პროდუქტების შესრულების თვისებების შესაფასებლად და მასალების ფიზიკური და მექანიკური მახასიათებლების დასადგენად გამოიყენება სხვადასხვა ინსტრუქციები, GOST და სხვა მარეგულირებელი და საკონსულტაციო დოკუმენტები. ასევე რეკომენდებულია მთელი რიგი პროდუქტების ან იმავე ტიპის მასალის ნიმუშების განადგურების ტესტირების მეთოდები. ეს არ არის ძალიან ეკონომიური მეთოდი, მაგრამ ეფექტურია.
მახასიათებლების განსაზღვრა
მასალების მექანიკური თვისებების ძირითადი მახასიათებლები შემდეგია.
1. დაჭიმვის სიძლიერე ან დაჭიმვის სიმტკიცე - დაძაბულობის ძალა, რომელიც ფიქსირდება ნიმუშის განადგურებამდე უმაღლეს დატვირთვაზე. მასალების სიმტკიცისა და პლასტიურობის მექანიკური მახასიათებლები აღწერს მყარი ნივთიერებების თვისებებს, რათა გაუძლოს ფორმის შეუქცევად ცვლილებებს და განადგურებას გარე დატვირთვების გავლენის ქვეშ.
2. პირობითი გამოყოფის სიძლიერე არის ძაბვა, როდესაც ნარჩენი დაძაბულობა აღწევს ნიმუშის სიგრძის 0.2%-ს. Ეს არისმინიმალური სტრესი, სანამ ნიმუში აგრძელებს დეფორმაციას სტრესის შესამჩნევი ზრდის გარეშე.
3. გრძელვადიანი სიმტკიცის ზღვარს უწოდებენ უდიდეს სტრესს, მოცემულ ტემპერატურაზე, რაც იწვევს ნიმუშის განადგურებას გარკვეული დროის განმავლობაში. მასალების მექანიკური მახასიათებლების განსაზღვრა ფოკუსირებულია გრძელვადიანი სიმტკიცის საბოლოო ერთეულებზე - განადგურება ხდება 7000 გრადუს ცელსიუსზე 100 საათში.
4. პირობითი ცოცვის ზღვარი არის სტრესი, რომელიც იწვევს მოცემულ ტემპერატურაზე გარკვეული დროის განმავლობაში ნიმუშში მოცემულ დრეკადობას, ისევე როგორც ცოცვის სიჩქარეს. ლიმიტი არის ლითონის დეფორმაცია 100 საათის განმავლობაში 7000 გრადუს ცელსიუსზე 0,2%-ით. Creep არის ლითონების დეფორმაციის გარკვეული სიჩქარე მუდმივი დატვირთვისა და დიდი ხნის განმავლობაში მაღალი ტემპერატურის პირობებში. სითბოს წინააღმდეგობა არის მასალის წინააღმდეგობა მოტეხილობისა და ცოცვის მიმართ.
5. დაღლილობის ზღვარი არის ციკლის სტრესის უმაღლესი მნიშვნელობა, როდესაც დაღლილობის უკმარისობა არ ხდება. დატვირთვის ციკლების რაოდენობა შეიძლება იყოს მოცემული ან თვითნებური, იმისდა მიხედვით, თუ როგორ არის დაგეგმილი მასალების მექანიკური ტესტირება. მექანიკური მახასიათებლები მოიცავს მასალის დაღლილობას და გამძლეობას. ციკლში დატვირთვების გავლენის ქვეშ გროვდება დაზიანება, წარმოიქმნება ბზარები, რაც იწვევს განადგურებას. ეს არის დაღლილობა. და დაღლილობის წინააღმდეგობის თვისება არის გამძლეობა.
გაჭიმვა და დაპატარავება
საინჟინროში გამოყენებული მასალებიპრაქტიკა იყოფა ორ ჯგუფად. პირველი არის პლასტიკური, რომლის განადგურებისთვის უნდა გამოჩნდეს მნიშვნელოვანი ნარჩენი დეფორმაციები, მეორე არის მყიფე, იშლება ძალიან მცირე დეფორმაციების დროს. ბუნებრივია, ასეთი დაყოფა ძალზე თვითნებურია, რადგან თითოეული მასალა, შექმნილი პირობებიდან გამომდინარე, შეიძლება მოიქცეს როგორც მყიფე, ასევე დრეკადი. ეს დამოკიდებულია სტრესის მდგომარეობის ბუნებაზე, ტემპერატურაზე, დაძაბულობის სიჩქარეზე და სხვა ფაქტორებზე.
დაჭიმვისა და შეკუმშვის დროს მასალების მექანიკური მახასიათებლები მჭევრმეტყველია როგორც დრეკადი, ასევე მტვრევადი. მაგალითად, რბილი ფოლადი ტესტირება ხდება დაძაბულობაში, ხოლო თუჯის ტესტირება შეკუმშვისას. თუჯი მყიფეა, ფოლადი დრეკადი. მყიფე მასალებს აქვთ უფრო დიდი კომპრესიული ძალა, ხოლო დაჭიმვის დეფორმაცია უარესია. პლასტმასს აქვს მასალების დაახლოებით იგივე მექანიკური მახასიათებლები შეკუმშვისა და დაჭიმვის დროს. თუმცა მათი ბარიერი მაინც დაჭიმვით განისაზღვრება. სწორედ ამ მეთოდებს შეუძლიათ უფრო ზუსტად განსაზღვრონ მასალების მექანიკური მახასიათებლები. დაძაბულობისა და შეკუმშვის დიაგრამა ნაჩვენებია ამ სტატიის ილუსტრაციებში.
მყიფე და პლასტიურობა
რა არის პლასტიურობა და სისუსტე? პირველი არის უნარი არ დაიშალოს, ნარჩენი დეფორმაციების მიღება დიდი რაოდენობით. ეს ქონება გადამწყვეტია ყველაზე მნიშვნელოვანი ტექნოლოგიური ოპერაციებისთვის. პლასტიურობის მახასიათებლებზეა დამოკიდებული მოხრა, დახატვა, დახატვა, შტამპირება და სხვა მრავალი ოპერაცია. ელასტიურ მასალებს მიეკუთვნება სპილენძი, სპილენძი, ალუმინი, რბილი ფოლადი, ოქრო და სხვა. გაცილებით ნაკლებად დრეკადი ბრინჯაოდა დურალური. თითქმის ყველა შენადნობი ფოლადი ძალიან სუსტად ელასტიურია.
პლასტიკური მასალების სიმტკიცის მახასიათებლები შედარებულია მოსავლიანობის სიძლიერესთან, რომელიც ქვემოთ იქნება განხილული. მტვრევადობისა და პლასტიურობის თვისებებზე დიდ გავლენას ახდენს ტემპერატურა და დატვირთვის სიჩქარე. სწრაფი დაძაბულობა ხდის მასალას მტვრევადს, ხოლო ნელი დაძაბულობა ხდის მას ელასტიურს. მაგალითად, მინა მტვრევადი მასალაა, მაგრამ მას შეუძლია გაუძლოს ხანგრძლივ დატვირთვას, თუ ტემპერატურა ნორმალურია, ანუ აჩვენებს პლასტიურობის თვისებებს. და რბილი ფოლადი არის დრეკადი, მაგრამ დარტყმითი დატვირთვის დროს ის მყიფე მასალად გამოიყურება.
ვარიაციის მეთოდი
მასალების ფიზიკურ-მექანიკური მახასიათებლები განისაზღვრება გრძივი, ღუნა, ბრუნვის და სხვა, კიდევ უფრო რთული ტიპის ვიბრაციების აგზნებით და დამოკიდებულია ნიმუშების ზომაზე, ფორმაზე, მიმღების და აგზნების ტიპებზე, მეთოდებზე. დამაგრების და დინამიური დატვირთვების გამოყენების სქემები. დიდი ზომის პროდუქტები ასევე ექვემდებარება ტესტირებას ამ მეთოდის გამოყენებით, თუ მნიშვნელოვნად შეიცვალა გამოყენების მეთოდი დატვირთვის გამოყენების, ვიბრაციების აგზნების და მათი აღრიცხვის მეთოდებში. იგივე მეთოდი გამოიყენება მასალების მექანიკური მახასიათებლების დასადგენად, როდესაც საჭიროა დიდი ზომის კონსტრუქციების სიხისტის შეფასება. თუმცა, ეს მეთოდი არ გამოიყენება პროდუქტში მატერიალური მახასიათებლების ადგილობრივი განსაზღვრისათვის. ტექნიკის პრაქტიკული გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ცნობილია გეომეტრიული ზომები და სიმკვრივე, როდესაც შესაძლებელია პროდუქტის დამაგრება საყრდენებზე დაპროდუქტი - გადამყვანები, საჭიროა გარკვეული ტემპერატურის პირობები და ა.შ.
მაგალითად, ტემპერატურული რეჟიმის შეცვლისას ხდება ამა თუ იმ ცვლილებას, გაცხელებისას მასალების მექანიკური მახასიათებლები განსხვავებული ხდება. ამ პირობებში თითქმის ყველა სხეული ფართოვდება, რაც გავლენას ახდენს მათ სტრუქტურაზე. ნებისმიერ სხეულს აქვს გარკვეული მექანიკური მახასიათებლები იმ მასალების, საიდანაც იგი შედგება. თუ ეს მახასიათებლები ყველა მიმართულებით არ იცვლება და იგივე რჩება, ასეთ სხეულს იზოტროპული ეწოდება. თუ მასალების ფიზიკური და მექანიკური მახასიათებლები იცვლება - ანიზოტროპული. ეს უკანასკნელი თითქმის ყველა მასალის დამახასიათებელი თვისებაა, მხოლოდ განსხვავებული ზომით. მაგრამ არის, მაგალითად, ფოლადები, სადაც ანიზოტროპია ძალიან უმნიშვნელოა. ის ყველაზე გამოხატულია ისეთ ბუნებრივ მასალებში, როგორიცაა ხე. წარმოების პირობებში, მასალების მექანიკური მახასიათებლები განისაზღვრება ხარისხის კონტროლით, სადაც გამოიყენება სხვადასხვა GOST. ჰეტეროგენურობის შეფასება მიიღება სტატისტიკური დამუშავებით, როდესაც ტესტის შედეგები შეჯამებულია. ნიმუშები უნდა იყოს მრავალრიცხოვანი და ამოჭრილი კონკრეტული დიზაინისგან. ტექნოლოგიური მახასიათებლების მიღების ეს მეთოდი საკმაოდ შრომატევად ითვლება.
აკუსტიკური მეთოდი
არსებობს უამრავი აკუსტიკური მეთოდი მასალების მექანიკური თვისებების და მათი მახასიათებლების დასადგენად და ყველა მათგანი განსხვავდება სინუსოიდური და პულსირებული რხევების შეყვანის, მიღებისა და რეგისტრაციის გზებით.შესწავლისას გამოიყენება აკუსტიკური მეთოდები, მაგალითად, სამშენებლო მასალების, მათი სისქის და დაძაბულობის მდგომარეობის შესწავლისას ხარვეზის გამოვლენისას. კონსტრუქციული მასალების მექანიკური მახასიათებლები ასევე განისაზღვრება აკუსტიკური მეთოდებით. უკვე მუშავდება და მასიურად იწარმოება მრავალი სხვადასხვა ელექტრონული აკუსტიკური მოწყობილობა, რომელიც იძლევა ელასტიური ტალღების, მათი გავრცელების პარამეტრების ჩაწერის საშუალებას როგორც სინუსოიდულ, ისე პულსირებულ რეჟიმში. მათ საფუძველზე განისაზღვრება მასალების სიმტკიცის მექანიკური მახასიათებლები. თუ გამოიყენება დაბალი ინტენსივობის ელასტიური რხევები, ეს მეთოდი ხდება აბსოლუტურად უსაფრთხო.
აკუსტიკური მეთოდის მინუსი არის აკუსტიკური კონტაქტის საჭიროება, რაც ყოველთვის არ არის შესაძლებელი. ამიტომ, ეს სამუშაოები არ არის ძალიან პროდუქტიული, თუ საჭიროა სასწრაფოდ მივიღოთ მასალების სიმტკიცის მექანიკური მახასიათებლები. შედეგზე დიდ გავლენას ახდენს ზედაპირის მდგომარეობა, შესასწავლი პროდუქტის გეომეტრიული ფორმები და ზომები, ასევე გარემო, სადაც ტესტები ტარდება. ამ სირთულეების დასაძლევად კონკრეტული პრობლემა უნდა გადაწყდეს მკაცრად განსაზღვრული აკუსტიკური მეთოდით ან, პირიქით, რამდენიმე მათგანი ერთდროულად იქნას გამოყენებული, ეს დამოკიდებულია კონკრეტულ სიტუაციაზე. მაგალითად, ბოჭკოვანი მინა კარგად ერგება ასეთ კვლევას, რადგან ელასტიური ტალღების გავრცელების სიჩქარე კარგია და ამიტომ ჟღერადობა ბოლოდან ბოლომდე ფართოდ გამოიყენება, როდესაც მიმღები და ემიტერი განლაგებულია ნიმუშის საპირისპირო ზედაპირებზე.
დეფექტოსკოპია
დეფექტოსკოპიის მეთოდები გამოიყენება მასალების ხარისხის გასაკონტროლებლად სხვადასხვა ინდუსტრიაში. არსებობს არადესტრუქციული და დესტრუქციული მეთოდები. არადესტრუქციული მოიცავს შემდეგს.
1. მაგნიტური ხარვეზის გამოვლენა გამოიყენება ზედაპირული ბზარების და შეღწევადობის ნაკლებობის დასადგენად. უბნები, რომლებსაც აქვთ ასეთი დეფექტები, ხასიათდება მაწანწალა ველებით. მათი ამოცნობა შეგიძლიათ სპეციალური მოწყობილობებით ან უბრალოდ მთელ ზედაპირზე წაისვით მაგნიტური ფხვნილის ფენა. დეფექტების ადგილებში ფხვნილის მდებარეობა შეიცვლება გამოყენებისასც კი.
2. დეფექტოსკოპია ასევე ტარდება ულტრაბგერითი დახმარებით. მიმართულების სხივი აისახება (გაფანტული) განსხვავებულად, მაშინაც კი, თუ ნიმუშის შიგნით არის რაიმე შეწყვეტა.
3. მასალის დეფექტები კარგად არის ნაჩვენები კვლევის რადიაციული მეთოდით, რომელიც დაფუძნებულია სხვადასხვა სიმკვრივის საშუალების მიერ რადიაციის შთანთქმის განსხვავებაზე. გამოიყენება გამა ხარვეზის გამოვლენა და რენტგენი.
4. ქიმიური ხარვეზის გამოვლენა. თუ ზედაპირი ამოტვიფრულია აზოტის მჟავას, მარილმჟავას სუსტი ხსნარით ან მათი ნარევით (aqua regia), მაშინ იმ ადგილებში, სადაც ხარვეზებია, ქსელი ჩნდება შავი ზოლების სახით. შეგიძლიათ გამოიყენოთ მეთოდი, რომლის დროსაც გოგირდის ანაბეჭდები ამოღებულია. იმ ადგილებში, სადაც მასალა არაერთგვაროვანია, გოგირდმა უნდა შეიცვალოს ფერი.
დესტრუქციული მეთოდები
დამანგრეველი მეთოდები აქ უკვე ნაწილობრივ დემონტაჟია. ნიმუშები შემოწმდება მოსახვევზე, შეკუმშვაზე, დაჭიმულობაზე, ანუ გამოიყენება სტატიკური დესტრუქციული მეთოდები. თუ პროდუქტიტესტირება ხდება ცვლადი ციკლური დატვირთვებით დარტყმის მოხრილობაზე - განისაზღვრება დინამიური თვისებები. მაკროსკოპული მეთოდები ასახავს მასალის სტრუქტურის ზოგად სურათს და დიდი მოცულობით. ასეთი კვლევისთვის საჭიროა სპეციალურად გაპრიალებული ნიმუშები, რომლებიც ექვემდებარება ატრაქციას. ამრიგად, შესაძლებელია მარცვლების ფორმისა და განლაგების იდენტიფიცირება, მაგალითად, ფოლადში, დეფორმაციის მქონე კრისტალების არსებობა, ბოჭკოები, ჭურვები, ბუშტები, ბზარები და შენადნობის სხვა არაერთგვაროვნება.
მიკროსკოპული მეთოდები სწავლობს მიკროსტრუქტურას და ავლენს უმცირეს დეფექტებს. ნიმუშები წინასწარ არის დაფქული, გაპრიალებული და შემდეგ იმავე გზით ამოტვიფრული. შემდგომი ტესტირება მოიცავს ელექტრული და ოპტიკური მიკროსკოპების გამოყენებას და რენტგენის დიფრაქციულ ანალიზს. ამ მეთოდის საფუძველია ნივთიერების ატომების მიერ მიმოფანტული სხივების ჩარევა. მასალის მახასიათებლები კონტროლდება რენტგენის დიფრაქციის ნიმუშის ანალიზით. მასალების მექანიკური მახასიათებლები განსაზღვრავს მათ სიმტკიცეს, რაც მთავარია საიმედო და უსაფრთხო ექსპლუატაციაში ნაგებობების მშენებლობისთვის. ამიტომ, მასალა შემოწმებულია საგულდაგულოდ და სხვადასხვა მეთოდით ყველა პირობებში, რაც მას შეუძლია მიიღოს მაღალი დონის მექანიკური მახასიათებლების დაკარგვის გარეშე.
კონტროლის მეთოდები
მასალების მახასიათებლების არადესტრუქციული ტესტირების ჩასატარებლად დიდი მნიშვნელობა აქვს ეფექტური მეთოდების სწორ არჩევანს. ამ მხრივ ყველაზე ზუსტი და საინტერესოა ხარვეზის გამოვლენის მეთოდები – დეფექტების კონტროლი. აქ აუცილებელია ვიცოდეთ და გავიგოთ განსხვავებები ხარვეზების გამოვლენის მეთოდების განხორციელების მეთოდებსა და ფიზიკური განსაზღვრის მეთოდებს შორის.მექანიკური მახასიათებლები, რადგან ისინი ფუნდამენტურად განსხვავდებიან ერთმანეთისგან. თუ ეს უკანასკნელი ემყარება ფიზიკური პარამეტრების კონტროლს და მათ შემდგომ კორელაციას მასალის მექანიკურ მახასიათებლებთან, მაშინ ხარვეზის გამოვლენა ეფუძნება რადიაციის პირდაპირ გარდაქმნას, რომელიც აისახება დეფექტიდან ან გადის კონტროლირებად გარემოში.
საუკეთესო, რა თქმა უნდა, რთული კონტროლია. სირთულე მდგომარეობს ოპტიმალური ფიზიკური პარამეტრების განსაზღვრაში, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნიმუშის სიძლიერისა და სხვა ფიზიკური და მექანიკური მახასიათებლების დასადგენად. ასევე, ამავდროულად, შემუშავებულია და შემდეგ ხორციელდება სტრუქტურული დეფექტების კონტროლის საშუალებების ოპტიმალური ნაკრები. და ბოლოს, ჩნდება ამ მასალის ინტეგრალური შეფასება: მისი შესრულება განისაზღვრება მთელი რიგი პარამეტრებით, რაც დაეხმარა არა-დესტრუქციული მეთოდების დადგენას.
მექანიკური ტესტირება
მასალების მექანიკური თვისებები ტესტირება და შეფასება ხდება ამ ტესტების დახმარებით. ამ ტიპის კონტროლი დიდი ხნის წინ გამოჩნდა, მაგრამ ჯერ კიდევ არ დაკარგა აქტუალობა. თანამედროვე მაღალტექნოლოგიური მასალებიც კი ხშირად და მკაცრად აკრიტიკებს მომხმარებლებს. და ეს იმაზე მეტყველებს, რომ გამოკვლევები უფრო ფრთხილად უნდა ჩატარდეს. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მექანიკური ტესტები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: სტატიკური და დინამიური. პირველი ამოწმებს პროდუქტს ან ნიმუშს ბრუნვაზე, დაჭიმულობაზე, შეკუმშვაზე, ღუნვაზე, ხოლო მეორე ამოწმებს სიმტკიცეს და დარტყმის ძალას. თანამედროვე აღჭურვილობა ხელს უწყობს ამ არც თუ ისე მარტივი პროცედურების მაღალი ხარისხით შესრულებას და ყველა საოპერაციო პრობლემის იდენტიფიცირებას.ამ მასალის თვისებები.
დაძაბულობის ტესტირებამ შეიძლება გამოავლინოს მასალის წინააღმდეგობა გამოყენებული მუდმივი ან მზარდი დაძაბულობის ზემოქმედების მიმართ. მეთოდი ძველი, გამოცდილი და გასაგებია, გამოიყენება ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში და დღემდე ფართოდ გამოიყენება. ნიმუში იჭიმება გრძივი ღერძის გასწვრივ სატესტო მანქანაში ფიქსატორის საშუალებით. ნიმუშის დაჭიმვის სიჩქარე მუდმივია, დატვირთვა იზომება სპეციალური სენსორით. ამავდროულად, მონიტორინგს ახდენენ დრეკადობაზე და მის შესაბამისობაზე დაყენებულ დატვირთვასთან. ასეთი ტესტების შედეგები ძალიან სასარგებლოა ახალი დიზაინის შესაქმნელად, რადგან ჯერ არავინ იცის, როგორ მოიქცევიან ისინი დატვირთვის ქვეშ. მხოლოდ მასალის ელასტიურობის ყველა პარამეტრის იდენტიფიცირება შეიძლება. მაქსიმალური დაძაბულობა - გამძლეობა განსაზღვრავს იმ მაქსიმალურ დატვირთვას, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს მოცემულ მასალას. ეს დაგეხმარებათ გამოთვალოთ უსაფრთხოების ზღვარი.
სიხისტის ტესტი
მასალის სიხისტე გამოითვლება ელასტიურობის მოდულიდან. სითხისა და სიხისტის კომბინაცია ხელს უწყობს მასალის ელასტიურობის დადგენას. თუ ტექნოლოგიური პროცესი შეიცავს ისეთ ოპერაციებს, როგორიც არის გახეხვა, გორვა, დაჭერა, მაშინ უბრალოდ აუცილებელია ვიცოდეთ შესაძლო პლასტიკური დეფორმაციის სიდიდე. მაღალი პლასტიურობით მასალა შეძლებს ნებისმიერი ფორმის მიღებას შესაბამისი დატვირთვით. შეკუმშვის ტესტი ასევე შეიძლება გახდეს უსაფრთხოების ზღვრის განსაზღვრის მეთოდი. განსაკუთრებით თუ მასალა მყიფეა.
სიხისტის ტესტირება ხდება გამოყენებითIdentator, რომელიც დამზადებულია ბევრად უფრო მყარი მასალისგან. ყველაზე ხშირად, ეს ტესტი ტარდება ბრინელის მეთოდით (ბურთს დაჭერით), ვიკერსის (პირამიდის ფორმის იდენტერი) ან როკველის (გამოიყენება კონუსი) მიხედვით. იდენტიფიკატორი იჭრება მასალის ზედაპირზე გარკვეული ძალით გარკვეული პერიოდის განმავლობაში და შემდეგ შეისწავლება ნიმუშზე დარჩენილი ანაბეჭდი. არსებობს სხვა საკმაოდ ფართოდ გამოყენებული ტესტები: დარტყმის სიძლიერისთვის, მაგალითად, როდესაც მასალის წინააღმდეგობა ფასდება დატვირთვის გამოყენების მომენტში.
