24.10. Испытание металлов на сжатие

Суть метода: образец подвергается одноосному сжатию в широком интервале температур.

В результате испытаний на сжатие определяют:

- модуль упругости, Е МПа (кгс/мм²);

- предел упругости _п.у, МПа (кгс/мм²);

- физический предел текучести, , МПа (кгс/мм²);

- условный предел текучести _0,2, МПа (кгс/мм²);

- предел прочности , МПа (кгс/мм²).

Модуль упругости при сжатии – отношение нормального напряжения к вызванной им линейной деформации.

Предел упругости при сжатии – напряжение, при котором относительная остаточная деформация (укорочение) образца достигает 0,05 % от первоначальной расчетной высоты образца.

Физический предел текучести при сжатии – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения сжимающей нагрузки.

Условный предел текучести при сжатии – напряжение, при котором относительная остаточная деформация (укорочение) образца достигает 0,2 % от первоначальной расчетной высоты образца.

Предел прочности при сжатии – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению.

Для испытаний на сжатие используются цилиндрические образцы двух типов:

-с гладкими торцами диаметром от 10 до 30 мм и высотой от 30 до 90 мм (для определения предела упругости) и высотой 160 мм (для определения модуля упругости)

-торцевыми вытачками с диаметром образцов от 10 до 30 мм (для построения кривой упрочнения).

Требования к аппаратуре, образцам, подготовке и проведению испытаний металлов на сжатие при комнатной температуре приведены в ГОСТ 25.50380.

В качестве испытательных машин применяются машины всех систем, отвечающие требованиям ГОСТ 28840-9074 и ГОСТ 890573.

При проведении испытаний на сжатие испытательные машины должны быть оснащены преобразователем силы и тензометром или преобразователем силы и перемещений с самопишущим прибором.

При этом класс точности тензометров должен быть 1 по ГОСТ 1895673.

Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для испытаний на сжатие приведены в ГОСТ 756497.

Подготовка и методика проведения испытаний на сжатие при комнатной температуре изложены в ГОСТе 25.50380. Для испытаний на сжатие при низких и высоких температурах используются специальные приспособления, позволяющие производить нагрев или охлаждение образцов. При нагреве образцов необходимо давать выдержку при температуре испытания, позволяющую обеспечить стабильность структуры.

24.11. Испытание на кручение

Испытание на кручение используется для оценки металла валов или проволоки, а также для определения механических характеристик прочности и пластичности высокопрочных металлов.

Суть метода: один конец образца закрепляют неподвижно, а к другому концу прикладывают пару сил в плоскости, перпендикулярной к оси образца, что вызывает крутящий момент М  F/d, где F  действующая сила, МПа (кгс/мм), d  диаметр образца, мм.

При кручении все поперечные сечения образца сдвигаются (поворачиваются) вокруг общей оси по отношению к закрепленному сечению. Этот сдвиг увеличивается с увеличением расстояния от места закрепления, причем линии, параллельные оси образца, переходят в винтовые.

По результатам испытания образцов на кручение определяют следующие характеристики:

- модуль сдвига G, МПа (кгс/мм²);

- предел текучести при кручении _0,3, МПа (кгс/мм²);

- условный предел прочности при кручении _пч, МПа (кгс/мм²);

- истинный предел прочности при кручении _к, МПа (кгс/мм²);

- максимальный остаточный сдвиг при кручении _max, рад;

- характер разрушения при кручении: срез или отрыв.

Модуль сдвига – отношение касательного напряжения к вызванной им условной деформации.

Предел текучести при кручении  касательное напряжение, при котором образец получает остаточный сдвиг, равный 0,3 %.

Условный предел прочности при кручении  касательное напряжение, равное отношению наибольшего момента при кручении, предшествующего разрушению, к полярному моменту сопротивления сечения образца.

Истинный предел прочности при кручении  наибольшее истинное касательное напряжение при разрушении образца.

Максимальный остаточный сдвиг при кручении  максимальная угловая деформация в точке на поверхности образца в момент разрушения.

Характер разрушения при кручении: срез  разрушение от касательных напряжений, отрыв – разрушение от растягивающих напряжений.

Для испытаний на кручение может быть использована испытательная машина, которая обеспечивает:

- свободное кручение образцов;

- плавность статического нагружения;

- свободное перемещение одного из захватов вдоль оси образца;

- измерение нагрузки с помощью силоизмерителя;

- измерение угла закручивания.

Требования к испытательному оборудованию, образцам, подготовке и проведению испытаний металлов при комнатной температуре приведены в ГОСТ 356580.

Для испытаний на кручение используют цилиндрические образцы с диаметром рабочей части 10 мм и длиной рабочей части 50 и 100 мм с головками на концах для закрепления в захватах испытательной машины. Допускаются испытания образцов и изделий, пропорциональных стандартным, а также трубчатых образцов. Форма и размеры головок образцов зависят от способа крепления образцов в захватах испытательной машины.

Для испытания на кручение металлов при низких и высоких температурах используются специальные приспособления, позволяющие осуществлять нагрев или охлаждение образцов. При нагреве образцов необходимо давать выдержку при температуре испытания, обеспечивающую стабильность структуры.