Основы теоретической метрологии. Методы и средства измерения линейных размеров и углов. Методы и средства измерения отклонений формы и шероховатости поверхности. Методы и средства неразрушающего контроля, страница 31

Аналогичным испытаниям подвергаются определенные изделия и при их изготовлении, когда выбирается определенное количество изделий из изготовленной партии. Выбранные изделия подвергаются определенным испытаниям, в результате которых они теряют свою работоспособность, т. е. возможность выполнять свои функции. По результатам этих испытаний судят о возможности всей партии изделий выполнять  свои функции. Такие испытания называются разрушающими.  При разрушающих испытаниях изделия не сохраняют неизменными свои качественные характеристики. В результате этих испытаний происходит либо полная потеря свойств или физическое разрушение изделия, либо частичное ухудшение качества и расход ресурса.   Достоверность разрушающих испытаний зависит от однородности исследуемых свойств в изделиях, а также от сходства условий испытаний с условиями эксплуатации. Вполне естественно, что такие испытания не гарантируют, что конкретное изделие из этой партии не откажет в период эксплуатации.

   5.4. Испытания ударной нагрузкой

Испытания на ударный изгиб позволяют оценить сопротивление хрупкому разрушению вязких материалов. Они наряду с растяжением являются приемосдаточными испытаниями металлов и используются также для контроля качества обработки, однородности структурного состояния.

При проведении испытаний на ударный изгиб надрезанный с одной стороны образец разрушается или прогибается посредством удара маятникового копра. Для этого стандартный образец (рис. 1, а), свободно установленный на опоры копра, разрушается за один удар тяжелого маятника по стороне, противоположной надрезу (рис. 1, б). Кроме U-образного концентратора, показанного на рис. 1, применяются V-образные с углом раствора 45° и радиусом скругления 0,25 мм. Скорость маятникового копра в момент соударения зависит от угла падения α и обычно лежит в интервале 5 - 7 м/с.

Рис. 1. Испытание образца на ударную вязкость:

а - образец; б - схема испытания

Количественной характеристикой вязкости при ударном разрушении является отношение работы Wк, необходимой для разрушения образца, к площади его поперечного сечения, измеренной в плоскости симметрии надреза. Этот параметр ан= Wк /A0  (Дж/м2 ) округляют до целого числа и называют ударной вязкостью. Поглощенную при разрушении образца работу можно определить по формуле

, где т - масса маятника копра; l - длина маятника; b - угол подъема маятника после разрушения образца; g - ускорение свободного падения.

Наряду с ударной вязкостью для характеристики вязкости материала используют внешний вид излома, а также отношения доли хрупкого излома ко всей поверхности излома.

Для определения склонности материала к хрупкому разрушению особое значение имеет проведение испытаний на ударный изгиб при различных температурах (рис. 2.).  В диапазоне температур, меньших t1, происходит хрупкий излом, а больших t2 - вязкий. Если t1< t < t2, то наблюдается смешанный излом. Значение t1 – t2 зависит от структуры стали, вида ее термической обработки, предварительной холодной пластической деформации образца и его старения.

Рис. 2. Зависимость ударной вязкости стали от температуры испытания

Кроме испытания ударом на изгиб (но значительно реже) применяют испытание ударом на растяжение и скручивание.

   5.5. Усталостные испытания

При циклических нагрузках в исследуемом образце происходит постепенное накопление повреждений, приводящих к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Этот процесс называют усталостью. Параметрами циклического нагружения являются: среднее напряжение цикла sm = 0,5(s max – smin ), амплитуда напряжения sa , частота циклов f (или период Т цикла), коэффициент асимметрии R s = smax /smin   (рис. 1). Цикл, у которого максимальное и минимальное напряжения равны, но противоположны по знаку, называется симметричным.

  Рис. 1. Схема изменения нагрузки при асимметричном знакопостоянном цикле