Испытания на излом

Испытания на ползучесть.

Испытания на глубокую вытяжку.

Образец листового металла зажимается между двумя кольцами, и в него вдавливается шаровой пуансон. Глубина вдавливания и время до разрушения являются показателями пластичности материала.

В таких испытаниях оценивается совместное влияние длительного приложения нагрузки и повышенной температуры на пластическое поведение материалов при напряжениях, не превышающих предела текучести, определяемого в испытаниях малой длительности. Надежные результаты могут быть получены лишь на оборудовании, обеспечивающем точный контроль за температурой образца и точное измерение очень малых изменений размеров. Длительность испытаний на ползучесть обычно составляет несколько тысяч часов.

Определение твердости.

Твердость чаще всего измеряют методами Роквелла и Бринелля, при которых мерой твердости служит глубина вдавливания «индентора» (наконечника) определенной формы под действием известной нагрузки. На склероскопе Шора твердость определяется по отскоку бойка с алмазным наконечником, падающего с определенной высоты на поверхность образца. Твердость – очень хороший показатель физического состояния металла. По твердости данного металла зачастую можно с уверенностью судить о его внутренней структуре. Испытания на твердость часто берут на вооружение отделы технического контроля на производствах. В тех случаях, когда одной из операций является термообработка, нередко предусматривается сплошной контроль на твердость всей продукции, выходящей с автоматической линии. Такой контроль качества невозможно осуществить другими описанными выше методами механических испытаний.

В таких испытаниях образец с шейкой разрушают резким ударом, а затем излом исследуют под микроскопом, выявляя поры, включения, волосовины, флокены и сегрегацию. Подобные испытания позволяют приблизительно оценить размер зерна, толщину закаленного слоя, глубину цементации или разуглероживания и другие элементы гросс-структуры в сталях.

Важным фактором является влияние термической обработки на механические свойства материалов.

Механические свойства систем должны рассматриваться в комплексе, с учётом конструкции, технологии и условий нагружения.

Существуют следующие виды механических испытаний систем:

• на обнаружение резонансных частот конструкции и проверку отсутствия их в заданном диапазоне;

• на виброустойчивость и вибропрочность;

• на ударную прочность и ударную устойчивость;

• на воздействие одиночных ударов;

• на воздействие линейных ускорений;

• на воздействие акустического шума.

Все механические испытания систем или узлов систем (например, электронных устройств) проводят при нормальных климатических условиях под электрической нагрузкой или без неё. Повышение температуры при испытаниях допускается при условии, что она не превысит значений рабочей температуры среды, заданной в НТД. Способ крепления при механических испытаниях указывается в НТД и программе испытаний с учётом возможных вариантов его расположения при эксплуатации. Исследования показывают, что наибольшее влияние на электронные устройства оказывают сочетания вибрационных нагрузок и одиночных ударов, испытания на остальные механические воздействия являются дополнительными.
Испытания на обнаружение резонансных частот Данный метод используется при разработке новых конструкций узлов и систем перед испытаниями на воздействие вибраций. При увеличении резонансной частоты вибропрочность конструкции увеличивается при прочих равных условиях.

Резонансные частоты систем или их элементов определяются в трёх перпендикулярных направлениях. При определении резонансных частот аппаратура в выключенном состоянии подвергается воздействию гармонической вибрации при пониженных ускорениях (1 ÷ 5)g в диапазоне частот (0,2 ÷ 1,5)fОР, где fОР -расчетная резонансная частота изделия.
Результаты испытаний используют при выборе других методов механических испытаний. Так, если наименьшая резонансная частота изделия fOH>1000 Гц, то из механических испытаний можно исключить испытания на ударопрочность; если fон>2000 Гц -то исключают испытания на удароустойчивость, fOH≥2fB - то исключают испытания на виброустойчивость.

Испытательный стенд — это лабораторное оборудование, которое предназначено для испытаний разнообразных объектов. При данных испытаниях объекты подвергаются действию нагрузок, сопоставимых или превышающих нагрузки в реальных условиях. Целью подобных испытаний является выяснение реакции объекта на специфические условия и предельных значений нагрузки.

Структурно испытательный стенд представляет собой совокупность рабочего поля (плиты, станины или другого устройства для закрепления тестируемого устройства), подсистемы нагрузки образца (вибрационную, электрическую или прочую в зависимости от типа испытаний) и контрольно-измерительной аппаратуры, предназначенной для снятия показателей реакции образца на нагрузку.

Преимуществом испытаний на стенде перед испытаниями в реальных условиях является возможность оценки реакции образца на определённый тип и величину нагрузки при прочих фиксированных параметрах, что позволяет выявить скрытые конструктивные недостатки.

Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции при сохранении параметров после механического воздействия в пределах значений, указанных в ТУ или ПИ на изделии.
Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности системы выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах значений, указанных в ТУ в условиях вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений. Для проверки виброустойчивости выбирают такие параметры испытываемых изделий, по изменению которых можно судить о виброустойчивости, например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала, нестабильность сопротивлений и т.д.

Проведение испытаний на виброустойчивость и вибропрочность. Метод испытаний на фиксированных частотах заключается в последовательном воздействии гармонической вибрации определённой частоты и амплитуды на испытываемую аппаратуру. Структурная схема испытаний имеет: задающий генератор; усилитель; вибратор; изделие; преобразователь; виброизмерительная аппаратура.

При испытаниях методом качающейся частоты вибрации частоту плавно изменяют в заданном диапазоне от нижнего до верхнего значений и обратно при постоянстве заданных параметров вибрации. Таким образом, при испытании методом КЧ любая резонансная частота возбуждается дважды за цикл качания.

Установки с гидравлическим возбуждением весьма эффективны на очень низких частотах (0,01÷1 Гц) с большими значениями возбуждающего усилия до 106 H для изделий большой массы. Виброустановки с механическим возбуждением является низкочастотными. Они используются для испытаний в диапазоне частот от 100 Гц в основном тяжёлых или крупногабаритных изделий массой до 100 кг.

Вибростенд испытательный механический ВИМ-5-50 предназначен для испытаний на вибропрочность и виброустойчивость машиностроительных, электронных, радиотехнических и других изделий массой до 50 кг (при ускорении до 10g). Частотно-регулируемый привод обеспечивает бесступенчатое регулирование частоты вибрации от 5 до 50 Гц. Вибростол - с электромеханическим возбудителем синусоидальных колебаний регулируемой амплитуды перемещения стола от 0 до ± 5 мм.

Вибростенд испытательный механический

Установки с электромагнитным возбуждением, в основном, используются для испытаний на фиксированных частотах 50 и 100 Гц. Достоинство: практически полное отсутствие магнитных полей в зоне испытаний. Недостаток: искажение синусоидальной формы колебаний. Пьезоэлектрические установки работают в области ВЧ больше 1000 Гц при очень малой грузоподъёмности (0,5 ÷ 1 Н).

Ударный стенд работает на принципе торможения предварительно разгоняемого тела (в его состав входят ударная платформа, тормозное устройство и наковальня)., Осуществляет поднятие платформой и свободное падение на наковальню.

Ударный стенд

Наиболее практическое применение в настоящее время находят электродинамические вибрационные установки. Установки с электродинамическим возбуждением отличают широкий диапазон воспроизводимых частот, высокая направленность вибрации, низкий коэффициент нелинейных искажений, небольшие магнитные поля в зоне испытаний. Применение специальной аппаратуры управления позволяет реализовать все основные режимы испытаний. При проведении испытаний для крепления изделий к столу вибростенда используют различные дополнительные приспособления. Требования к ним: крепление изделия должно осуществляться тем же способом, что и при эксплуатации.

Лекция 17