Испытательная лаборатория

Лабораторная работа № 1

Цель работы — изучить поведение малоуглеродистой стали при растяжении и определить ее механические характеристики.

Содержание

Основные сведения

Испытания на растяжение являются основным и наиболее распространенным методом лабораторного исследования и контроля механических свойств материалов.

Эти испытания проводятся и на производстве для установления марки поставленной заводом стали или для разрешения конфликтов при расследовании аварий.

В таких случаях, кроме металлографических исследований, определяются главные механические характеристики на образцах, взятых из зоны разрушения конструкции. Образцы изготавливаются по ГОСТ 1497-84 и могут иметь различные размеры и форму (рис. 1.1).

Образцы для испытания на растяжение

Рис. 1.1. Образцы для испытания на растяжение

Между расчетной длиной образца lо и размерами поперечного сечения Ао (или dо для круглых образцов) выдерживается определенное соотношение:

В испытательных машинах усилие создается либо вручную — механическим приводом, либо гидравлическим приводом, что присуще машинам с большей мощностью.

В данной работе используется универсальная испытательная машина УММ-20 с гидравлическим приводом и максимальным усилием 200 кН, либо учебная универсальная испытательная машина МИ-40КУ (усилие до 40 кН).

Порядок выполнения и обработка результатов

Образец, устанавливаемый в захватах машины, после включения насоса, создающего давление в рабочем цилиндре, будет испытывать деформацию растяжения. В измерительном блоке машины есть шкала с рабочей стрелкой, по которой мы наблюдаем рост передаваемого усилия F.

Зависимость удлинения рабочей части образца от действия растягивающей силы во время испытания отображается на миллиметровке диаграммного аппарата в осях F-Δl (рис. 1.2).

В начале нагружения деформации линейно зависят от сил, потому участок I диаграммы называют участком пропорциональности. После точки В начинается так называемый участок текучести II.

На этой стадии стрелка силоизмерителя как бы спотыкается, приостанавливается, от точки В на диаграмме вычерчивается либо прямая, параллельная горизонтальной оси, либо слегка извилистая линия — деформации растут без увеличения нагрузки. Происходит перестройка структуры материала, устраняются нерегулярности в атомных решетках.

Далее самописец рисует участок самоупрочнения III. При дальнейшем увеличении нагрузки в образце происходят необратимые, большие деформации, в основном концентрирующиеся в зоне с макронарушениями в структуре — там образуется местное сужение — «шейка».

На участке IV фиксируется максимальная нагрузка, затем идет снижение усилия, ибо в зоне «шейки» сечение резко уменьшается, образец разрывается.

При нагружении на участке I в образце возникают только упругие деформации, при дальнейшем нагружении появляются и пластические — остаточные деформации.

Если в стадии самоупрочнения начать разгружать образец (например, от т. С), то самописец будет вычерчивать прямую СО1. На диаграмме фиксируются как упругие деформации Δlу (О1О2), так и остаточные Δlост (ОО1). Теперь образец будет обладать иными характеристиками.

Так, при новом нагружении этого образца будет вычерчиваться диаграмма О1CDЕ, и практически это будет уже другой материал. Эту операцию, называемую наклеп, широко используют, например, в арматурных цехах для улучшения свойств проволоки или арматурных стержней.

Диаграмма растяжения (рис. 1.2) характеризует поведение конкретного образца, но отнюдь не обобщенные свойства материала. Для получения характеристик материала строится условная диаграмма напряжений, на которой откладываются относительные величины — напряжения σ=F/A0 и относительные деформации ε=Δl/l0 (рис. 1.3), где А0, l0 — начальные параметры образца.

Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали

Рис. 1.2. Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали

Условная диаграмма напряжений при растяжении

Рис. 1.3. Условная диаграмма напряжений при растяжении

Условная диаграмма напряжений при растяжении позволяет определить следующие характеристики материала (рис. 1.3):

σпц — предел пропорциональности — напряжение, превышение которого приводит к отклонению от закона Гука. После наклепа σпц может быть увеличен на 50-80%;

σу — предел упругости — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05%. Напряжение σу очень близко к σпц и обнаруживается при более тонких испытаниях. В данной работе σу не устанавливается;

σт — предел текучести — напряжение, при котором происходит рост деформаций при постоянной нагрузке.

Иногда явной площадки текучести на диаграмме не наблюдается, тогда определяется условный предел текучести, при котором остаточные деформации составляют ≈0,2% (рис. 1.4);

Определение предела упругости и условного предела текучести

Рис. 1.4. Определение предела упругости и условного предела текучести

σпч (σв) — предел прочности (временное сопротивление) — напряжение, соответствующее максимальной нагрузке;

σр — напряжение разрыва. Определяется условное σур и истинное σир=Fр/Аш, где Аш — площадь сечения «шейки» в месте разрыва.

Определяются также характеристики пластичности — относительное остаточное удлинение

δ = (l1 — l0)∙100% / l0,

где l1 — расчетная длина образца после разрыва,

и относительное остаточное сужение

ψ = (А0 — Аш)∙100% / А0.

По диаграмме напряжений можно приближенно определить модуль упругости I рода

E=σпц/ε=tgα,

причем после операции наклепа σпц возрастает на 20-30%.

Работа, затраченная на разрушение образца W, графически изображается на рис. 1.2 площадью диаграммы OABDEO3. Приближенно эту площадь определяют по формуле:

W = 0,8∙Fmax∙Δlmax.

Удельная работа, затраченная на разрушение образца, говорит о мере сопротивляемости материала разрушению w = W/V, где V = A0∙l0 — объем рабочей части образца.

По полученным прочностным и деформационным характеристикам и справочным таблицам делается вывод по испытуемому материалу о соответствующей марке стали

Контрольные вопросы

Изобразите диаграмму растяжения образца из малоуглеродистой стали (Ст.3). Покажите полные, упругие и остаточные абсолютные деформации при нагружении силой, большей, чем Fт.
На каком участке образца происходят основные деформации удлинения? Как это наблюдается на образце? Какие нагрузки фиксируются в этот момент?
Объясните, почему после образования шейки дальнейшее растяжение происходит при все уменьшающейся нагрузке?
Перечислите механические характеристики, определяемые в результате испытаний материала на растяжение. Укажите характеристики прочности и пластичности.
Дайте определение предела пропорциональности.
Дайте определение предела упругости.
Дайте определение предела текучести.
Дайте определение предела прочности.
Как определить предел текучести при отсутствии площадки текучести? Покажите, как это сделать, по конкретной диаграмме.
Какие деформации называются упругими, какие остаточными? Укажите их на полученной в лабораторной работе диаграмме растяжения стали.
Как определяется остаточная деформация после разрушения образца?
Выделите на диаграмме растяжения образца из мягкой стали упругую часть его полного удлинения для момента действия максимальной силы.
Какое явление называется наклепом? До какого предела можно довести предел пропорциональности материалов с помощью наклепа?
Как определяется работа, затраченная на разрушение образца? О каком свойстве материала можно судить по удельной работе, затраченной на разрушение образца?
Как определить марку стали и допускаемые напряжения для нее после проведения лабораторных испытаний?
Чем отличается диаграмма истинных напряжений при растяжении от условной диаграммы?
Можно ли определить модуль упругости материала по диаграмме напряжений?
Как определить работу, затрачиваемую на деформации текучести лабораторного образца?

Испытание материалов на сжатие >

Краткая теория >

Примеры решения задач >

Лаборатория

Центр инженерных услуг имеет специализированную лабораторию для проведения испытаний металлов и других конструкционных материалов. Мы выполняем химический анализ испытательных образцов, динамические и статические испытания на разрыв, растяжение, сжатие и изгиб. Опытные специалисты определяют состав и механические свойства металлов и других материалов. gazoanalizator

Выполняемые исследования
Необходимо узнать состав и свойства материала?
Виды испытаний
Оборудование лаборатории

Выполняемые исследования

В процессе запуска нового изделия в производство всегда встает вопрос выбора материала изделия. Мы выполняем различные виды анализов материалов, для определения состава и свойств.

Основные направления отдела анализа материалов:

Экспресс методы анализа физических свойств;
Химический и спектральный анализ;
Металлографический анализ и электрохимическая коррозия;
Электронная микроскопия и рентгено-структурный анализ;

Основные направления отдела прочности материалов:

Малоцикловые испытания;
Многоцикловые испытания;
Стандартные механические испытания материалов;
Статистическая трещиностойкость;
Циклическая трещиностойкость;

Необходимо узнать состав и свойства материала?

Многие производители держат в секрете точный химический состав металла своей продукции, но с современным оборудованием можно получить подробный состав любого материала.

Вам необходимо узнать материал образца или подобрать аналог для опытного изделия?

Специалисты нашей лаборатории анализируют материал методами разрушающего и неразрушающего контроля, определяют химический состав и марку материала.

По результатам выдаем протокол испытаний с заключением. Наш испытательный центр аккредитован в системе сертификации ГОСТ Р.

Виды испытаний

От выбора материала изделия зависят его прочностные и эксплуатационные свойства. В нашей лаборатории Вы можете заказать испытания опытных образцов по всем важным для данного изделия характеристикам. Для правильного назначения материала часто необходимы прочностные исследования.

Мы выполняем следующие виды испытаний материалов:

Испытания на растяжение;
Испытания на сжатие;
Испытание на изгиб;
Испытание на разрыв;
Статические испытания;
Определение прочности материалов при механических испытаниях;
Испытания металлов на твердость;
Испытания металлов и сплавов;
Испытания металлов на ударную вязкость;
Испытания на усталость металла;
Испытания металла на ударный изгиб;
Динамические испытания металлов;
Химические испытания металлов;
Циклические испытания металлов;
Испытания механических свойств по ГОСТ 898-1-2011;
Испытания на растяжение по ГОСТ 1497-84;
Испытания на изгиб по ГОСТ 14019-2003;
Испытания на усталость по ГОСТ 25.502-79.

Испытательное оборудование

Все исследования мы проводом в специализированной лаборатории, оснащенной всем необходимым оборудованием:

Разрывные машины на усилие до 100 тонн;
Микрорентгеноспектральный анализатор;
Электронный микроскоп;
Газоанализатор;
Копер маятниковый;
Атомно-эмиссионный спектрометр;
Дифрактометр рентгеновский;
Высокочастотные пульсаторы;
Профилограф-профилометр;

Для заказа испытаний Вы можете обратиться к специалисту Центра инженерных услуг «Модельер» по телефону или отправить сообщение через форму обратной связи и мы обязательно свяжемся с Вами в течение рабочего дня.

ЗАЯВКА В ЛАБОРАТОРИЮ

ЗАКАЗАТЬ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Вверх

Теги статьи: Испытания на растяжение, Испытания на сжатие, Испытание на изгиб, Испытание на разрыв, Статические испытания, Определение прочности материалов при механических испытаниях, Испытания металлов на твердость, Испытания металлов и сплавов, Испытания металлов на ударную вязкость, Испытания на усталость металла, Испытания металла на ударный изгиб, Динамические испытания металлов, Химические испытания металлов, Циклические испытания металлов

Механические испытания

Чёткие требования к механическим характеристикам для той или иной продукции изготовители должны указывать в техническом задании, технических условиях, стандартах и другой документации, а потребитель должен получать о них полное представление из паспортов, формуляров и (или) эксплуатационных документов.

И если вдруг он не увидит этих характеристик (либо увидит, но в неполной форме) — самое время всерьёз задуматься! Какого же качества может оказаться бетон, если на него не проводились механические испытания на прочность и сжатие? Какого же качества может быть клей, если отсутствуют испытания на прочность образуемого соединения? И какого же качества может быть стул, если отсутствуют испытания на его устойчивость?

Для проведения механических испытаний необходимо надлежащее оборудование. Вот почему они проводятся в надлежаще аккредитованных и компетентных лабораториях, соответствующих указаниям ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2009, ГОСТ Р 54883-2011и ГОСТ Р 51000.4-2011.

Средства испытаний должны быть аттестованы и поверены согласно ГОСТ Р 8.568-2017, ГОСТ Р 51672-2000, ГОСТР ИСО 5725-1-2002, и должны обеспечивать полные диапазоны испытательных режимов с достаточной точностью. К примеру, характеристики машин и приборов для определения механических свойств материалов должны выбираться по ГОСТ 4.403-85.

Для испытаний могут представляться как сами изделия (установки, приборы, конструкции), так и образцы, выполненные из тех же материалов и по той же технологии.

По результатам испытаний составляется протокол с заключением о соответствии (или несоответствии) заявленным требованиям.

Используемое оборудование

В лаборатории Менделеев Тест Групп используется следующее оборудование:

Вибрационный электро-динамический стенд ВЭДС-1500
Стенд транспортной тряски STT-500
Стенд транспортной тряски ST-800
Вибрационный стенд 12MB-100/196-1
Вибрационный стенд ВУС 500/200
Ударный стенд УС-2
Электрогидравлический вибрационный стенд ЭГВ 10/100
Центрифуга Ц 50/150
Пневматический ударный стенд О-В499-О
Ударный стенд А-4594/1
Маятниковый копер А-4590
Имитационная установка ИУ-2А
Маятниковый копер ГК-1
Вибрационный стенд РЗ-137
Маятниковый копер ГК-2
Стенд для испытания гидравлическим давлением А-4335М
Ударная установка СМ268
Установка для проверки на прочность гидростатическим давлением А-6037

Важно отметить, что проверка механических свойств продукции всегда впрямую связана с её безопасностью для человека. Любая поломка техники, разрушение конструкций, разрывы кожухов и тому подобные аварии по причине недостаточной прочности могут привести к человеческим травмам, если не хуже. В особенности это ощутимо в специальных отраслях (на самолётах, судах, атомных станциях, в медицине).

Недопустимо, чтобы механические испытания проводились «на глазок», кое-как, а то и вовсе на одной лишь бумаге. Для исключения подобных нарушений регулярно проводится инспекционный контроль аккредитованных испытательных лабораторий.

‍

Следует помнить, что ни сертификат соответствия, ни декларацию без проведения механических испытаний (если только они предусмотрены) получить невозможно! При этом протоколы испытаний будут действительны для получения подтверждающих документов в органе сертификации только если испытания проводились в аккредитованной лаборатории.

‍

Мы проводим механические испытания в собственной аккредитованной лаборатории на современном оборудовании. В них принимают участие только опытные специалисты, способные обеспечить точность результатов и правильную работу всех необходимых приборов. Свяжитесь с нами любым удобным способом и эксперты компании подробнее расскажут об испытаниях, подскажут, какие именно необходимы в вашем случае и сориентируют по расценкам.

‍

Лаборатория механических испытаний

ПРОВЕДЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Проведение механических испытаний позволяет точно определить, как поведет себя материал при различных видах деформации. Для этого применяются различные методы.

Химический анализ

Химический анализ https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/ximicheskij-analiz-llov-1.jpg 700 406 Альянс Лабораторий Альянс Лабораторий https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/ximicheskij-analiz-llov-1.jpg 21.03.201705.10.2018

Проведение химического анализа металлов в лаборатории позволяет максимально точно определить состав металлов, сплавов, сварных швов и соединений. Присутствующие в материале примеси можно распознать в тысячных процента. Это особенно важно при исследовании металлов и сплавов предназначенных для энергоэногретики, атомной или космической промышленности. При проведении химического анализа применяют следующие виды оборудования Портативный Стационарный Химический анализ — методика…

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/izmerenie-tverdosti.jpg 1000 615 Альянс Лабораторий Альянс Лабораторий https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/izmerenie-tverdosti.jpg 21.03.201705.10.2018

Универсальный твердомер Измерение твердости проводят по шкалам HRA твердость по Виккерсу (HV), HRB твердость по Бринеллю (HB) и HRC твердость по Роквеллу. Твердость по Бринеллю проводят по ГОСТ 9012 Твердость по Виккерсу проводят по ГОСТ 2999 Твердость по Роквеллу проводят по ГОСТ 9013 При проведении измерения твердости применяют следующие виды оборудования. Испытания металла на твёрдость…

Металлография

Металлография https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/llograf-1.jpg 1920 1053 Альянс Лабораторий Альянс Лабораторий https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/llograf-1.jpg 21.03.201726.03.2018

Металлографические исследования проводятся с целью выявления структурных характеристик материалов. Актуальны для чёрной, цветной металлургии, сварных швов. Применяются в различных отраслях промышленности, в том числе и энергоэнергетике, аэрокосмической и атомной промышленности.Металлография — ряд мероприятий направленных на всестороннее изучение структуры металлов, сплавов и сварных соединений. Исследование взаимосвязи между структурой и свойствами металлов. Исследования проводятся с помощью микроскопии.…

Испытания на ударный изгиб, определение ударной вязкости

Испытания на ударный изгиб, определение ударной вязкости https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/udarnyj-izgib.jpg 1280 720 Альянс Лабораторий Альянс Лабораторий https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/udarnyj-izgib.jpg 21.03.201725.11.2019

Специализированная компания «Альянс Лабораторий» проводит испытания сварных соединений и металлов на ударную вязкость и изгиб в Санкт-Петербурге и Москве. Гарантированно высокое качество и оптимальная оплата. Работы выполняются в короткие сроки с соблюдением всех ГОСТов и в соответствии с нормативно-технической документацией для данных образцов. В любой конструкции рано или поздно появляются трещины и микротрещины. Избежать данного…

Испытания на статический изгиб

Испытания на статический изгиб https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/icheskij-izgib.jpg 630 460 Альянс Лабораторий Альянс Лабораторий https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/icheskij-izgib.jpg 21.03.201705.10.2018

Статический изгиб проводят согласно следующих нормативных документов ГОСТ 14019 для металлов, ГОСТ 6996 для сварных соединений. При проведении испытаний на статический изгиб определяют способность сварного соединения или металла принимать заданный по размеру и форме изгиб. Эта способность характеризуется углом изгиба α, при котором в растянутой зоне сварного шва или металла образуется первая трещина, развивающаяся в…

Статическое растяжение

Статическое растяжение https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/icheskoe-rastyazhenie-1.jpg 1920 1338 Альянс Лабораторий Альянс Лабораторий https://alliancelab.ru/wp-content/uploads/2017/03/icheskoe-rastyazhenie-1.jpg 21.03.201705.10.2018

Статическое растяжение выполняют согласно нормативных документов: Растяжение для арматуры и сварных соединений из арматуры выполняют по ГОСТ 10922. Растяжение и изготовление образцов для испытаний металлов выполняют по ГОСТ 1497. Растяжение и изготовление образцов для испытаний сварных соединений выполняют по ГОСТ 6996. При испытании на статическое растяжение использую разрывные машины разных типов гидравлические и электрические с…

Литература:

Patil H., Tiwari R. V., Repka M. A. Recent advancements in mucoadhesive floating drug delivery systems: A mini-review. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2016; 31: 65–71.DOI: 10.1016/j.jddst.2015.12.002.
Мустафин Р. И., Буховец А. В., Протасова А. А., Шайхрамова Р. Н., Ситенков А. Ю., Семина И. И. Сравнительное исследование поликомплексных систем для гастроретентивной доставки метформина. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2015; 1(10): 48–50.
Baas, «Geschichte d. Medicin».
https://isopromat.ru/sopromat/labs/ispytanie-na-rastyazhenie.
https://www.model-r.ru/ispytatelnaya-laboratoriya.
https://www.mendeleevtest.ru/services/mehanicheskie-ispytaniya.
https://alliancelab.ru/mexanicheskie-ispytaniya/.
М.П. Киселева, З.С. Смирнова, Л.М. Борисова и др. Поиск новых противоопухолевых соединений среди производных N-гликозидов индоло[2,3-а] карбазолов // Российский онкологический журнал. 2015. № 1. С. 33-37.
А.В. Ланцова, Е.В. Санарова, Н.А. Оборотова и др. Разработка технологии получения инъекционной лекарственной формы на основе отечественной субстанции производной индолокарбазола ЛХС-1208 // Российский биотерапевтический журнал. 2014. Т. 13. № 3. С. 25-32.