For at evaluere produkters ydeevneegenskaber og bestemme de fysiske og mekaniske egenskaber af materialer, bruges forskellige instruktioner, GOST'er og andre regulatoriske og rådgivende dokumenter. Metoder til testning af destruktion af en hel serie af produkter eller prøver af samme type materiale anbefales også. Dette er ikke en særlig økonomisk metode, men den er effektiv.
Definition af karakteristika
De vigtigste egenskaber ved materialers mekaniske egenskaber er som følger.
1. Trækstyrke eller trækstyrke - den spændingskraft, der er fikseret ved den højeste belastning før ødelæggelsen af prøven. De mekaniske egenskaber ved materialers styrke og plasticitet beskriver faste stoffers egenskaber til at modstå irreversible ændringer i form og ødelæggelse under påvirkning af ydre belastninger.
2. Den betingede flydespænding er spændingen, når den resterende tøjning når 0,2 % af prøvelængden. Dette erden mindste belastning, mens prøven fortsætter med at deformere uden en mærkbar stigning i spændingen.
3. Grænsen for langtidsstyrke kaldes den største spænding ved en given temperatur, der forårsager ødelæggelsen af prøven i en vis tid. Bestemmelsen af materialers mekaniske egenskaber fokuserer på de ultimative enheder af langtidsstyrke - ødelæggelse sker ved 7.000 grader Celsius på 100 timer.
4. Den betingede krybegrænse er den spænding, der ved en given temperatur i en vis tid i prøven forårsager en given forlængelse, såvel som krybehastigheden. Grænsen er deformationen af metallet i 100 timer ved 7.000 grader Celsius med 0,2%. Krybning er en vis hastighed af deformation af metaller under konstant belastning og høj temperatur i lang tid. Varmemodstand er et materiales modstand mod brud og krybning.
5. Træthedsgrænsen er den højeste værdi af cyklusspændingen, når der ikke opstår træthedsfejl. Antallet af læssecyklusser kan være givet eller vilkårligt, afhængigt af hvordan den mekaniske test af materialer er planlagt. Mekaniske egenskaber omfatter træthed og udholdenhed af materialet. Under påvirkning af belastninger i cyklussen ophobes skader, der dannes revner, hvilket fører til ødelæggelse. Dette er træthed. Og træthedsmodstandsegenskaben er udholdenhed.
Stræk og krymp
Materialer brugt i teknikpraksis er opdelt i to grupper. Den første er plastik, for hvis ødelæggelse skal forekomme betydelige resterende deformationer, den anden er skør, kollapser ved meget små deformationer. Naturligvis er en sådan opdeling meget vilkårlig, fordi hvert materiale, afhængigt af de skabte betingelser, kan opføre sig både som skørt og som duktilt. Det afhænger af arten af spændingstilstanden, temperatur, belastningshastighed og andre faktorer.
De mekaniske egenskaber af materialer i spænding og kompression er veltalende for både duktile og skøre. Eksempelvis testes blødt stål i træk, mens støbejern testes i kompression. Støbejern er skørt, stål er duktilt. Skøre materialer har større trykstyrke, mens trækdeformation er værre. Plast har omtrent de samme mekaniske egenskaber som materialer i kompression og spænding. Deres tærskel bestemmes dog stadig ved strækning. Det er disse metoder, der mere nøjagtigt kan bestemme materialers mekaniske egenskaber. Spændings- og kompressionsdiagrammet er vist i illustrationerne til denne artikel.
Skrøbelighed og plasticitet
Hvad er plasticitet og skrøbelighed? Den første er evnen til ikke at kollapse og modtage resterende deformationer i store mængder. Denne egenskab er afgørende for de vigtigste teknologiske operationer. Bøjning, tegning, tegning, stempling og mange andre operationer afhænger af plasticitetens egenskaber. Duktile materialer omfatter udglødet kobber, messing, aluminium, blødt stål, guld og lignende. Meget mindre duktil bronzeog dural. Næsten alt legeret stål er meget svagt duktilt.
Plastmaterialernes styrkeegenskaber sammenlignes med flydespændingen, som vil blive diskuteret nedenfor. Egenskaberne for skørhed og plasticitet er stærkt påvirket af temperatur og belastningshastighed. Hurtig spænding gør materialet sprødt, mens langsom spænding gør det duktilt. For eksempel er glas et sprødt materiale, men det kan modstå en langvarig belastning, hvis temperaturen er normal, det vil sige, at det viser plasticitetens egenskaber. Og blødt stål er sejt, men under stødbelastning fremstår det som et sprødt materiale.
Variationsmetode
Fysisk-mekaniske egenskaber af materialer bestemmes af excitation af langsgående, bøjning, vridning og andre, endnu mere komplekse typer af vibrationer, og afhængigt af størrelsen af prøverne, former, typer af modtager og exciter, metoder af fastgørelse og skemaer for påføring af dynamiske belastninger. Store produkter er også genstand for test ved hjælp af denne metode, hvis anvendelsesmetoden i metoderne til påføring af belastningen, excitation af vibrationer og registrering af dem ændres væsentligt. Den samme metode bruges til at bestemme de mekaniske egenskaber af materialer, når det er nødvendigt at vurdere stivheden af store strukturer. Denne metode bruges dog ikke til lokal bestemmelse af materialeegenskaber i et produkt. Den praktiske anvendelse af teknikken er kun mulig, når de geometriske dimensioner og tæthed er kendt, når det er muligt at fastgøre produktet på understøtninger og påprodukt - omformere, visse temperaturforhold er nødvendige osv.
For eksempel, når der ændres temperaturregimer, sker der en eller anden ændring, de mekaniske egenskaber af materialer bliver anderledes, når de opvarmes. Næsten alle kroppe udvider sig under disse forhold, hvilket påvirker deres struktur. Ethvert legeme har visse mekaniske egenskaber af de materialer, det er sammensat af. Hvis disse egenskaber ikke ændrer sig i alle retninger og forbliver de samme, kaldes en sådan krop isotropisk. Hvis de fysiske og mekaniske egenskaber af materialer ændres - anisotropisk. Sidstnævnte er et karakteristisk træk ved næsten alle materialer, bare i forskellig udstrækning. Men der er for eksempel stål, hvor anisotropien er meget ubetydelig. Det er mest udt alt i sådanne naturlige materialer som træ. Under produktionsforhold bestemmes materialernes mekaniske egenskaber gennem kvalitetskontrol, hvor forskellige GOST'er bruges. Et estimat af heterogenitet opnås fra statistisk behandling, når testresultaterne opsummeres. Prøver skal være talrige og skåret ud fra et specifikt design. Denne metode til at opnå teknologiske karakteristika anses for at være ret besværlig.
Akustisk metode
Der er en masse akustiske metoder til at bestemme materialers mekaniske egenskaber og deres egenskaber, og de adskiller sig alle i måderne til input, modtagelse og registrering af oscillationer i sinusformede og pulserede tilstande. Akustiske metoder anvendes i undersøgelsen af f.eks. byggematerialer, deres tykkelse og spændingstilstand under fejldetektion. De mekaniske egenskaber af strukturelle materialer bestemmes også ved hjælp af akustiske metoder. Talrige forskellige elektroniske akustiske enheder er allerede ved at blive udviklet og masseproduceret, som tillader optagelse af elastiske bølger, deres udbredelsesparametre både i sinusformede og pulserede tilstande. På deres grundlag bestemmes de mekaniske egenskaber for styrken af materialer. Hvis der anvendes elastiske svingninger med lav intensitet, bliver denne metode absolut sikker.
Ulempen ved den akustiske metode er behovet for akustisk kontakt, hvilket ikke altid er muligt. Derfor er disse værker ikke særlig produktive, hvis det er nødvendigt hurtigt at opnå de mekaniske egenskaber for materialernes styrke. Resultatet er i høj grad påvirket af overfladens tilstand, de geometriske former og dimensioner af det undersøgte produkt, samt miljøet, hvor testene udføres. For at overvinde disse vanskeligheder skal et specifikt problem løses ved en strengt defineret akustisk metode, eller tværtimod skal flere af dem bruges på én gang, det afhænger af den specifikke situation. For eksempel egner glasfiber sig godt til en sådan undersøgelse, da udbredelseshastigheden af elastiske bølger er god, og derfor er ende-til-ende-sounding meget brugt, når modtageren og senderen er placeret på modsatte overflader af prøven.
Defektoskopi
Defektoskopi-metoder bruges til at kontrollere kvaliteten af materialer i forskellige industrier. Der er ikke-destruktive og destruktive metoder. Ikke-destruktiv omfatter følgende.
1. Magnetisk fejldetektion bruges til at bestemme overfladerevner og manglende gennemtrængning. Områder, der har sådanne defekter, er karakteriseret ved herreløse marker. Du kan opdage dem med specielle enheder eller blot påføre et lag magnetisk pulver over hele overfladen. På steder med defekter vil placeringen af pulveret ændre sig, selv når det påføres.
2. Defektoskopi udføres også ved hjælp af ultralyd. Retningsstrålen vil blive reflekteret (spredt) anderledes, selvom der er nogen diskontinuiteter dybt inde i prøven.
3. Defekter i materialet er godt vist af strålingsmetoden til forskning, baseret på forskellen i absorption af stråling af et medium med forskellig tæthed. Gamma-fejldetektion og røntgen anvendes.
4. Detektion af kemisk fejl. Hvis overfladen er ætset med en svag opløsning af salpetersyre, s altsyre eller en blanding af dem (aqua regia), så på steder, hvor der er defekter, vises et netværk i form af sorte striber. Du kan anvende en metode, hvor svovltryk fjernes. På steder, hvor materialet er inhomogent, bør svovl ændre farve.
Destruktive metoder
Destruktive metoder er allerede delvist demonteret her. Prøver testes for bøjning, kompression, spænding, det vil sige, at der anvendes statiske destruktive metoder. Hvis produkteter testet med variable cykliske belastninger på stødbøjning - dynamiske egenskaber bestemmes. Makroskopiske metoder tegner et generelt billede af materialets struktur og i store volumener. Til en sådan undersøgelse er der brug for specielt polerede prøver, som udsættes for ætsning. Så det er muligt at identificere formen og arrangementet af korn, for eksempel i stål, tilstedeværelsen af krystaller med deformation, fibre, skaller, bobler, revner og andre uhomogeniteter i legeringen.
Mikroskopiske metoder studerer mikrostrukturen og afslører de mindste defekter. Prøver er foreløbigt slebet, poleret og derefter ætset på samme måde. Yderligere test involverer brugen af elektriske og optiske mikroskoper og røntgendiffraktionsanalyse. Grundlaget for denne metode er interferensen af stråler, der er spredt af et stofs atomer. Materialets egenskaber styres ved at analysere røntgendiffraktionsmønsteret. Materialernes mekaniske egenskaber bestemmer deres styrke, hvilket er det vigtigste for bygningskonstruktioner, der er pålidelige og sikre i drift. Derfor er materialet testet omhyggeligt og med forskellige metoder under alle forhold, som det er i stand til at acceptere uden at miste et højt niveau af mekaniske egenskaber.
Kontrolmetoder
For at udføre ikke-destruktiv test af materialers egenskaber er det rigtige valg af effektive metoder af stor betydning. De mest nøjagtige og interessante i denne henseende er metoderne til fejldetektion - defektkontrol. Her er det nødvendigt at kende og forstå forskellene mellem metoder til implementering af fejldetektionsmetoder og metoder til bestemmelse af den fysiskemekaniske egenskaber, da de er fundament alt forskellige fra hinanden. Hvis sidstnævnte er baseret på kontrol af fysiske parametre og deres efterfølgende korrelation med materialets mekaniske egenskaber, så er fejldetektion baseret på den direkte omdannelse af stråling, der reflekteres fra en defekt eller passerer gennem et kontrolleret miljø.
Det bedste er selvfølgelig kompleks kontrol. Kompleksiteten ligger i bestemmelsen af de optimale fysiske parametre, som kan bruges til at identificere prøvens styrke og andre fysiske og mekaniske egenskaber. Og samtidig udvikles og implementeres et optim alt sæt midler til at kontrollere strukturelle defekter. Og endelig vises en integreret vurdering af dette materiale: dets ydeevne er bestemt af en lang række parametre, der hjalp med at bestemme ikke-destruktive metoder.
Mekanisk test
Mekaniske egenskaber af materialer testes og evalueres ved hjælp af disse tests. Denne type kontrol dukkede op for længe siden, men har stadig ikke mistet sin relevans. Selv moderne højteknologiske materialer bliver ofte og hårdt kritiseret af forbrugerne. Og det tyder på, at undersøgelserne bør udføres mere omhyggeligt. Som allerede nævnt kan mekaniske tests opdeles i to typer: statisk og dynamisk. Førstnævnte kontrollerer produktet eller prøven for vridning, spænding, kompression, bøjning, og sidstnævnte for hårdhed og slagstyrke. Moderne udstyr hjælper med at udføre disse ikke alt for simple procedurer med høj kvalitet og til at identificere alle driftsproblemer.egenskaber ved dette materiale.
Spændingstest kan afsløre et materiales modstandsdygtighed over for virkningerne af påført konstant eller stigende trækspænding. Metoden er gammel, afprøvet og forståelig, brugt i meget lang tid og er stadig meget brugt. Prøven strækkes langs den langsgående akse ved hjælp af en fikstur i testmaskinen. Prøvens trækhastighed er konstant, belastningen måles af en speciel sensor. Samtidig overvåges forlængelsen, såvel som dens overholdelse af den påførte belastning. Resultaterne af sådanne test er yderst nyttige, hvis der skal laves nye designs, da ingen endnu ved, hvordan de vil opføre sig under belastning. Kun identifikation af alle parametre for materialets elasticitet kan antyde. Maksimal spænding - flydespændingen gør definitionen af den maksimale belastning, som et givet materiale kan modstå. Dette hjælper med at beregne sikkerhedsmarginen.
Hårdhedstest
Stivheden af materialet beregnes ud fra elasticitetsmodulet. Kombinationen af flydende og hårdhed er med til at bestemme materialets elasticitet. Hvis den teknologiske proces indeholder sådanne operationer som broaching, rulning, presning, er det simpelthen nødvendigt at kende størrelsen af mulig plastisk deformation. Med høj plasticitet vil materialet være i stand til at tage enhver form under den passende belastning. En kompressionstest kan også tjene som en metode til at bestemme sikkerhedsmarginen. Især hvis materialet er skrøbeligt.
Hårdhed er testet medIdentator, som er lavet af et meget hårdere materiale. Oftest udføres denne test efter Brinell-metoden (en bold presses ind), Vickers (en pyramideformet identer) eller Rockwell (en kegle bruges). En identifikator presses ind i overfladen af materialet med en vis kraft i et vist tidsrum, og derefter studeres det tilbageværende aftryk på prøven. Der er andre temmelig udbredte tests: for slagstyrke, for eksempel, når et materiales modstand vurderes i det øjeblik, hvor en belastning påføres.
