A termékek teljesítményi tulajdonságainak értékeléséhez, valamint az anyagok fizikai és mechanikai jellemzőinek meghatározásához különféle utasításokat, GOST-okat és egyéb szabályozási és tanácsadó dokumentumokat használnak. Javasoljuk továbbá, hogy olyan vizsgálati módszereket alkalmazzanak, amelyek egy egész sorozat termék vagy azonos típusú anyagminták megsemmisítését vizsgálják. Ez nem túl gazdaságos módszer, de hatékony.
A jellemzők meghatározása
Az anyagok mechanikai tulajdonságainak fő jellemzői a következők.
1. Szakítószilárdság vagy szakítószilárdság – az a feszültség, amelyet a minta megsemmisítése előtt a legnagyobb terhelésen rögzítenek. Az anyagok szilárdságának és plaszticitásának mechanikai jellemzői leírják a szilárd anyagok azon tulajdonságait, amelyek ellenállnak a visszafordíthatatlan alakváltozásoknak és a külső terhelés hatására bekövetkező tönkremenetelnek.
2. A feltételes folyáshatár az a feszültség, amikor a maradék alakváltozás eléri a minta hosszának 0,2%-át. Eza legkisebb feszültség, miközben a próbatest tovább deformálódik a feszültség észrevehető növekedése nélkül.
3. A hosszú távú szilárdság határát egy adott hőmérsékleten a legnagyobb igénybevételnek nevezzük, amely a minta meghatározott ideig tartó tönkremenetelét okozza. Az anyagok mechanikai jellemzőinek meghatározása a hosszú távú szilárdság végső mértékegységeire összpontosít – a tönkremenetel 7000 Celsius-fokon 100 óra alatt következik be.
4. A feltételes kúszási határ az a feszültség, amely adott hőmérsékleten adott ideig a mintában adott nyúlást, valamint a kúszási sebességet okoz. A határ a fém deformációja 100 órán keresztül 7000 Celsius fokon 0,2%-kal. A kúszás a fémek bizonyos mértékű deformációja állandó terhelés és magas hőmérséklet mellett hosszú ideig. A hőállóság az anyagnak a töréssel és kúszással szembeni ellenállása.
5. A kifáradási határ a ciklusfeszültség legmagasabb értéke, amikor kifáradási hiba nem következik be. A terhelési ciklusok száma adott vagy tetszőleges lehet, attól függően, hogy az anyagok mechanikai vizsgálatát hogyan tervezzük. A mechanikai jellemzők közé tartozik az anyag kifáradása és tartóssága. A ciklusban lévő terhelés hatására károsodások halmozódnak fel, repedések keletkeznek, amelyek megsemmisítéshez vezetnek. Ez a fáradtság. A fáradással szembeni ellenállás pedig a kitartás.
Nyújtás és zsugorodás
Gépészetben használt anyagokgyakorlat két csoportra osztható. Az első képlékeny, melynek tönkretételéhez jelentős maradó alakváltozásoknak kell megjelenniük, a második rideg, nagyon kis alakváltozásoknál összeomlik. Természetesen egy ilyen felosztás nagyon önkényes, mivel minden anyag a kialakult körülményektől függően ridegként és képlékenyen is viselkedhet. Ez a feszültség állapotától, a hőmérséklettől, az alakváltozási sebességtől és egyéb tényezőktől függ.
Az anyagok mechanikai jellemzői a feszítésben és a tömörítésben egyaránt beszédesek a képlékeny és rideg anyagok tekintetében. Például a lágyacélt feszítésben, míg az öntöttvasat tömörítésben tesztelik. Az öntöttvas törékeny, az acél képlékeny. A rideg anyagok nyomószilárdsága nagyobb, míg a húzó alakváltozás rosszabb. A műanyagok megközelítőleg ugyanolyan mechanikai jellemzőkkel rendelkeznek, mint az anyagok összenyomódásában és húzásában. A küszöbüket azonban továbbra is a nyújtás határozza meg. Ezek a módszerek pontosabban meghatározhatják az anyagok mechanikai jellemzőit. A feszítési és összenyomási diagram a cikk illusztrációiban látható.
Törékenység és plaszticitás
Mi a plaszticitás és a törékenység? Az első az a képesség, hogy nem omlik össze, nagy mennyiségben visszamaradt deformációkat kapva. Ez a tulajdonság meghatározó a legfontosabb technológiai műveleteknél. A hajlítás, húzás, húzás, bélyegzés és sok más művelet a plaszticitás jellemzőitől függ. A képlékeny anyagok közé tartozik a lágyított réz, sárgaréz, alumínium, lágyacél, arany és hasonlók. Sokkal kevésbé képlékeny bronzés dural. Szinte minden ötvözött acél nagyon gyengén képlékeny.
A műanyagok szilárdsági jellemzőit összehasonlítjuk a folyáshatárral, amelyről az alábbiakban lesz szó. A ridegség és a plaszticitás tulajdonságait nagymértékben befolyásolja a hőmérséklet és a terhelési sebesség. A gyors feszítés törékennyé teszi az anyagot, míg a lassú feszítés rugalmassá teszi. Például az üveg rideg anyag, de normális hőmérséklet esetén tartós terhelést is kibír, vagyis a plaszticitás tulajdonságait mutatja. Az enyhe acél pedig képlékeny, de lökésterhelés hatására rideg anyagnak tűnik.
Változatos módszer
Az anyagok fizikai-mechanikai jellemzőit a hosszanti, hajlító, torziós és egyéb, még bonyolultabb típusú rezgések gerjesztése, valamint a minták méretétől függően formák, vevő és gerjesztő típusok, módszerek határozzák meg. rögzítés és dinamikus terhelések alkalmazásának sémája. A nagyméretű termékeket is ezzel a módszerrel tesztelik, ha a terhelés alkalmazásának, a rezgések gerjesztésének és regisztrálásának módjaiban az alkalmazás módja jelentősen megváltozik. Ugyanezt a módszert alkalmazzák az anyagok mechanikai jellemzőinek meghatározására, amikor nagy méretű szerkezetek merevségét kell értékelni. Ezt a módszert azonban nem használják a termék anyagjellemzőinek helyi meghatározására. A technika gyakorlati alkalmazása csak akkor lehetséges, ha a geometriai méretek és a sűrűség ismert, ha lehetséges a termék rögzítése tartókra, ill.termék - konverterek, bizonyos hőmérsékleti feltételek szükségesek stb.
Például a hőmérsékleti rezsimek megváltoztatásakor ilyen vagy olyan változás következik be, az anyagok mechanikai jellemzői hevítéskor eltérőek lesznek. Szinte minden test kitágul ilyen körülmények között, ami befolyásolja szerkezetüket. Bármely testnek megvannak bizonyos mechanikai jellemzői azon anyagok tekintetében, amelyekből áll. Ha ezek a jellemzők nem változnak minden irányban, és ugyanazok maradnak, akkor egy ilyen testet izotrópnak nevezünk. Ha az anyagok fizikai és mechanikai jellemzői megváltoznak - anizotróp. Ez utóbbi szinte minden anyagra jellemző, csak eltérő mértékben. De vannak például acélok, ahol az anizotrópia nagyon jelentéktelen. Ez a legkifejezettebb olyan természetes anyagokban, mint a fa. Gyártási körülmények között az anyagok mechanikai jellemzőit minőség-ellenőrzés útján határozzák meg, ahol különféle GOST-okat használnak. A heterogenitás becslését statisztikai feldolgozásból kapjuk, amikor a vizsgálati eredményeket összegezzük. A mintáknak számosnak kell lenniük, és azokat egy adott tervből kell kivágni. A technológiai jellemzők megszerzésének ez a módszere meglehetősen munkaigényes.
Akusztikus módszer
Nagyon sok akusztikai módszer létezik az anyagok mechanikai tulajdonságainak és jellemzőinek meghatározására, és mindegyik különbözik a szinuszos és impulzus üzemmódú rezgések beviteli, vételi és regisztrálási módjaiban. Akusztikai módszereket alkalmaznak például az építőanyagok, azok vastagságának és feszültségi állapotának vizsgálatakor, a hibaészlelés során. A szerkezeti anyagok mechanikai jellemzőit is akusztikai módszerekkel határozzák meg. Számos különféle elektronikus akusztikus eszköz fejlesztése és sorozatgyártása folyik már, amelyek lehetővé teszik a rugalmas hullámok, azok terjedési paramétereinek rögzítését szinuszos és impulzus üzemmódban egyaránt. Ezek alapján határozzák meg az anyagok szilárdságának mechanikai jellemzőit. Ha alacsony intenzitású rugalmas oszcillációt alkalmazunk, ez a módszer teljesen biztonságossá válik.
Az akusztikus módszer hátránya az akusztikus érintkezés szükségessége, amely nem mindig lehetséges. Ezért ezek a munkák nem túl produktívak, ha sürgősen meg kell szerezni az anyagok szilárdságának mechanikai jellemzőit. Az eredményt nagymértékben befolyásolja a felület állapota, a vizsgált termék geometriai formái és méretei, valamint a környezet, ahol a vizsgálatokat végzik. E nehézségek leküzdéséhez egy adott problémát szigorúan meghatározott akusztikai módszerrel kell megoldani, vagy éppen ellenkezőleg, egyszerre többet kell alkalmazni, ez az adott helyzettől függ. Például az üvegszál kiválóan alkalmas egy ilyen vizsgálatra, mivel a rugalmas hullámok terjedési sebessége jó, és ezért széles körben alkalmazzák a végpontok közötti hangzást, amikor a vevő és az adó a minta ellentétes felületén található.
Defektoszkópia
Defektoszkópiai módszereket használnak az anyagok minőségének ellenőrzésére a különböző iparágakban. Vannak roncsolásmentes és destruktív módszerek. A roncsolásmentes kifejezés a következőket tartalmazza.
1. A mágneses hibaészlelés a felületi repedések és a behatolás hiányának meghatározására szolgál. Az ilyen hibákkal rendelkező területeket kóbor mezők jellemzik. Speciális eszközökkel észlelheti őket, vagy egyszerűen felvihet egy réteg mágneses port a teljes felületre. A hibák helyén a por helye még felhordáskor is megváltozik.
2. A defektoszkópiát ultrahang segítségével is elvégezzük. Az iránynyaláb másképp fog visszaverődni (szórva), még akkor is, ha a minta mélyén bármilyen megszakítás van.
3. Az anyag hibáit jól mutatja a sugárzási kutatási módszer, amely a különböző sűrűségű közeg sugárzáselnyelésének különbségén alapul. Gammahiba-észlelést és röntgensugárzást használnak.
4. Kémiai hibák észlelése. Ha a felületet gyenge salétromsavoldattal, sósavval vagy ezek keverékével (aqua regia) maratják, akkor azokon a helyeken, ahol hibák vannak, fekete csíkok formájában hálózat jelenik meg. Alkalmazhat olyan módszert, amellyel eltávolítják a kénnyomokat. Azokon a helyeken, ahol az anyag inhomogén, a kénnek meg kell változtatnia a színét.
Romboló módszerek
Itt a pusztító módszerek már részben le vannak szerelve. A mintákat hajlításra, összenyomásra, feszítésre vizsgálják, vagyis statikus roncsolásos módszereket alkalmaznak. Ha a termékütési hajlításkor változó ciklikus terhelésekkel tesztelik - meghatározzák a dinamikus tulajdonságokat. A makroszkópos módszerek általános képet rajzolnak az anyag szerkezetéről és nagy mennyiségben. Egy ilyen vizsgálathoz speciálisan polírozott mintákra van szükség, amelyeket maratni kell. Így azonosítható a szemcsék alakja és elrendezése, például az acélban, deformálódó kristályok, szálak, héjak, buborékok, repedések és az ötvözet egyéb inhomogenitásai.
Mikroszkópos módszerek tanulmányozzák a mikrostruktúrát és feltárják a legkisebb hibákat. A mintákat ugyanilyen módon előzetesen csiszolják, polírozzák, majd maratják. A további vizsgálatok elektromos és optikai mikroszkópok, valamint röntgendiffrakciós elemzések alkalmazását foglalják magukban. Ennek a módszernek az alapja az anyag atomjai által szórt sugarak interferenciája. Az anyag jellemzőit a röntgendiffrakciós mintázat elemzésével szabályozzuk. Az anyagok mechanikai jellemzői határozzák meg szilárdságukat, ami a legfontosabb a megbízható és biztonságos működésű épületszerkezeteknél. Ezért az anyagot gondosan és különböző módszerekkel tesztelik minden olyan körülmény között, amelyet a mechanikai jellemzők magas szintű elvesztése nélkül képes elfogadni.
Vezérlési módszerek
Az anyagok jellemzőinek roncsolásmentes vizsgálatához nagyon fontos a hatékony módszerek megfelelő megválasztása. A legpontosabbak és legérdekesebbek ebben a tekintetben a hibafeltáró módszerek - hibaelhárítás. Itt meg kell ismerni és megérteni a különbségeket a hibaészlelési módszerek és a fizikai hibák meghatározására szolgáló módszerek között.mechanikai jellemzői, mivel ezek alapvetően különböznek egymástól. Ha ez utóbbiak a fizikai paraméterek szabályozásán és az anyag mechanikai jellemzőivel való későbbi összefüggésen alapulnak, akkor a hibadetektálás a hibáról visszaverődő vagy ellenőrzött környezetben áthaladó sugárzás közvetlen átalakulásán alapul.
A legjobb dolog természetesen az összetett vezérlés. A komplexitás az optimális fizikai paraméterek meghatározásában rejlik, amelyek segítségével azonosítható a minta szilárdsága és egyéb fizikai és mechanikai jellemzői. Ezzel egyidejűleg kidolgozzák, majd végrehajtják a szerkezeti hibák ellenőrzésére szolgáló optimális eszközkészletet. És végül megjelenik ennek az anyagnak a teljes értékelése: teljesítményét számos paraméter határozza meg, amelyek segítettek meghatározni a roncsolásmentes módszereket.
Mechanikai tesztelés
Ezekkel a tesztekkel teszteljük és értékeljük az anyagok mechanikai tulajdonságait. Ez a fajta vezérlés már régen megjelent, de még mindig nem veszítette el relevanciáját. Még a modern high-tech anyagokat is gyakran és súlyosan kritizálják a fogyasztók. Ez pedig arra utal, hogy a vizsgálatokat körültekintőbben kell elvégezni. Mint már említettük, a mechanikai vizsgálatok két típusra oszthatók: statikusra és dinamikusra. Az előbbiek a terméket vagy a mintát csavarodás, feszültség, összenyomás, hajlítás szempontjából, az utóbbiak pedig a keménységet és az ütési szilárdságot vizsgálják. A modern berendezések segítenek ezeknek a nem túl egyszerű eljárásoknak a minőségi elvégzésében és az összes működési probléma azonosításában.ennek az anyagnak a tulajdonságai.
A feszültségvizsgálat feltárhatja az anyag ellenállását az alkalmazott állandó vagy növekvő húzófeszültség hatásaival szemben. A módszer régi, kipróbált és érthető, nagyon régóta alkalmazzák és még mindig széles körben alkalmazzák. A mintát a hossztengely mentén nyújtják a vizsgálógépben lévő rögzítő segítségével. A minta húzási sebessége állandó, a terhelést speciális érzékelő méri. Ezzel egyidejűleg figyelik a nyúlást, valamint az alkalmazott terhelésnek való megfelelését. Az ilyen tesztek eredményei rendkívül hasznosak, ha új terveket kell készíteni, mivel még senki sem tudja, hogyan viselkednek terhelés alatt. Csak az anyag rugalmasságának összes paraméterének azonosítása adhat javaslatot. Maximális feszültség - a folyáshatár határozza meg azt a maximális terhelést, amelyet egy adott anyag elvisel. Ez segít kiszámítani a biztonsági határt.
Keménységi teszt
Az anyag merevségét a rugalmassági modulusból számítjuk ki. A folyékonyság és a keménység kombinációja segít meghatározni az anyag rugalmasságát. Ha a technológiai folyamat olyan műveleteket tartalmaz, mint a préselés, hengerlés, préselés, akkor egyszerűen ismerni kell a lehetséges képlékeny deformáció nagyságát. A nagy plaszticitásnak köszönhetően az anyag bármilyen formát képes felvenni a megfelelő terhelés mellett. A kompressziós teszt módszerként is szolgálhat a biztonsági határ meghatározására. Főleg, ha az anyag törékeny.
A keménységet a következővel teszteltükAzonosító, ami sokkal keményebb anyagból készült. Ezt a tesztet leggyakrabban Brinell-módszerrel (golyót nyomnak be), Vickers-szel (piramis alakú azonosítóval) vagy Rockwell-lel (kúpot használnak). Az anyag felületébe meghatározott erővel egy azonosítót nyomunk meghatározott ideig, majd a mintán maradó lenyomatot tanulmányozzuk. Vannak más, meglehetősen széles körben használt tesztek is: ütésállóságra, például amikor egy anyag ellenállását a terhelés pillanatában értékelik.
