Усталость металлов. Деформация и разрушение при длительном статическом нагружении. Механические свойства при ударных нагрузках, страница 18

Рис.  215. Образцы для микромеханических испытаний на растяжение.

Для металлов и сплавов с гексагональной решеткой нельзя рекомендовать образцы наименьших размеров.

В некоторых случаях применяют испытания на изгиб и срез, которые проводят главным образом для технологических проб и оценки качества материала.

Микромеханические испытания на длительную прочность и ползучесть почти отсутствуют. Это связано с тем, что с увеличением размеров образцов длительная прочность существенно падает, ползучесть повышается.

Основываясь на практике кратковременных микромеханических испытаний и на результатах, полученных при длительных испытаниях образцов диаметром 3 мм, целесообразно расширить испытания цилиндрических микрообразцов диаметром 1,2-2 мм.

Для оценки сопротивления металлов термической усталости предложено испытывать образцы диаметром 2,6-3 мм и длиной 17-20 мм.

Микрообразцы изготовляют по специальной технологии. Важно отметить, что последняя чистовая обточка образцов проводится при минимальной подаче и глубине резания во избежание наклепа. Иногда последней технологической операцией является электрополирование для удаления тонкого наклепанного слоя металла.

Выбор средств для микромеханических испытаний.. Для получения таких характеристик, как временное сопротивление, относительное сужение, конечное относительное удлинение, достаточно применять непосредственное нагружение образца (дробью или песком).  Можно использовать также любые машины, предназаначенные для испытания при малых нагрузках  (например, для испытания кожи, текстиля, пластиков, проволоки и т.д.). Если же микромеханические испытания проводятся, когда нужно точно определить весь комплекс механических характеристик с использованием диаграммы деформации, то в этом случае необходимо создавать специальные микромашины. Первой моделью микромашины является машина П. Шевенара.

Образец 6 крепится между консольной пружиной 1 и рычагом 5. С помощью редукционного устройства 4 рычаг 5, отклоняясь, вызывает растяжение образца. Нагрузка фиксируется по отклонению пружины 1 на шкале 2. Достоинство этой микромашины является наличие диаграммного механизма оптического типа с записью кривой на фотопластинку. Зеркало 3 смонтировано на треугольной планке, имеющей три опоры. Опора р₁ неподвижна, а р₂ и р₃ перемещаются вместе с рычагом 5 и пружиной 1. Отклонение пружины и рычага, соответственно пропорциональные нагрузки и деформации, вызывают поворот зеркала. В результате световой луч, отражаясь от зеркала, вычерчивает кривую в координатах нагрузка – деформация.

Образец при диаметре рабочей части 1,5 мм и длине 7,5 мм имеет резьбовые головки. К недостаткам этой машины относятся ограничения в использовании образцов различной длины и невысокая точность (4-5%) регистрации нагрузок.

На таком же принципе работает машина ВИАМ.

Рис. 216. Принципиальная схема микромашины П. Шевенара.

Заслуживают внимания попытки создать особо жестких универсальных машин, вполне пригодных для микромеханических испытаний. Например, в машинах типа “Инстрон” (Англия) применены весьма жесткие силоизмерители в виде консольных и двухопорных балок для относительно небольших нагрузок и трубок для больших нагрузок, снабженные тензометрическими датчиками сопротивления, которые подключены в мостовую схему.

Стационарная машина снабжена сменными силоизмерителями на 10-500 кгс, а настольная – на 1-100 кгс. Точность измерения нагрузки составляет 0,5 %. Скорость деформации изменяется в пределах от 0,05 до 50 см/мин.

В машине “Инстрон” имеется механизм для создания циклического нагружения как при заданных напряжениях, так и при заданных деформациях, с различными частотами и амплитудами напряжений и деформаций, с записью петли гистерезиса. Машина снабжена интегратором, позволяющим вычислить площадь диаграммы деформации при растяжении и площадь петель гистерезиса при циклическом нагружении. Машина снабжена термостатом для испытания при различных температурах (от – 50 до + 300 ⁰С), нагревательной печью до 1300 ⁰С и вакуумной камерой. Машина позволяет испытывать материал на релаксацию напряжений.