום, פלדה עדינה, זהב וכדומה. ברונזה ודוראלומין הם הרבה פחות פלסטיק. כמעט כל הפלדות הסגסוגות הן רקע חלש מאוד.
מאפייני חוזק של חומרים רקיעיםבהשוואה לחוזק התנובה, עליו נדון להלן. תכונות השבריריות והפלסטיות מושפעות במידה רבה מהטמפרטורה וקצב הטעינה. מתח מהיר הופך את החומר לשביר, בעוד מתח איטי הופך אותו לגמיש. לדוגמה, זכוכית היא חומר שביר, אבל זה יכול לעמוד בעומס לטווח ארוך אם הטמפרטורה היא נורמלית, כלומר, זה מראה את המאפיינים של פלסטיות. ופלדה דלת פחמן היא רקיעה, עם זאת, תחת עומס הלם חד, היא נראית כחומר שביר.
שיטת תנודה
מאפיינים פיזיים ומכאניים של חומריםנקבע על ידי עירור של תנודות אורכיות, כיפוף, פיתול ואחרות, אפילו מורכבות יותר, ובהתאם לגודל הדגימות, צורות, סוגי מקלט ומעורר, שיטות התקשרות ותכניות להפעלת עומסים דינמיים. גם מוצרים במידות גדולות כפופים לבדיקה בשיטה זו, אם שיטת היישום בשיטות הפעלת העומס, עירור רעידות ורישוםן שונה משמעותית. אותה שיטה משמשת לקביעת המאפיינים המכניים של חומרים כאשר יש צורך להעריך את הקשיחות של מבנים בגודל גדול. עם זאת, שיטה זו אינה משמשת לקביעה מקומית של מאפייני החומר במוצר. היישום המעשי של הטכניקה אפשרי רק כאשר המידות והצפיפות הגיאומטריות ידועות, כאשר ניתן לקבע את המוצר על תומכים, ועל המוצר עצמו - יש צורך במתמרים, תנאי טמפרטורה מסוימים וכו'.
למשל, בעת שינוי טמפרטורותמתרחש שינוי, המאפיינים המכניים של חומרים משתנים כאשר הם מחוממים. כמעט כל הגופים מתרחבים בתנאים אלה, מה שמשפיע על המבנה שלהם. לכל גוף יש מאפיינים מכניים מסוימים של החומרים מהם הוא מורכב. אם המאפיינים הללו אינם משתנים לכל הכיוונים ונשארים זהים, גוף כזה נקרא איזוטרופי. אם המאפיינים הפיזיים והמכאניים של חומרים משתנים - אנזוטרופיים. האחרון הוא מאפיין אופייני כמעט לכל החומרים, רק במידה שונה. אבל יש, למשל, פלדות, שבהן האניזוטרופיה היא מאוד לא משמעותית. זה בולט ביותר בחומרים טבעיים כמו עץ. בתנאי ייצור, המאפיינים המכניים של החומרים נקבעים באמצעות בקרת איכות, שבה נעשה שימוש ב-GOSTs שונים. אומדן של הטרוגניות מתקבל מעיבוד סטטיסטי כאשר תוצאות הבדיקה מסוכמות. דגימות צריכות להיות רבות ולחתוך מעיצוב ספציפי. שיטה זו להשגת מאפיינים טכנולוגיים נחשבת לעמלנית למדי.
שיטה אקוסטית
שיטות אקוסטיות על מנת לקבועהמאפיינים המכניים של החומרים והמאפיינים שלהם הם די הרבה, וכולם נבדלים בדרכי הקלט, הקבלה והרישום של תנודות במצבי סינוס ופולסים. נעשה שימוש בשיטות אקוסטיות במחקר, למשל, של חומרי בניין, עובים ומצב המתח שלהם, במהלך גילוי פגמים. המאפיינים המכניים של חומרים מבניים נקבעים גם בשיטות אקוסטיות. מכשירים אקוסטיים אלקטרוניים רבים כבר מפותחים וייצור המוני, המאפשרים הקלטה של גלים אלסטיים, פרמטרי התפשטותם הן במצב סינוסואיד והן במצב פולס. על בסיסם, המאפיינים המכניים של חוזק החומרים נקבעים. אם נעשה שימוש ברטט אלסטי בעוצמה נמוכה, שיטה זו הופכת בטוחה לחלוטין.
החיסרון של השיטה האקוסטית הואהצורך במגע אקוסטי, שהוא רחוק מתמיד אפשרי. לכן, עבודות אלה אינן פרודוקטיביות במיוחד אם יש צורך להשיג בדחיפות את המאפיינים המכניים של חוזק החומרים. התוצאה מושפעת מאוד ממצב המשטח, הצורות והמידות הגיאומטריות של המוצר הנבדק וכן מהסביבה שבה מבוצעות הבדיקות. כדי להתגבר על קשיים אלה, יש לפתור בעיה ספציפית בשיטה אקוסטית מוגדרת בקפדנות, או להיפך, יש להשתמש בכמה מהם בבת אחת, זה תלוי במצב הספציפי. לדוגמה, פלסטיק מחוזק בזכוכית מתאים היטב למחקר כזה, שכן מהירות ההתפשטות של גלים אלסטיים טובה, ולכן נעשה שימוש נרחב בצלילים מקצה לקצה, כאשר המקלט והפולט ממוקמים על משטחים מנוגדים של הדגימה .
איתור פגמים
שיטות לזיהוי פגמים משמשות לבקרת איכות החומרים בתעשיות שונות. ישנן שיטות לא הרסניות והרסניות. הדברים הבאים אינם הרסניים.
1. כדי לקבוע סדקים על משטחים וחוסר חדירה, הוא משמש זיהוי פגמים מגנטיים. אזורים שיש בהם פגמים כאלה,מאופיין בפיזור שדות. אתה יכול לזהות אותם עם מכשירים מיוחדים או פשוט למרוח שכבה של אבקה מגנטית על פני השטח כולו. במקומות של פגמים מיקום האבקה ישתנה גם במריחה.
2. איתור פגמים מתבצע גם באמצעות אולטרסאונד. אלומת הכיוון תשתקף (תפוזר) בצורה שונה, גם אם יש אי רציפות כלשהן בעומק המדגם.
3. פגמים בחומר מופיעים היטב שיטת מחקר קרינה, המבוסס על ההבדל בקליטת הקרינה על ידי מדיום בעל צפיפות שונה. נעשה שימוש באיתור פגמים בקרני גמא וקרני רנטגן.
4. איתור פגמים כימיים. אם המשטח נחרט בתמיסה חלשהחנקתי, חומצה הידרוכלורית או תערובת שלהם (אקווה רג'יה), ואז במקומות שבהם יש פגמים, מופיעה רשת בצורה של פסים שחורים. ניתן ליישם שיטה שבה מסירים הדפסי גופרית. במקומות שבהם החומר הטרוגני, גופרית צריכה לשנות את צבעה.
שיטות הרסניות
שיטות הרסניות כבר מפורקות כאן חלקית.דגימות נבדקות עבור כיפוף, דחיסה, מתח, כלומר, נעשה שימוש בשיטות הרס סטטי. אם המוצר נבדק על ידי עומסים מחזוריים משתנים על כיפוף השפעה, אזי המאפיינים הדינמיים נקבעים. שיטות מקרוסקופיות מציירות תמונה כללית של מבנה החומר ובנפחים גדולים. לצורך מחקר כזה יש צורך בדגימות מלוטשות במיוחד, הנתונות לחריטה. אז אפשר לזהות את הצורה והסידור של גרגרים, למשל, בפלדה, נוכחות של גבישים עם דפורמציה, סיבים, קונכיות, בועות, סדקים ואי-הומוגניות אחרות של הסגסוגת.
שיטות מיקרוסקופיות נלמדותמיקרו-מבנה והפגמים הקטנים ביותר מתגלים. דגימות טחונות מראש, מלוטשות ואז חרוטות באותו אופן. בדיקה נוספת כוללת שימוש במיקרוסקופים חשמליים ואופטיים וניתוח עקיפה של קרני רנטגן. הבסיס של שיטה זו הוא הפרעה של קרניים המפוזרות על ידי אטומים של חומר. מאפייני החומר נשלטים על ידי ניתוח דפוס עקיפה של קרני רנטגן. המאפיינים המכניים של החומרים קובעים את חוזקם, שהוא הדבר העיקרי לבניית מבנים אמינים ובטוחים בפעולה. לכן, החומר נבדק בקפידה ובשיטות שונות בכל המדינות שהוא מסוגל לקבל מבלי לאבד רמה גבוהה של מאפיינים מכניים.
שיטות בקרה
לבדיקה לא הרסנית שלמאפיינים של חומרים, הבחירה הנכונה של שיטות יעילות היא בעלת חשיבות רבה. המדויקות והמעניינים ביותר בהקשר זה הן שיטות זיהוי הפגמים - בקרת פגמים. כאן יש צורך להכיר ולהבין את ההבדלים בין שיטות ליישום שיטות זיהוי פגמים לבין שיטות לקביעת מאפיינים פיזיים ומכאניים, שכן הן שונות זו מזו באופן מהותי. אם האחרונים מבוססים על בקרת פרמטרים פיזיקליים ומתאם לאחר מכן עם המאפיינים המכניים של החומר, אזי איתור הפגמים מבוסס על המרה ישירה של קרינה המשתקפת מפגם או עוברת דרך סביבה מבוקרת.
הדבר הטוב ביותר, כמובן, הוא שליטה מורכבת.המורכבות טמונה בקביעת הפרמטרים הפיזיקליים האופטימליים, שניתן להשתמש בהם כדי לזהות את החוזק ומאפיינים פיזיים ומכאניים אחרים של המדגם. כמו כן, במקביל, מפותח מערכת אופטימלית של אמצעים לבקרת פגמים מבניים ולאחר מכן מיושם. ולבסוף, מופיעה הערכה אינטגרלית של החומר הזה: הביצועים שלו נקבעים על ידי מגוון שלם של פרמטרים שעזרו לקבוע שיטות לא הרסניות.
בדיקות מכניות
בדיקות אלו בודקות והמאפיינים המכניים של חומרים מוערכים. סוג זה של שליטה הופיע לפני זמן רב, אך עדיין לא איבד את הרלוונטיות שלו. אפילו חומרי היי-טק מודרניים זוכים לביקורת קשה מצד הצרכנים. וזה מצביע על כך שיש לבצע את הבדיקות בזהירות רבה יותר. כפי שכבר הוזכר, ניתן לחלק מבחנים מכניים לשני סוגים: סטטי ודינמי. הראשונים בודקים את המוצר או המדגם עבור פיתול, מתח, דחיסה, כיפוף, והאחרונים עבור קשיות וחוזק השפעה. ציוד מודרני עוזר לבצע את ההליכים הלא פשוטים האלה באיכות גבוהה ולחשוף את כל המאפיינים התפעוליים של חומר זה.
בדיקת מתיחה יכולה לחשוףההתנגדות של חומר ללחץ מתיחה קבוע או הולך וגובר. השיטה ישנה, בדוקה ומובנת, בשימוש זמן רב מאוד ועדיין נמצא בשימוש נרחב. הדוגמה נמתחת לאורך ציר האורך באמצעות מתקן במכונת הבדיקה. קצב המתיחה של המדגם הוא קבוע, העומס נמדד על ידי חיישן מיוחד. במקביל, מנוטרת ההתארכות, כמו גם עמידתה בעומס המופעל. התוצאות של בדיקות כאלה שימושיות ביותר אם יש ליצור עיצובים חדשים, מכיוון שאף אחד עדיין לא יודע איך הם יתנהגו תחת עומס. רק זיהוי כל הפרמטרים של גמישות החומר יכול להציע. מתח מרבי - חוזק התפוקה הופך את ההגדרה של העומס המרבי שחומר נתון יכול לעמוד בו. זה יעזור לחשב את מרווח הבטיחות.
בדיקת קשיות
קשיחות החומר מחושבת מודולוגְמִישׁוּת. השילוב של נזילות וקשיות עוזר לקבוע את גמישות החומר. אם התהליך הטכנולוגי מכיל פעולות כגון גזירה, גלגול, לחיצה, אז זה פשוט הכרחי לדעת את גודל העיוות הפלסטי האפשרי. עם פלסטיות גבוהה, החומר יוכל לקבל כל צורה תחת העומס המתאים. בדיקת דחיסה יכולה לשמש גם כשיטה לקביעת מרווח הבטיחות. במיוחד אם החומר שביר.
קשיות נבדקת באמצעות מזהה, אשרעשוי מחומר הרבה יותר קשה. לרוב, בדיקה זו מתבצעת לפי שיטת ברינל (לוחצים כדור פנימה), ויקרס (מזהה בצורת פירמידה) או רוקוול (משתמשים בקונוס). מזהה נלחץ לתוך פני החומר בכוח מסוים למשך פרק זמן מסוים, ולאחר מכן חוקרים את ההטבעה שנותרה על המדגם. ישנן בדיקות אחרות בשימוש נרחב למדי: לחוזק השפעה, למשל, כאשר ההתנגדות של חומר מוערכת ברגע שהופעל עומס.
