Испытания на ударный изгиб. Динамические испытания

                                              Испытания на ударный изиб                   / Скоблик И.В.    ТМ-42/

Динамические испытания

Динамические испытания металлов осуществляют для определе­ния условий возникновения хрупкого состояния и оценки пове­дения материалов в условиях повышенной скорости деформиро­вания.

Динамические испытания — это испытания, во время которых скорость перемещения захватов машины более 10 мм/мин или когда нагрузка прилагается ударом. При такой скорости нагружения могут быть определены динамические свойства при растяжении (или сжатии) параметры динамической вязкости разрушения  , а также ударная вязкость при изгибе и ее составляющие — работа зарождения трещины и ее распространение.

Основной вид динамических испытаний — ударное нагружение надрезанных образцов в условиях изгиба. Однако в этом случае скорость деформирования в процессе испытания, в отличие от испытания на растяжение существенно снижается. Динамическое нагружение ударом осуществляется на маятниковых копрах, а также падающим грузом. Известны два способа подобных испы­таний на маятниковых копрах по Шарли, когда свободно лежа­щий на опорах образец подвергается трехточечному или сосредо­точенному изгибу и по Изоду, консольному изгибу. Наиболее широко распространен первый из указанных методов. При этом определяют работу, затраченную на деформацию и разрушение образца. С использованием специальных датчиков можно определять величину нагрузки, действующей на образец, начиная с момента контакта маятника с образцом вплоть до разрушения последнего в функции прогиба также регистрируемого датчиком. Сигналы от датчиков подаются на осциллограф и регистрируются. Таким образом можно получить диаграмму в координатах «нагрузка — прогиб». Обычно в этих испытаниях определяют удельную работу, затраченную на деформацию и разрушение образца. Согласно ГОСТ 9454—78, ударным испытаниям подвергают образцы сечением 10 X 10 мм с концентраторами напряжений следующих видов: U-образный ,V-образный и Т-образный с усталостной трещиной (рис. 1). Последний тип концентратора является наиболее жестким. Его создают в образце на специальных вибра­торах и на усталостных машинах. Соответственно этому удельная

работа деформации разру­шения обозначается КСU, КСV и КСТ Величину полной работы деформа­ции и разрушения на практике определяют по шкале копра или по таблицам, зная начальную потенциальную энергию маятника и за­траченную энергию или по площади диаграммы нагрузка—прогиб. Работа деформации и разрушения при ударном изгибе рассчитывается как разность потенциальной энергии при подъеме маятника  и остаточной энергии , которой обладает маят­ник копра после деформации и разрушения образца.

Работу, затраченную на разрушение образца, делят на работу зарождения и на работу распространения трещины. При хрупком разрушении работа распространения трещины приблизительно равна нулю, при полухрупком она снижается пропорционально проценту волокнистой (или вязкой) составляющей в изломе. Более надежно определять удельную работу разрушения при полностью вязком изломе.

Ударные испытания проводят для опре­деления поведения материала в условиях службы, а также для установления его склонности к хрупкому разрушению. Это последнее особенно важно для строительных и конструкционных сталей. При испытании образцов с надрезом вы­являются многие виды хрупкости стали: хладноломкость, обратимая и необрати­мая отпускная хрупкость, синеломкость и др. Все эти виды хрупкости особенно четко выявляются при проведении так называемых сериальных испытаний, т. е. испытаний большого числа образцов при последовательно снижающейся тем­пературе испытаний. При этом опреде­ляют величину К — полную работу де­формации и разрушения или удельную работу — КС в функции температур ис­пытаний и строят соответствующую диа­грамму, по которой выявляется так называемый порог хладноломкости, т. е.

температура, когда ударная вязкость резко падает. При этом различают верхний и нижний пороги хладноломкости. Однако для высокопрочных сталей кривые ударной вязкости при понижении температуры плавно снижаются, поэтому для них нельзя определить верхний и нижний пороги хладноломкости.