Способ испытания образцов материалов на прочность при растяжении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/18 

Изобретение касается механических испытаний образцов материалов и относится, в частности, к способам испытаний на растяжение при высоких температурах. Способ может быть использован в практике научно- исследовательских организаций и заводских лабораторий при определении характеристик кратковременной прочности и пластичности материалов в широком диапазоне температур, а также при оценке напряженно-деформированного состояния элементов конструкций в процессе нагружения.

Цель изобретения - повышение точности определения кратковременных характеристик прочности и пластичности материала за счет выделения реологической компоненты скорости деформации и учета ее в процессе задания скорости деформирования при следующих испытаниях.

Положительный эффект при осуществлении предлагаемого способа достигается за счет выделения реологической компоненты скорости деформации, отражающей влияние временного фактора, и получения соответственно характеристик мгновенно. го деформирования, не зависящих от времени.

Способ осуществляется следующим образом.

. Образец из исследуемого материала закрепляют в захватах машины для испытаний на кратковременную прочность, нагревают до температуры испытания и выдерживают при этой температуре. Нагружение образца осуществляют с фиксированной скоростью деформирования, выбранной из рекомендуемого ГОСТ 1497-84 диапазона и задаваемой по скорости перемещения активного захвата. За пределом текучести.с помощью индикатора часового типа и секундомера, определяют скорость деформирования ЈL как отношение скорости перемещения активного захвата dL/dt к длине рабочей части образца из соотношения

СЛ

с

00

to

0

о

N) Ю

EL

det dL . j

dt

dt I

и скорость деформации Јо как отношение скорости записи удлинения dS/dt на диаграммной ленте к длине рабочей части образца I из соотношения

deo dJ3 1 dt dt К7

ED

где К - коэффициент усиления канала регистрации удлинений.

Измеряемые в процессе испытания величины скоростей деформирования и деформации сравниваются и при наличии рассогласования - скорость деформации меньше скорости деформирования - осуще- ствлягот ступенчатое повышение скорости деформирования (фиг. 1). Эта операция выполняется до тех пор, пока скорость деформации образца, измеряемая на его рабочей части, не достигнет значения скорости дефор- мирования, измеряемой между активным и неподвижным захватами испытательной машины (фиг. 2). Таким образом, устанавливается величина скорости деформирования образца материала,позволяющаяобеспечитьусловия нагружения для всей Серии образцов Яри фиксированной температуре, характеризующиеся отсутствием зависимости диаграммы деформирования от времени. После этого осуществляется испытание рабочего образ- ца, нагружение которого производят с установленной на эталонном образце скоростью деформирования и по результатам которого определяют механические характериспжи материала при данной температуре.

С использованием изложенного выше способа проведены испытания партии образцов жаропрочного сплава ЭП718 в диапазоне температур 20-1000°С и скоростей деформирования, рекомендованных ГОСТ 1497-84 и 49651-84 и составляющих 0,0025- 0,00025 . Как показали результаты исследований, разница между скоростями деформирования и деформации отмечается

при температурах испытания более 800°С по мере ее повышения растет, как это показано на фиг. 3, где кривая 1 объединяет значения, полученные для диапазона скоро0

5 0 5 0 5

0 5

стей, рекомендуемых ГОСТ, а кривая 2 - для скоростей, меньших 0,00025 .

На фиг. 4 в качестве примера приведены диаграммы растяжения образцов сплава ЭП718 при скоростях деформирования, рекомендованных ГОСТ и соответствующих практически верхнему значению его диапазона. Погрешность в оценке предела прочности составляет 7%. С уменьшением скорости деформирования в пределах задаваемого ГОСТом диапазона погрешность соответственно будет возрастать.

Способ испытания образцов материалов на растяжение позволяет по сравнению с известным способом, кроме повышения точности определения характеристик кратковременной прочности материала,оценивать также реологическую компоненту пластической деформации в различных тем- пературно-скоростных условиях испытаний и определять ее влияние на прочностные свойства материала, что существенно для оценки ресурса конструкций, когда компонента деформации ползучести соизмерима с мгновенными деформациями.

Формула изобретения Способ испытания образцов материалов на прочность при растяжении, заключающийся в том, что эталонный образец нагревают до температуры испытания, нагружают его с постоянной скоростью дефор- мирования до предела текучести и измеряют нагрузку и удлинение образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет выделения реологической компоненты скорости деформации, нагружение эталонною образца за пределом текучести проводят со ступенчато возрастающей скоростью деформирования, измеряют на каждой ступени скорость его деформирования и скорость деформации, определяют скорость деформирования, совпадающую со скоростью деформации, проводят нагрев рабочего образца, нагружение рабочего образца проводят с установленной на эталонном образце скоростью деформирования и определяют прочностные характеристики материала.

i.

9игД.

Использование: в испытательной технике, в испытаниях на прочность. Сущность изобретения: устанавливают эталонный образец в испытательной машине, нагревают его, нагружают до предела текучести с постоянной скоростью деформирования, за пределом текучести нагружение ведут со ступенчато возрастающей скоростью деформирования. Устанавливают скорость деформирования равной скорости деформации и с этой скоростью проводят нагружение рабочего образца. 4 ил.

МО 700 800 900 1000 t,°C 0

Фиг. д

Фиг. 4