Методы и средства измерений

Предел   текучести   (условный)   σ0,2   н-  напряжение,   при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины образца.

Предел прочности (временное сопротивление) σВ   - напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке РВ, предшествующей разрушению образца.

Относительное удлинение δ -отношение абсолютного удлинения, т. е. приращения расчетной длины образца после разрыва (lk — l0), к его первоначальной расчетной длине l0, выраженное в процентах.

Относительное сужение ψ называется отношение абсолютною сужения, т. е. уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва (F0 — Fк) к первоначальной площади его поперечного сечения F0, выраженное в процентах.

Относительным удлинением и сужением характеризуется пластичность металла.

10.М и ср исп мех св-в материалов. Исп на тв, микротв и удар вязкость.

В зависимости от способа приложения нагрузки методы испытания механических свойств металлов делят на 3 группы:

      Статистические, когда нагрузка возрастает медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, твердость);

      Динамические, когда нагрузка возрастает с большой скоростью, ударно (испытание на удар);

      Испытания при повторно-переменных нагрузках, когда она в процессе испытания многократно измеряется по величине или по величине и знаку (испытания на усталость).

Испытание на твердость. Твердостью называется способность металла сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела.

Методы определения твердости — вдавливанием, царапаньем, упругой отдачей, магнитный метод. Наиболее распространенным является метод вдавливания в металл стального шарика, алмазного конуса или алмазной пирамиды.

      вдавливанием шарика (по Бринеллю).

В поверхность испытываемого металла с определенной силой вдавливают стальной закаленный шарик диаметром 10 или 2,5 мм.

      вдавливанием конуса или шарика (по Роквеллу).

В поверхность испытываемого металла вдавливают алмазный конус с углом 120° или стальной закаленный шарик диаметром 1,59 мм. Испытание шариком применяют при определении твердости мягких материалов, а алмазным конусом — при испытании твердых материалов.

      вдавливанием пирамиды (твердость по Виккерсу).

В поверхность металла вдавливают четырехгранную алмазную пирамиду (угол при вершине 136°)

Испытание па микротвердость. Это испытание применяют при определении твердости микроскопически малых объемов металла, например твердости отдельных структурных составляющих сплавов. Микротвердость определяют на специальном приборе, состоящем из механизма нагружения с алмазным наконечником и металлографического микроскопа. Алмаз пирамида вдавл под очень небольшой нагрузкой. Чтобы вычислить твердость пользуются специальными таблицами, в которых для диагоналей отпечатков, определяемых в микронах, даны числа твердости (в Н/м2).

Испытание на удар. При дин исп нагрузка возрастает с большой скоростью. Испытание на удар проводится на маятниковом копре. Надрезанный образец свободно уст на две опоры копра. На него падает массивный маятник. Работа удара, затраченная на излом образца, определяется из разности энергии маятника в положении его до и после удара.

Определение ударной вязкости является наиболее простым и чувствительным способом оценки склонности некоторых Ме к хрупкости при работе в условиях низких температур, называемой хладноломкостью (способностью материала переходить от вязкого к хрупкому разрушению).

Практически хладноломкость определяют при испытании на удар серии образцов при нескольких понижающихся температурах (от комнатной до -100° С). Результаты испытаний изображают в координатах «ударная вязкость - температура испытания». Температура, при которой происходит переход металла от вязкого разрушения к хрупкому, называется критической температурой хрупкости или порогом хладноломкости.

11.М и ср исп мех свойств материалов. Испытание на усталость.

В зависимости от способа приложения нагрузки методы испытания механических свойств металлов делят на 3 группы:

      Статистические, когда нагрузка возрастает медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, твердость);

      Динамические, когда нагрузка возрастает с большой скоростью, ударно (испытание на удар);

      Испытания при повторно-переменных нагрузках, когда она в процессе испытания многократно измеряется по величине или по величине и знаку (испытания на усталость).

Усталостью металла называют разрушение металла под действием повторных или знакопеременных напряжений. Свойство металла выдерживать большое число циклов переменных нагрузок, т. е. противостоять усталости, называют сопротивлением усталости.

Цикл нагрузок может быть: а) симметричным, если напряжения противоположны по знаку и равны: б) асимметричным, если напряжения неодинаковы по величине (хотя и могут иметь одинаковый знак).

Повторно-переменным нагрузкам м подвергаться разл детали: балки, пружины, рельсы, валы и т.д.

При испытании предварительно задается наибольшая продолжительность испытаний на усталость – база испытаний.

В процессе испытаний определяют:

Циклическую     долговечность     (N) -  число      циклов     напряжений, выдержанных нагруженным объектом до усталостного разрушения,

Предел выносливости - величину наибольшего напряжения, которое металл способен выдержать без разрушения до базы испытаний. Величина предела выносливости зависит ряда факторов - состояния поверхности, степени загрязненности металла неметаллическими включениями, структуры металла, формы и размеров образца, наклепа и др.

Разрушение при повторно-переменных нагрузках всегда происходит внезапно и при напряжениях значительно меньшей величины, чем разрушение при действии однократной нагрузки.

Существующие методы испытания металлов на усталость различают по характеру прилагаемой нагрузки и по условиям проведения испытания. Испытания проводятся изгибом, растяжением — сжатием, кручением, при высоких и низких температурах, в условиях коррозии. Наиболее распространенным методом испытания является определение предела выносливости при изгибе вращающегося образца по симметричному циклу(рис). Результаты испытания фиксируются в виде диаграммы(рис), на которой по оси абсцисс откладываются значения числа циклов N, а по оси ординат - напряжение в (Н/м2).

12.Оптический вид и методы неразрушающего контроля.

Определение технического состояния деталей производится с помощью неразрушающего контроля без уменьшения пригодности этих деталей к дальнейшему применению. Неразрушающий контроль подразделяется на 9 видов: оптический, проникающими веществами, магнитный, вихретоковый, акустический, радиационный, электрический, тепловой и радиоволновой.

Оптический вид контроля основывается на регистрации параметров оптического светового излучения, взаимодействующего с контролируемой деталью. Методы:

Визуально-оптический МНК основан на получении первичной ин­формации о состоянии поверхности детали при визуальном наблюде­нии или с помощью оптических приборов. Порог контраст чувствительности глаза 1...5%, в то время как истинный контраст дефектов и деталей 0…20%. Поэтому для расширения диапазона прим приборы в разл опт увеличением. Для увеличения контрастности необх принимать спец меры: очистка поверхности, травление,изм направления освещения.

Опт ср-ва:   - лупы (монокулярные и бинокулярные, с увел от 2 до 10 раз)

- микроскопы ( с кратностью до 100 раз и более)

- эндоскопы – для контроля пов-тей, недост прямому наблюдению.

(гибкие и жесткие, в разл увеличением)

      Разл: ● по величине телесного угла

           ● по углу направления наблюдения

   (пост и перем: вперед, назад, по оси)

Визу-опт метод предн для опр различных дефектов пов-ти, в т.ч. трещин с шириной раскрытия 0,005…0,01 мм и протяженностью 0,1 мм и более.

Достоинство: простота; недостаток: рассм только поверхность.

Интерференционный МНК основан на получении первичной информации о состоянии детали по образованному в плоскости изображе­нию соответствующего распределения интенсивности и фазы оптического (светового) излучения в виде интерференционных полос (свет проходит ч/з деталь или отражается от неё). При этом исп система плоскопар стеклянных пластин. Этот метод позв получить оценку общей геом хар-ки.

Голографический МНК. Основан на регистрации на фотопластине интерференции двух волн: рассеянной (отраженной) и опорной (когерентной с первой, исх непоср от источника с фикс амплитудой и фазой). При этом исп жесткосвязанная виброизолирующая система. На одну и ту же фотопластину запис методом двойной экспозиции две голограммы контролируемой детали:

1)в ненагруженном состоянии

2)в сост ультразв возбуждения, незнач нагрева или под возд внеш нагрузки.

Эти воздействия вызывают деформации в местах наличия поверхностный и подповерхностных дефектов (микрорещин, шлиф прижоги, непроклеи, межкрист коррозия и т.д.)

Т.о. дает информацию не только о поверхностых, но и о приповерхностных дефектах, которые не видны.

13.Вид и методы неразрушающего контроля проникающими веществами.

Определение технического состояния деталей производится с помощью неразрушающего контроля без уменьшения пригодности этих деталей к дальнейшему применению. Неразрушающий контроль подразделяется на 9 видов: оптический, проникающими веществами, магнитный, вихретоковый, акустический, радиационный, электрический, тепловой и радиоволновой.

Вид неразрушающего контроля проникающими веществами, осно­ванный на проникновении веществ (жидкостей или газов) в полости открытых дефектов деталей из любых материалов. Методы:

1.      капиллярные методы, в основу которых положены капиллярные свойства жидкостей, а также смачивание (поглощение) и диффузия

2.      контроль течеисканием - при выявлении сквозных дефектов.

Капиллярные.

b1 – ширина раскрытия; b2 – ширина в глубине.

На поверхность детали 1 наносят проникающую жидкость 2, обл выс смачивающей способностью. Она проникает в полость трещины 3 под действием капиллярного давления P2 = (2Ϭcosθ)/b2, где

Ϭ – поверхностное натяжение на границе жидкость-деталь,

θ – краевой угол смачивания

r2 – радиус мениска r2=b2/2

После удаления излишков жидкости образуется мениск с радиусом

r1=b1/2     и давлением  P1 = (2Ϭcosθ)/b1

b1> b2, поэтому равнодействующая напр вглубь трещины.

Р = Р2-Р1= (2Ϭcosθ)/(1/b2 - 1/b1)

Затем на поверхность наносят пористое вещество 4. Проникающая жидкость вступает в поверхностное взаимод с этим слоем. В микрокапиллярах вещества обр система менисков. Суммарное капиллярное давление превысит давление Р2, жидкость будет подниматься из трещины и заполнять слой в-ва, играющего роль проявителя. Будет обр индикаторный рисунок.

В зав-ти от способа получения первичной инф-ии разл капиллярные МНК:

-яркостный (проник жидк – керосин, проявл в-во – тальк, мел, каолин)

- цветной ( окрашенная проник жидкость)

- люминесцентный или люминесцентно-цветной (исп неокраш или окраш жидк, в добавкой ПАВ, люминисц при УФ освещении)

Эти методы требуют контроля кач-ва дефектоскопических м-лов. Проверка пров не реже 1 раза в 3 месяца с исп контрольных образцов со шлиф или закал трещинами или разборных – пластины, стянут болтом). Проник св-ва оцен по вязкости согласно ТУ.

Перед контролем детали промывают легколетучими растворителями с прим ультразвука и послед сушкой.

Недостатки: большая трудоемкость, длительность, зависимость от шероховатости ( Rz 20, т.е. не ниже 5 класса точности).

Чувствительность 0,001-0,002мм по ширине раскрытия трещины, по глубине 0,01 -0,03 мм, по протяженности 0,1-0,3 мм и выше. Чувствительность можно повысить на 20-40% за счет ультразвук очистки пов-ти и ультразвук метода нанесения проник жидкости.

Течениеискание.  Методы:

- пузырьковый

Деталь погружают в резервуар с жидкостью, обмаз эмульсией нейтрального мыла или мылоподобных ПАВ или созданиют местно­го вакуума под прозрачным колпаком с предварительной обмазкой пенной эмульсией. Далее регистрируют пузырьки пробного газа (воздуха) проникающего ч/з сквозные дефекты при наличии определенного избыточного давления внутри контролируемой детали

- манометрический

Регистр изм показаний мано­метра или вакуумметра, обусл утечкой или проникновением пробного газа (воздуха) через сквозные дефекты контролируемой детали;