Исследования испытания

149. Писаренко Г. С., Свиридовский Ю. М., Борисенко В. А. Установка для исследования характеристик прочности на микрообразцах при температурах до 3300 К.— В кн.: Термопрочность материалов и конструктивных элементов : Материалы V Всесоюз. науч.-техн. совещ. Киев : Наук, думка, 1969, вып. 5, с. 417—421.

151. Писаренко Г. С., Свиридовский Ю. М., Борисенко В. А. Установка для исследования характеристик прочности и кинетики деформирования микрообразцов тугоплавких материалов до 3300 К.— Киев, 1969.— 6 с.— (АН УССР. Ин-т пробл. прочности; Информ. письмо, № 4).

зуб Ю. И. Установка для исследования характеристик прочности металлов в широком диапазоне скоростей деформирования.— Технология и орг. пр-ва, 1973, № 3, с. 82—84.

В главе 9 рассмотрены экспериментальные методы исследования характеристик композиционных материалов и изготовленных из них элементов. Большое внимание уделено статическим испытаниям при одноосном растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге, многоосному нагружению, систематизации программ испытаний, обеспечивающих полное описание свойств композиционных материалов, экспериментальным методам исследования динамических характеристик. В связи с ограниченным объемом книги стандартные экспериментальные методы и соответствующие результаты подробно не проанализированы, однако указана многочисленная литература, содержащая такую информацию.

В главе 9 рассмотрены экспериментальные методы исследования характеристик композиционных материалов и изготовленных из них элементов. Большое внимание уделено статическим испытаниям при одноосном растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге, многоосному нагружению, систематизации программ испытаний, обеспечивающих полное описание свойств композиционных материалов, экспериментальным методам исследования динамических характеристик. В связи с ограниченным объемом книги стандартные экспериментальные методы и соответствующие результаты подробно не проанализированы, однако указана многочисленная литература, содержащая такую информацию.

Методика исследования характеристик сопротивления деформированию и разрушению металла труб при малоцикловом нагру-жении. В настоящее время исследование малоцикловых характеристик конструкционных металлов проводится по разработанной методике с использованием специальных средств и аппаратуры [114, 234]. Широкое применение получает серийно выпускаемая автоматическая испытательная установка типа УМЭ-10Т, обеспечивающая нагружение образца в требуемом режиме (мягкое, жесткое, асимметрия). Испытания проводятся в условиях растяжения — сжатия при непрерывной регистрации параметров нагру-жения и деформирования. Установка имеет электромеханический привод с устройством выборки зазоров в винтовой паре, пять порядков скоростей перемещения активного захвата (от 0,005 до 100 мм/мин), возможность реверсирования с помощью системы автоматики двигателя электропривода при достижении как заданного усилия, так и заданной деформации. Машина имеет электронно-механическое силоизмерение (от резистивных датчиков, наклеенных на упругий динамометр), снабжена деформометром, обеспечивающим измерение продольной абсолютной деформации рабочей длины образца ± 2 мм. В необходимых случаях машина укомплектовывается деформометром для измерения поперечных деформаций. Усиленные сигналы (до 1000 : 1) регистрируются на диаграммном приборе барабанного типа в масштабе 500 X Х500 мм. Точность регистрации параметров нагружения ±1—2%. Максимальная частота нагружения порядка 5 циклов/мин.

Основные общие требования, которым должны удовлетворять современные методы исследования характеристик малоциклового деформирования и разрушения, можно сформулировать следующим образом:

Расчеты на прочность деталей, работающих в таких условиях, как и в случае наложения различного рода вибраций (особенно высокой частоты), несовершенны, поэтому несущую способность таких элементов конструкций прогнозируют на основании упрошенных схем без учета характера изменения механических свойств материала в процессе эксплуатации. В связи о актуальностью указанной проблемы авторами проведены комплексные исследования характеристик прочности и пластичности ряда коясгрукдюшгох материалов, подвергнутых предварительной тренировке в условиях повторно-статического и вибрационного (высокочастотного) вагружания,

Для исследования характеристик кратковременной и длительной прочности композиционных и тугоплавких материалов методами растяжения — сжатия, микротвердости и тепловой микроскопии в широком интервале температур в Институте проблем прочности АН УССР создана установка «Микрат-4». Схема установки представлена на рис. 1. Она состоит из камеры 1, прибора 2 для исследования микротвердости материалов и устройства 3 нагружения образца растяжением — сжатием. Откачка воздуха и газов из камеры обеспечивается механическим насосом 4 и высоковакуумным насосом 5 с ловушкой 6. Давление измеряется манометрическими преобразователями в комплекте с вакуумметром 7. Имеется возможность заполнять испытательную камеру защитной газовой средой, а также проводить испытания на воздухе. Нагревательное устройство установки подключено к стабилизатору 8 через регулятор напряжений 9, трансформатор 10 и выпрямитель 11.

Никелевый жаропрочный сплав Inconel X750 аустенитно-го класса очень широко используют для жаровых труб, экранов, наружных обшивок корпусов и валов сверхпроводящих генераторов мощностью 5 МВт, разработанных компанией «Вестингауз» [1,2]. Для оценки поведения безопасно повреждаемой конструкции такого генератора проведены исследования характеристик разрушения и механических свойств указанного сплава при низких температурах в зависимости от технологии изготовления и режимов термообработки. Изучено влияние трех промышленных методов выплавки и горячего изостатического прессования, а также двух видов термообработки: закалки и закалки с последующим двухступенчатым старением.

Исследования характеристик скользящих контактов из благородных металлов (коэффициентов трения контактных пар, их износоустойчивости, изменения профиля поверхности при трении, влияния формы контактирующих поверхностей) показали, что контакты из золото-медных сплавов марок ЗлМ750, ЗлМ800 обеспечивают наиболее высокую работоспособность контактных пар при самых различных материалах и конструкциях второго элемента пары (табл. 25, 26).

3) эксплуатационные исследования — испытания машин, аппаратов, сооружений и средств защиты в эксплуатационных условиях.

По мере расширения производства скоростных самолетов и силовых установок для них все более ощутимой становилась потребность в новых авиационных материалах. Необходимые, последовательно расширявшиеся ма-териаловедческие исследования, испытания материалов и выбор рациональной технологии их получения и обработки, проводившиеся вначале отделом испытаний авиационных материалов и конструкций ЦАГИ, с 1932 г. сосредоточились во Всесоюзном научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ), созданном на базе отделов ЦАГИ.

Наряду с определением свойств длительной прочности вольфрамовых проволок в [38] проведены металлографические исследования, испытания микротвердости и измерения пластичности разрушенных проволочных образцов. Обнаружена корреляция между рекристаллизацией вольфрамовой проволоки (между 982 и 1093 °С) и изменениями, наблюдаемыми в значениях долговечности выше этих температур. Основной результат исследований состоял в том, что свойства длительной прочности вольфрамовой проволоки оказались лучше известных данных, полученных для других форм вольфрама, других тугоплавких металлов и жаропрочных сплавов.

Приведем перечень основных видов испытаний, которые в настоящее время используют при исследовании механических и технологических свойств металлов и сплавов: статические испытания в условиях одноосного напряженного состояния; испытания на ударную вязкость и вязкость разрушения;' плас-тометрические исследования; испытания на статическую и динамическую твердость и микротвердость; испытания на предельную пластичность и технологические испытания (пробы); испытания в условиях сложнонапряженного состояния; испытания на ползучесть, длительную прочность и жаростойкость; испытания на циклическую, контактную прочность, усталость и в условиях сверхпластичности; высокоскоростные испытания; испытания при наложении высокого гидростатического давления; испытания в вакууме, ультразвуковом поле, в условиях сверхпластичности и т. д.

/ — результаты данного исследования, испытания при комнатной температуре; 2 — сплав 5083-0, испытания при комнатной температуре, по данным работы [10]; 3 — сплав 6083-0, испытания при 4К<Т<111 К, по данным работы [10]; 4 — результаты данного исследования при 4 К; В — то же, при 76 К

Данные по испытаниям при других температурах взяты из неопубликованных работ авторов либо получены при проведении настоящего исследования. Испытания при 203 К проводили в условиях, когда образцы и захваты находились в парах азота, испаряющегося с контролируемой скоростью; во время испытаний температуру постоянно контролировали с помощью термопар, прикрепленных к образцу. Образцы и захваты погружали в жидкий азот, когда испытания проводили при 77 К.

Рассмотренные примеры применения КИМ в автоматизированных комплексах машиностроения показывают: 1) КИМ являются неотъемлемой частью автоматизированных комплексов; 2) автоматизированные комплексы машиностроения, в которые интегрированы КИМ, находятся в настоящее время в стадии исследования, испытания и опытной промышленной эксплуатации.

С целью выявления практической ценности уравнений (4-122) — (4-124), выведенных на основе целого ряда приближений, а также особенностей протекания процесса теплопереноса клее-сварных и клее-заклепочных соединений в зависимости от технологии изготовления, рода материала и размеров соединяемых элементов, разновидностей клеев, толщины клеевой прослойки и т. д. были проведены опытные исследования. Испытания осуществлялись стационарным методом на установке, приведенной выше (см. рис. 4-2—4-4). Основные характеристики исследуемых образцов представлены в табл. 4-13. Для сведения до минимума влияния ориентационного эффекта на тепловые свойства клеевой прослойки поверхности субстратов обрабатывались парафиновой эмульсией. Образцы с клее-сварными соединениями изготавливались из дюралюминиевых листов с поверхностью обработки 7-го класса чистоты на сварочной машине УМП75 со сменными электродами. Толщина клеевой прослойки варьировалась с помощью специальных ограничителей усилием предварительного обжатия.

Как показали исследования, испытания проводились на образцах трубчатой формы (рис. 2.1) с использованием оборудования, описанного в гл. 2 [31—33, 37—39], при одночастотном мягком нагружении (частота около 1 цикл/ мин, Т = 650° С) в течение первых циклов материал (сталь Х18Н10Т) упрочняется и деформирование сопровождается уменьшением циклической пластической деформации 6fc (рис. 5.8, а), причем интенсивность упрочнения зависит от уровня действующих напряжений. При этом стадия упрочнения при меньших амплитудах действующих напряжений (аа — 240 МПа) протекает более длительное время, чем при больших напряжениях. С увеличением уровня напряжений (аа = = 300 -т- 340 МПа) стадия разупрочнения (увеличение ширины петли гистерезиса) начинается сразу же после первых циклов нагружения. Характер накопления односторонней деформации в этих условиях практически сохраняется (рис. 5.8, б), увеличиваясь с ростом амплитуд напряжений (о„ = 28 кг/мм2) и сохраняясь на уровне исходного значения (в первом цикле) с их уменьшением.

Общие сведения. Методы исследования и испытания металлов