1.2. Требования к горячим испытаниям.
Нагревательные устройства должны обеспечивать равномерный нагрев расчетной длины образца. Рекомендуется, чтобы длина рабочего пространства печи была как минимум в 5 раз больше начальной расчетной длины образца. Точность поддержания температуры зависит от диапазона температур. При испытаниях до 873К точность должна быть не ниже ±3, а при испытаниях от 873К до 1173К- ± 4, от 1173К до 1473К -±6К.
Время выдержки 5-30 минут. Скорость нагрева должна быть минимальна.
При повышенных температурах на свойства многих металлов оказывает сильное влияние окружающая образец среда. В частности, при нагреве, выдержке и в процессе испытания возможно взаимодействие материала образца с газами воздуха. За счет окисления, азотизации или наводороживания механические свойства могут кардинально изменяться.
Поэтому при высоких температурах для испытаний приходится применять вакуумные печи с защитной средой (чаще всего аргоном). Тяги захватов при этом вводят в рабочее пространство печи через специальные устройства- сильфоны, позволяющие захватам перемещаться без разгерметизации внутреннего объема печи (рис. 6 а )
1.3. Низкотемпературные испытания.
Для низкотемпературных испытаний между захватами машины устанавливают сосуд с теплоизолирующими стенками, содержащий охлаждающую жидкость (рис. 6 б).
До 213К в качестве охлаждающей среды используют смесь этилового спирта разных сортов с сухим льдом. Диапазон температур 213-173К получается в смесях чистого этилового спирта с жидким азотом. С помощью жидкого азота можно получить температуру до 77К.
Изменение температуры охлаждающих смесей достигается за счет изменения соотношения компонентов.
Рис. 6. Схемы испытания на растяжение при повышенных (а) и отрицательных температурах (б):
1- подвижный захват; 2-сильфон; 3-криостат с хладагентом; 4- образец; 5- печь; 6- неподвижный захват
1.4. Механические характеристики, получаемые при испытании на растяжение
Механические свойства при растяжении, как и при других статических испытаниях, могут быть разделены на три основные группы: прочностные, пластические и характеристики вязкости.
Рис. 7. Характерные точки на диаграмме растяжения по которым рассчитывают прочностные характеристики.
Большинство стандартных прочностных характеристик рассчитывают по положению определенных точек на диаграмме растяжения, в виде условных растягивающих напряжений.
Для поликристаллов различных металлов и сплавов все многообразие этих кривых при комнатных температурах можно свести в первом приближении к трем типам (рис. 8).
Рис. 8. Типы первичных кривых растяжения
Диаграмма растяжения 1 типа характерна для образов, разрушающихся без заметной пластической деформации. Диаграмма 2 типа получается при растяжении образов, равномерно деформиющихся вплоть до разрушения. Наконец, диаграмма 3 типа характерна для образцов, разрушающихся после образования шейки в результате сосредоточенной деформации.
1.5. Испытания на сжатие
Испытанию на сжатие целесообразно подвергать относительно хрупкие материалы.
Линейность схем напряженного и деформированного состояния при одноосном сжатии и растяжении обусловливает близость характеристик сопротивления малым деформациям одного материала, испытываемого двумя методами. Но после перехода к существенной пластической деформации (при сжатии выше предела текучести) схема одноосного сжатия в реальных испытаниях нарушается, фиксируемые характеристики прочностных свойств уже резко отличаются от определяемых при растяжении. Это связано с трением по опорным поверхностям образца.
Схема испытания на сжатие и геометрия используемых образцов показаны на рис.9.
По мере сжатия, по торцам образца возникают силы трения и образец поэтому приобретает бочкообразность Схема деформирования от однородной меняется к разнообразной.
Уменьшить силы трения можно следующим образом
введением различных смазок и прокладок между поверхностями образца и опорными плитами машины
использованием прокладок и образцов с конической поверхностью на торцах .Углы конусности α подбирают так, чтобы был равен коэффициенту трения
помимо конусности ,в образце. делают центральное отверстие, устраняющее концентрацию напряжений у основания конуса.
Рис.9. Схема (а) и форма образцов (в)
Чем меньше отношение высоты образца к диаметру, тем сильнее контактное трение влияет на результат испытаний. Как показывает опыт , оптимальной для цилиндрического образца является величина отношения h0/dⁿ0 в пределах 1-3.
Характер разрушения сжимаемых образцов зависит от величины контактных сил трения. Если они велики, то обычно наблюдается разрушение путем среза, если они незначительны , то фиксируется разрушение отрывом (рис. 10.).
Рис. 10. Схемы разрушения путем среза (а, б) и отрывом (в) при
испытании на сжатие