Испытания металла

Различают два вида испытания металла: статические, проводимые под действием постоянной или медленно возрастающей нагрузки, и динамические, проводимые под действием ударных или иных быстро изменяющихся нагрузки сопровождающихся большими силами инерции движущихся масс. К первому виду относится большинство проводимых в заводской практике методов испытаний: на прочность, твердость, ползучесть и другие; ко второму — испытания на ударную вязкость. Испытание материалов на прочность проводят на специальных разрывных машинах типов ИМ-4Р, ИМ-12А. Закрепив образец в машине, начинают испытание металла на прочность (на разрыв), подвергая его растягивающим усилиям.

Специальный прибор, установленный на машине, записывает процесс испытания образца в виде диаграммы растяжения в определенном масштабе. Испытания продолжают до разрушения (разрыва) абразива. Чем пластичнее металл, тем дольше сопротивляется он разрушению при растяжении и наоборот. Ha диаграмме растяжения по оси абсцисс откладывается удлинение образца в мм под действием растягивающей нагрузки, а по оси ординат — Напряжение, создаваемое машиной и приводящее разрыву образца. В начале испытания под действием относительно небольшой нагрузки величина деформации изменяется но прямолинейному закону. Под деформацией понимают изменение длины и формы испытуемого образца под действием приложенной внешней силы (нагрузки). 

Проводим экспертизу цинкового покрытия профлиста, оценка и определение толщины цинкового покрытия на соответствие ГОСТ.

Химические испытания металлов

Методы химических испытаний применяют для того, чтобы определить состав металла, его качество и пр. В ходе таких испытаний обычно выявляется наличие ненужных и нежелательных примесей, а также количество легирующих примесей.

Химические испытания также помогают получить оценку стойкости металла к воздействию разных реагентов.

Один из видов таких испытаний – это селективное воздействие определенными химическими растворами. Это помогает определить такие показатели, как пористость, количество включений, сегрегации и прочее.

Испытания методом контактных отпечатков необходимы для определения уровня содержания в металле фосфора и серы.

Сезонное растрескивание металла определяется с помощью специальных растворов, воздействию которых подвергается материал. Проводится и ряд других испытаний.

Механические испытания металлов

Механические испытания металлов — это определение механических свойств металлических сплавов (для краткости — металлов), их способности выдерживать разного рода нагрузки в определенных пределах. По характеру действия на металл нагрузки, а соответственно, и испытания разделяют на статические (растяжение, сжатие, изгиб, кручение), динамические (ударные — ударная вязкость, твердость), усталостные (многократные циклические нагружения), длительные (воздействие атмосферных сред, ползучесть, релаксация) и специальные. Из всего многообразия испытаний основными являются испытания на растяжение, твердость, удар, изгиб и некоторые другие.

При испытаниях металлов на растяжение используют унифицированные образцы и специальные машины. В процессе испытаний по мере нарастания усилия все изменения, происходящие с металлическим образцом, фиксируются в виде диаграммы (рис. 2.5) с координатами: нагрузка по оси ординат и удлинение по оси абсцисс. С помощью диаграммы определяют предел пропорциональности апц, предел текучести ат, максимальное усилие — временное сопротивление aD и разрыв. Предел пропорциональности — это наибольшее напряжение (отношение усилия к площади сечения образца), до которого сохраняется прямая пропорциональность между напряжением и деформацией, когда образец упруго деформируется пропорционально нагрузке, т.е. во сколько раз увеличивается нагрузка, во столько же раз увеличивается удлинение. Если нагрузку снять, то длина образца вернется к начальной или увеличится незначительно (на 0,03... 0,001 %), определяя предел упругости.

Предел текучести — это напряжение, при котором образец деформируется (удлиняется) без заметного увеличения растягивающей нагрузки (горизонтальная площадка на диаграмме). Если снять нагрузку, то длина образца практически не уменьшится. При дальнейшем увеличении нагрузки на образец создается напряжение, которое соответствует наибольшей нагрузке на растяжение, предшествующей разрушению образца, называемое временным сопротивлением ав (пределом прочности при растяжении). Далее удлинение образца увеличивается, образуется шейка, по которой образец разрывается.

Диаграмма растяжения дает возможность судить о способности металла деформироваться (растягиваться), не разрушаясь, т.е. харастеризует его пластические свойства, которые можно выразить также относительным удлинением и сужением образца в момент разрыва (оба параметра выражают в процентах).

Относительное удлинение — это отношение приращения длины образца в момент перед разрывом к первоначальной его длине. Относительное сужение — это отношение уменьшения площади поперечного сечения шейки образца в месте его разрыва к первоначальной площади поперечного сечения образца.

Испытание на твердость — простой и быстрый способ проверки прочности металлического материала (далее для краткости металла) в условиях сложнонапряженного состояния. В производстве наиболее широко применяют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также некоторые другие. Поверхностные слои испытуемого металла не должны иметь поверхностных дефектов (трещин, царапин и др.).

Суть способа определения твердости методом Бринелля (твердость НВ) заключается во вдавливании стального закаленного шарика в испытуемый образец (изделие) при заданном режиме (величина нагрузки, продолжительность нагружения). После окончания испытания определяют площадь отпечатка (лунки) от шарика и вычисляют отношение величины усилия, с которым вдавливался шарик, к площади отпечатка в испытуемом образце (изделии).

Учитывая по опыту предполагаемую твердость испытуемого образца, применяют шарики разных диаметров (2,5; 5 и 10 мм) и нагрузки 0,6...30 кН (62,5...3 000 кгс). На практике используют таблицы перевода диаметра отпечатка в число твёрдости НВ. Данный способ определения твердости имеет ряд недостатков: отпечаток шарика повреждает поверхность изделия; сравнительно велико время измерения твердости; невозможно измерить твердость изделий, соизмеримую с твердостью шарика (шарик деформируется); затруднительно измерить твердость тонких и мелких изделий (происходит их деформация). В чертежах и технической документации твердость по Бринеллю обозначают НВ.

Испытания материалов необходимы для создания надежных машин, способных длительное время работать без поломок и аварий в чрезвычайно тяжелых условиях. Это винты самолетов и вертолетов, роторы турбин, детали ракет, паропроводы, паровые котлы и другое оборудование.

Для устройств, работающих в иных условиях, проводят специфические испытания, подтверждающие их высокую надежность и работоспособность.