Механические динамические испытания

Механические динамические испытания – это один из видов разрушающего контроля, при котором объект контроля (ОК) подвергается ударной нагрузке длительностью не более сотых долей секунды со скоростью деформации ≈ 102 с-1. В качестве ОК, в соответствии с требованиями  ГОСТ 9454-78 (черт. 1 – 3), изготавливаются специальные испытательные образцы (рис. 1). Специальные испытательные образцы Стандартный образец представляет собой четырёхгранную призму размерами 10х10х55 мм, где посередине одной из граней выполняется надрез (концентратор). Он может быть  U-образной формы с шириной и глубиной впадины 2 мм и радиусом закругления 1 мм, или V-образной с глубиной 2 мм и радиусом 0,25 мм, либо в виде трещины, нанесённой на специальном стенде 

Основной, а зачастую и единственной, выходной характеристикой, при динамических испытаниях образцов с надрезом, является ударная вязкость (КС), которая зависит от состава металлов и сплавов , а также от их структуры; она определяется отношением:

 КС=К/F0, где К – величина работы, израсходованной на разрушение образца; 

F0 – первоначальная площадь поперечного сечения ОК в месте надреза. 

Размерностью ударной вязкости (КС) является Дж/см2 (кгс×м/см2) и, в зависимости от формы концентратора, она обозначается: KCU, KCV, КСТ (с усталостной трещиной).

Динамические испытания на ударный изгиб регламентируются ГОСТом 9454-78 и проводятся на маятниковых копрах (рис. 2), запас энергии которых не превышает 300 Дж. Маятниковые копраРабочим органом копра является нож (2), закреплённый на тяжёлом маятнике (1) весом Р, свободно качающемся вокруг оси на подвеске длиной l.

На специальные опоры (3) копра устанавливается ОК строго по траектории движения ножа и навстречу ему — гранью, противоположной надрезу (рис. 2). При проведении испытаний на ударный изгиб маятник отклоняется на угол α от вертикали, нож при этом поднимается на высоту h1 от ОК и закрепляется защёлкой. После того, как защёлка будет отпущена, маятник, под собственным весом, в свободном падении, при скорости от 4 до 7 м/с, в зависимости от типа и конструкции копра, нанесёт удар по ОК изогнёт и разрушит его. Продолжая движение после разрушения образца, маятник, за счёт оставшейся энергии, отклонится на угол β и «взлетит» на высоту h2.

Количество работы удара (К) по разрушению ОК определяется разностью потенциальных энергий маятника после его подъёма на высоту h1 и «взлёта» на высоту h2:

К = Р (h1 – h2).

При длине маятника l,  имеем: h1 = l(1 — соsα), h2 = l(1 — соs β), а отсюда

К = Рl(соsβ — соsα). При постоянных Р и l для данного копра, работа рассчитывается по величине углов  α и β. Если у копра угол α фиксирован, то его шкала может быть отградуирована в единицах работы.

Ударные испытания проводятся в разных температурных режимах: как при отрицательных температурах, так и при повышенных. Испытательные образцы для этих испытаний используются такие же, как и при комнатной температуре. 

Испытания образцов на ударный изгиб при температурах от -100 до -269 оС регламентируются ГОСТом 22848-77. Образцы помещаются в криогенную камеру, где в жидком хладагенте при температуре ниже заданной на 2 – 6 оС  их выдерживают в течение 15 мин., после чего извлекают из камеры и не позднее 3 – 5 с. испытывают. Для получения необходимых температур используются различные хладагенты:

  • для температур от -100 до -180 – жидкий азот;
  •        —  <> —                      до -253 – жидкий водород;
  •        —  <> —                      до -269 – жидкий гелий. 

При высокотемпературных испытаниях используется аналогичная методика. Нагрев образцов производится в муфельных печах с перегревом на +3 — +50 оС в соответствии с заданной температурой и, в зависимости от условий, в нейтральной атмосфере.

Для обозначения КС, определённой при высокой или низкой температурах, к индексу ударной вязкости добавляется цифровой температурный индекс , например: KCU+900 , KCV-60  и т.д.

Проведение динамических испытаний является необходимым требованием при выборе материалов, удовлетворяющих условиям их эксплуатации.  

Отправить заявку

Заполните поля для обратной связи.






×