Материал: Методи випробувань і досліджень металу шва і зварних з’єднань

де  - початкова площа поперечного перерізу робочої частини

Товщина плоского зразка визначається товщиною прокату. Допускається також при наявності технічних обґрунтувань застосовувати зразки інших розмірів і форм, але діаметр зразків повинен бути не менш

 мм. Форма і розміри зразків для випробувань встановлюється стандартами або технічними умовами на виготовлення продукції.

.2.1.2 Форма і розміри головок зразків і перехідної частини визначаються прийнятим способом закріплення зразка в затискачах випробувальної машини. Зразки повинні мати однакову площу поперечного перерізу по всій розрахунковій довжині. Допускається відхилення по площі поперечного перерізу ± 0,5 %

Поверхня зразків повинна бути гладкою без рисок і пошкоджень.

2.2.2 Устаткування та апаратура для проведення випробувань

2.2.2.1 Машини для випробувань на тривалу міцність повинні забезпечувати:

а) постійність навантаження на протязі всього процесу випробування;

б) плавність навантаження і розвантаження зразку;

в) прикладання навантаження до зразка з похибкою не більше ±0,1%.

.2.2.2 Продовження штанги для закріплення зразків повинно забезпечувати встановлення зразків без переносу і осьове прикладання навантаження.

.2.2.3 Нагрівальні пристрої повинні забезпечувати рівномірний нагрів зразків до заданої температури і зберігання її на протязі всього періоду випробування.

2.2.2.4  Термопари повинні систематично перевірятися.

2.2.2.5 Вимірювання температури потрібно проводити приладами з похибкою не більше 0,5%.

2.2.3 Проведення випробувань.

2.2.3.1  Встановлений в захватах випробувальної машини і розміщений в печі зразок, нагрівають до заданої температури (час нагріву зразка переважно не більше 8 год.) і витримують його при потрібній температурі не менш 1 години.

2.2.3.2  Для вимірювання температури зразків на кінцях робочої частини повинно встановлюватися не менше 2 термопар, таким чином, щоб гарячі спаї щільно доторкались до поверхні зразка. Гарячий спай термопари повинен бути захищений від дії нагрітих стінок печі. Холодний шар термопари повинен мати постійну температуру.

2.2.3.3 Необхідно періодично не рідше, ніж через 2год. змінювати температуру з допомогою потенціометра. Рекомендується автоматичний запис температури на протязі випробовування.

.2.3.4 Після нагрівання зразка, і витримці його при заданій температурі до нього плавно прикладають навантаження. Час до руйнування при заданій величині напруження є основним показником даного виду випробувань.

.2.3.5 Після руйнування зразка визначають:

відносне видовження, δ;

відносне звуження, ψ.

.2.3.6 Тривалість випробування встановлюється для кожного металу в залежності від марки матеріалу. Рекомендується визначати границю тривалої міцності на основі випробувань тривалістю 50, 100, 500, 1000, 3000, 5000, 10000 годин, якщо не потрібна інша база випробувань.

.2.3.7 У випадку вимушеного переривання випробувань, розвантаження зразків можна не проводити. Однак необхідно забезпечити відсутність додаткових напружень в зразку при його охолодженні.

.2.3.8 Результати випробувань вважати недійсними:

а) при розриві зразка по розміточних рисках або кернах, а також за межами його розрахункової довжини, за винятком випробувань при яких сумарна тривалість випробувань, або сумарне видовження не нижче встановлених стандартами або ТУ на виготовлену продукцію;

б) при розриві зразків по дефектах металургійного виробництва (розшарування, плівки та ін.);

в) температура приміщення під час проведення випробувань повинна бути постійною.

.2.4 Підрахунок (розрахунок) результатів

) В результаті випробувань встановлюються залежність між напруженнями і часом до руйнування, що може бути виражена графіками побудованими в логарифмічній, напівлогарифмічній системі координат. За цими графіками, шляхом інтерполяції або екстраполяції, визначають границю тривалої міцності металу (з точністю МПа).

Не рекомендується проводити екстраполяцію на термін служби, який перевищує максимальну тривалість випробування більш ніж на 1-1,5 порядки.

) Границя тривалої міцності позначається ???? з двома числовими індексами. Верхній індекс - температура випробувань в °С, нижній - тривалість випробування до руйнування в год.

Тривалість випробувань можна позначати числом годин або цифрою 10 з показником в степені.

 - границя тривалої міцності за 1000 год. випробовують (або 10³) при температурі 700°С.

) Відносне видовження в % після розриву вираховують за формулою:

  (2.2)

де  - початкова розрахункова довжина, що вимірюється при нормальній температурі, мм;

 - після розриву, мм.

Початкову розрахункову довжину - довжину ділянки робочої частини зразка, на якій вимірюється видовження, перед початком випробування обмежують рисками або кернами з точністю до

) Для вимірювання розрахункової довжини після розриву, частини, які зруйнувалися, щільно складають між собою так, щоб їх осі утворювали пряму лінію. Вимірювання проводяться з точністю до 0,05мм.

) Відносне звуження після розриву в % (ψ) циліндричних зразків розраховують за формулою:

   (2.3)

де  - початкова площа поперечного перерізу робочої частини зразка, що вимірюється при нормальній температурі перед випробовуваннями, мм;

 - мінімальна площа поперечного перерізу робочої частини зразка після руйнування, підрахована за середнім арифметичним із результатів вимірювань мінімального діаметру в місці розриву в двох взаємно перпендикулярних напрямках, мм².

Вимірювання діаметру зразка до і після випробування проводиться з точністю до 0,05%.

) В протоколі випробувань повинні бути вказані температура випробувань, напруження, матеріал і розміри зразка, параметри надрізу, якщо зразок його має, час до руйнування або тривалість випробування, відносне видовження зразка і звуження площі поперечного перерізу зразка після руйнування.

Якщо під час випробувань мали місце перерви, то необхідно вказати їх кількість і умови, в яких знаходився зразок під час перерви.

Результати випробувань на міцність оформляються по формі.

2.2.5 Форма запису (оформлення) результатів випробувань металів і сплавів на тривалу міцність

1) МАТЕРІАЛИ: а) марка;

б) хімічний склад;

 в) напівфабрикату (прокат сортовий, прокат листовий, труба, поковка, відливка та ін.) їх розміри;

г) види і режими термообробки;

д) мікроструктура, величина і злам;

2) ЗРАЗКИ: а) з якого місця заготовки або виробу вирізаний зразок;

б) напрям вирізування зразка (поздовжній чи поперечний);

в) форма зразка.

3) АПАРАТУРА: а) тип установки для випробування;

б) точність вимірювання температури;

в) точність прикладання навантаження.

.3 Метод випробувань на повзучість

ГОСТ 3248-60

Повзучість - властивість матеріалів повністю і безперервно, пластично деформуватися при незмінній температурі, під дією незмінного і тривалого навантаження розтягу.

Даний стандарт розповсюджується на чорні, кольорові метали і їх сплави і встановлює метод випробувань на повзучість при розтягу суть якого полягає в тому, що зразок який випробовують на протязі тривалого часу, піддають дії постійного розтягуючого зусилля і постійної температури при фіксованій деформації зразка в часі. В результаті випробувань визначають:

границю повзучості матеріалу;

найбільші напруження, при яких швидкість або деформація повзучості за визначений проміжок часу не перевищують заданої величини.

2.4 Форма і розміри зразків

2.4.1 Встановлюються наступні основні зразки

а) циліндричні діаметром 10мм з розрахунковою довжиною 100 мм (нормальний зразок) і з розрахунковою довжиною 200 мм (подовжений зразок);

б) тонкий шириною 15мм з розрахунковою довжиною 100мм товщина зразка визначається товщиною листа.

Даним стандартом допускається, при наявності технічного обґрунтування застосовувати зразки іншої форми і розмірів. Розрахункова довжина циліндричних зразків () повинна бути рівна 5 або 10 діаметрів.

.4.1.1 Допустимі відхилення від заданої розрахункової довжини зразка, довжини ділянки робочої частини зразка на якому вимірюється видовження ліній не повинні перевищувати ±1%.

.4.1.2 Форму та розміри головок зразків визначають прийнятим способом закріплення вимірювача видовження на зразку і способом закріплення зразка в захватах випробувальної машини. Спряження головки зразка з робочою частиною повинно виконуватися плавною кривою.

.4.1.3 Зразки повинні мати однакову площу поперечного перерізу по всій довжині. Відхилення на допуск

При виготовленні зразків не повинно проходити зміни властивостей випробуваного матеріалу внаслідок нагріву і наклепу.

.4.1.4 Поверхнязразків повинна бути гладка, без рисок і пошкоджень. Зразки, що виготовляють з листового матеріалу, можна застосувати в двох видах:

) із збереженням поверхневого шару;

2) з шліфованою поверхнею.

Биття зразків при перевірці в центрах випробувальної машини не повинно перевищувати 0,02мм.

.4.1.5 Якщо метал підлягає випробуванню в термічно обробленому стані то термообробці піддаються заготовки для зразків. Якщо термообробка додає металу погану обробку різанням (підвищує твердість або в'язкість) то ці заготовки попередньо повинні бути підігнаними до розмірів, що враховують припуск на кінцеву обробку і можливе короблення.

.4.2 Устаткування та апаратура для випробувань

.4.2.1. Машини для випробування металів на повзучість повинні забезпечувати:

а) постійність навантаження на протязі всього процесу випробувань;

б) плавність навантаження і розвантаження зразка;

в) положення навантаження до зразка з похибкою не більше ±1%;

г) прикладання навантаження до зразка без помітного ексцентриситету.

.4.2.2 Прилади для вимірювань деформації повинні забезпечувати точність підрахунку не менше 0,002 мм.

.4.2.3 Нагрівний пристрій повинен забезпечувати рівномірний нагрів зразка до заданої температури і зберігання її на протязі всього часу випробувань.

.4.2.4 Длявимірювання температури на зразках з розрахунковою довжиною до 100мм включно, повинно встановлюватись не менше двох термопар. Якщо розрахункова довжина не меша 100мм - тоді не менше трьох термопар.

.4.2.5 Термопари повинні систематично провірятись по еталонній.

.4.2.6 Вимір температури потрібно проводити приладами з похибкою

Крім цього необхідно не рідше 1 разу в годину вимірювати температуру з допомогою потенціометра. Рекомендується автоматичний запис температури на протязі всього часу випробувань.

2.4.3 Проведення випробувань

2.4.3.1 Правильність(відсутність ексцентриситету) встановлення зразків в захватах випробувальної машини провіряється вимірюванням при нормальній температурі пружних видовжень зразка на двох діаметрально-протилежних сторонах. Одержання нерівних видовжень вказує на ексцентричне положення зразків.

.4.3.2 Встановлений в захват випробувальної машини і поміщений в нагрівальну піч зразок нагрівається до заданої температури (час нагрівання не більше 8 годин) і витримують при цій температурі не менше 1 години.

.4.3.3 Температуравипробувань (°С) вибирається кратною 50. Якщо по умовах випробувань не задається спеціальна температура.

.4.3.4 Післянагріву зразка до заданої температури і витримки, до нього плавно прикладають попереднє навантаження, що повинно бути рівне приблизно 10% від заданого загального навантаження. Одночасно з прикладанням навантаження повинно проводитись візуальний підрахунок деформації зразка, починаючи з попереднього навантаження і на кожен ступінь навантаження, якщо воно прикладається ступенями і вмикається прилад для автоматичного запису видовження. Інтервали для запису видовження повинні вибиратися з таким розрахунком, щоб в процесі випробування можна було повністю встановити характер зміни видовження. Якщо конструкція випробувальної машини на повзучість не дозволяє виконувати навантаження ступенями, то пластична деформація при навантаженні може бути одержана шляхом вирахування пружної деформації від сумарної.

.4.3.5 Нормина тривалість випробувань і допуск на деформацію при заданому напруженні і температурі встановлюється для кожного матеріалу в залежності від його призначення.

.4.3.6 Температура приміщення під час випробування повинна бути по можливості постійною. Коливання її не повинні перевищувати ±5°С.

.4.3.7 Післязакінчення випробувань на повзучість зразок розвантажують до величини попереднього навантаження і визначають абсолютну величину залишкового видовження. Визначення границі повзучості повинно проводитись при допусках на видовження в межах від 0,1 до 1% при тривалості випробувань 100, 300, 500, 1000 год. якщо по умовах випробувань не потрібна інша тривалість або інший допуск на деформацію.

У випадку визначення границі повзучості по швидкості повзучості, тривалість випробувань повинна тривати не менше 2000 - 3000год. при умові тривалості прямолінійної ділянки кривої повзучості не менше 500 год.

2.4.4 Підрахунок результатів випробувань

.4.4.1 Процес випробувань відображають у вигляді первинної кривої повзучості в координатах. Відносне видовження у відсотках по осі ординат, і час в годинах - по осі абсцис.

- видовження при навантаженні;

-повне (пружне залишкове) видовження на криволінійній ділянці;

- сумарне (пружне + залишкове) видовження за час випробуваня,%;

- пружне видовження, %;