Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Организация и технология испытаний

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Испытания материалов

В механических испытаниях различных материалов важно изучить их прочностные характеристики посредством воздействия приложенной нагрузки, которая может быть либо длительной (от действия трения и износа двух разных материалов), либо кратковременной (ударная, циклическая, изменяющаяся по определенному закону) и др.

Испытания на длительную прочность и ползучесть

Длительные испытания служат для изучения поведения материалов при постоянном нагружении в зависимости от температуры и времени.

Различают длительные статические испытания при постоянном и снижающемся напряжении.

Испытания на длительную прочность

При длительных испытаниях деформация образца происходит не за счет управляемого перемещения одного из захватов (траверсы) испытательной машины, как при статическом испытании на растяжение, а в результате постоянного нагружения, которое осуществляют, например, с помощью непосредственно подвешенных грузов или рычажного нагружения.

При этом вследствие процессов ползучести, протекающих с различной интенсивностью в зависимости от времени нагружения, деформация образца увеличивается. Ниже представлены температуры, К, для длительных испытаний различных групп материалов:

Полимеры............................................................................................>300[1]

Нелегированные стали.......................................................................До 650

Низколегированные стали (феррито-перлитная структура)..........820

Высоколегированные стали (ферритная структура).......................920

Высоколегированные стали (аустенитная структура)....................1 020

Высокотемпературные материалы...................................................1 500

При длительных испытаниях определяют важнейшие характеристики. Пределом ограниченной длительной прочности ов/время при данной температуре называют величину постоянной нагрузки, вызывающей разрушение образца через определенное время, отнесенную к его начальному поперечному сечению при комнатной температуре. Если разрушение наступает, например, через 1 000 ч, получают значение предела ограниченной длительной прочности ав/юоо-

Пределом ползучести при испытаниях на длительную прочность называют напряжение, которое вызывает определенную величину деформации за установленное время испытания. При длительных испытаниях на растяжение определяют предел ползучести как предельное напряжение а, индексами у которого являются остаточное удлинение, %, и время, ч.

Пределом скорости ползучести называют напряжение, которое за определенное время вызывает определенную скорость ползучести или скорость деформации. В качестве индекса указывают скорость ползучести, выраженную в 1(Г4 %/ч. Например, при скорости ползучести 5* 10-4 %/ч в интервале между 5...30 ч предел скорости ползучести обозначают 5/юоо-

Для полимерных материалов, кроме того, определяют остаточную деформацию в некоторый момент после разгрузки образца, например остаточную деформацию через 1 мин - SiMHH.

Для выяснения поведения исследуемого материала при данной температуре устанавливают временные зависимости остаточного удлинения при различных нагрузках и изображают их графически. Металлические материалы желательно испытывать в течение 100 тыс. ч, в то время как для полимерных материалов предусматривают выдержку 10 тыс. ч.

По построенным зависимостям деформации от времени испытания определяют, например, время для получения остаточного удлинения 0,2 % или соответствующее разрушению образца и наносят на диаграмму длительных статических испытаний (рис. 7.28). Так получают временные зависимости разрушающих напряжений и напряжений, вызывающих остаточную деформацию 0,2 % (рис. 7.28, верхняя часть).

Диаграмма длительных статических испытаний

Рис. 7.28. Диаграмма длительных статических испытаний:

1 - линия разрушающих напряжений; 2 - линия напряжений, вызывающих удлинение гы = 0,2 %; 3 - кривые зависимости деформации от времени при различных нагрузках

С помощью диаграмм длительных статических испытаний определяют предел ползучести и предел ограниченной длительной прочности путем интер- или экстраполяции.

Экстраполяцию по времени можно проводить, как правило, в пределах одного порядка; значения относительного удлинения и сужения после разрушения при длительных испытаниях не экстраполируют.

На рис. 7.29 представлены временные зависимости разрушающих напряжений для различных полимерных материалов при комнатной температуре в интервале 1СГ2... 104 ч.

На рис. 7.30 показано влияние температуры на поведение специального сорта полиэтилена при длительном нагружении.

Зависимость разрушающих напряжений от времени для различных полимерных материалов

Рис. 7.29. Зависимость разрушающих напряжений от времени для различных полимерных материалов: 1 - GF-UP (упрочненный тканью); 2 - GF-UP (упрочненный волокном); 3 - РММА; 4 - PC;

5 - PYC; 6, 7-PS (вязкий); 8 - РР; 9 - РЕ (HD); 10 - РЕ (ND)

Зависимость разрушающих напряжений полиэтилена от времени при температуре Г, К

Рис. 7.30. Зависимость разрушающих напряжений полиэтилена от времени при температуре Г, К: 1 - 290; 2 - 310; 3 - 330; 4 - 350

Видно, что линии разрушения при длительных выдержках имеют излом при тем более низких напряжениях, чем выше температура испытания. На поведение полимерных материалов при длительном нагружении, кроме того, сильно влияют условия обработки, а также окружающая среда.

Испытания на ползучесть

В случае длительных испытаний при снижающемся (за счет перехода части упругой деформации в пластическую) напряжении образец при определенной температуре подвергают начальной деформации и измеряют постепенное уменьшение напряжения (релаксацию).

При этом получают следующие характеристики:

  • • скорость релаксации напряжений - скорость, с которой уменьшаются напряжения в образце;
  • • сопротивление релаксации напряжений, которое устанавливают при определенной температуре и начальной деформации по истечении определенного времени. Сопротивление релаксации обозначают а с индексом Е / Время, ч (начальная деформация, %).

Например, сопротивление релаксации после 24 ч испытаний при на- чальной деформации 0,3 % следует записать О?/24(0,з)> Н/мм .

Кроме длительных статических испытаний при постоянном и снижающемся напряжении и постоянной температуре, имеется третий вид длительных испытаний, при котором рабочая температура изменяется в зависимости от протекающей деформации.

  • [1] Самая высокая температура меньше или равна максимальной рабочей температуре.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>