Универсальные испытательные машины (разрывные машины)

Образцы и машины для испытания на растяжение

Испытания на растяжение

Испытания на одноосное растяжение — наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических свойств металлов и сплавов — сравнительно легко подвергаются анализу, позволяют по результатам одного опыта определять сразу несколько важных механических характеристик материала, являющихся критерием его качества и необходимых для конструкторских расчетов.

Методы испытания на растяжение стандартизованы. Имеются отдельные стандарты на испытания при комнатной температуре (ГОСТ 1497-84), при повышенных до 1473 К (ГОСТ 9651-84) и пониженных от 273 до

173 К (ГОСТ 11150-84) температурах. В них сформулированы определения характеристик, оцениваемых при испытании, даны типовые формы и размеры образцов, основные требования к испытательному оборудованию, методика проведения испытания и подсчета результатов.

Для испытаний на растяжение используют образцы с рабочей частью в виде цилиндра (цилиндрические образцы) или стержня с прямоугольным сечением (плоские образцы).

На рис. 2.42 показаны наиболее часто используемые стандартные образцы для испытаний при комнатной (а-б), температуре повышенных (в) и отрицательных (г) температурах. Помимо основной рабочей части, большинство образцов имеет головки различной конфигурации для крепления в захватах. Основные размеры образца:

1)рабочая длина l0 — часть образца между его головками или участками для захвата с постоянной площадью поперечного сечения;

2)начальная расчетная длина l0 — участок рабочей длины, на котором определяется удлинение;

3)начальный диаметр рабочей части d0 для цилиндрических или начальная толщина а0 и ширина b0 рабочей части для плоских образцов.

Между размерами образца должны существовать определенные соотношения. В частности, рабочая длина цилиндрических образцов должна быть от l0 + 0,5d0 до l0 + 2d0, а у плоских при толщине более 3мм от l0 + 1,5 до l0 + 2,5, при толщине менее 3мм от l0 + 0,5b0 до l0 + 2b0 . Расчетная длина l0 = 5,65(«короткие» образцы) или l0 = 11,3(«длинные» образцы), где F0 — начальная площадь поперечного сечения в рабочей части. Для цилиндрических образцов это равнозначно тому, что l0 = 5d0 (пятикратные) и l0 = 10d0 (десятикратные) образцы.

Литые образцы и образцы из хрупких материалов допускается изготовлять с l0 = 2,82.

Абсолютные размеры образцов могут меняться в широких пределах. В частности, диаметр рабочей части пропорциональных цилиндрических образцов d = 3 25 мм, у плоских a0 = 0,5 25 ,b0= 20 30 мм. При этом для каждой формы (типа) образца ГОСТ устанавливает свой диапазон основных размеров. На практике для испытаний при комнатной температуре чаще всего используют так называемые «гагаринские» цилиндрические короткие образцы с d0 = 6 и l0 = 30мм (см. рис. 2.42,а). Из плоских наибольшее распространение получили образцы с конфигурацией, показанной на рис. 2.42,в. У этих образцов а0 = 1 2 и l0 = 50 70мм.

В некоторых случаях, например, при работе с малогабаритными изделиями или дефицитными материалами, используют «микрообразцы» с d0 ≤ 1мм и l0 = 4 7мм.

Рисунок 2. 42 — Стандартные образцы для испытаний на одноосное растяжение

Машины для испытаний на растяжение очень разнообразны, однако все они должны соответствовать ГОСТ 28840-90. Многие машины универсальны и могут использоваться при проведении различных статических испытаний

(рис. 2. 43). Современные испытательные машины высшего класса представляют собой сложные, частично автоматизированные устройства; они оснащаются ЭВМ, при помощи которых может проводиться расчет любых характеристик свойств в процессе испытания или сразу же по его окончании.

1.3. По типу силоизмерительного устройства машины подразделяют на:

с маятниковым (рычажно-маятниковым) силоизмерителем;

с торсионным силоизмерителем;

с электрическим (тензорезисторным, вибрационно-частотным и др.) силоизмерителем.

1.4. По виду испытываемых материалов машины подразделяют в соответствии со следующими кодами ОКП (общесоюзного классификатора промышленной продукции) на машины:

для испытания образцов металлов — 72 7111;

для испытания строительных материалов — 42 7121;

для испытания полимерных материалов — 42 7151;

для испытания текстильных материалов — 42 7131 (материалов легкой промышленности).

Возможность проведения испытаний нескольких видов материалов на одной модели указывают в ТУ на выпуск машин.

1.5. Компоновочные схемы и составные части машин должны соответствовать принципам блочно-модульного конструирования (модульного формирования техники).

2.1. Ряды наибольших предельных нагрузок и группы машин по п. 2.3, разработанных и выпускаемых промышленностью, с указанием классификационных признаков по пп. 1.1 — 1.4 указаны и табл. 1.

2.2. Значения наибольших предельных нагрузок и диапазонов нагружения вновь разрабатываемых машин должны выбираться из ряда 1,0×10n; 2,0×10n; 2,5×10n; 3,0×10n; 5,0×10n кН, где п целое положительное или отрицательное число, или 0.

2.3. Пределы допускаемой погрешности измерения нагрузки при прямом ходе (в процентах от измеряемой нагрузки) и разделение на группы по этому параметру приведены в табл. 2.

Таблица 2

2.4. Пределы допускаемой погрешности измерения деформации (удлинения) и разделение машин на группы по этому параметру приведены в табл. 3.

Таблица 3

2.5. Значения масштабов записи деформации (удлинения) образца и перемещения активного захвата выбирают из ряда: 2000:1; 1000:1; 500:1; 100:1; 50:1; 20:1; 10:1; 5:1; 2:1; 1:1; 1:2; 1:5; 1:10 и устанавливают по согласованию с заказчиком в технических условиях на выпуск машин.

2.6. Предел допускаемой погрешности измерения и записи деформации в машинах, оснащенных электрическими измерителями деформации, не должен превышать ±2,0 % от верхнего предела диапазона измерителя деформации и устанавливается в ТУ по согласованию с заказчиком в соответствии с нормами точности используемых стандартизованных устройств записи и регистрации показаний.

2.7. Предел допускаемой погрешности записи перемещения активного захвата не должен превышать ±3,0 % измеряемого значения величины при длине записанного самопишущим устройством отрезка по координате «перемещение» св. 30 мм, при длине записанного отрезка до 30 мм — ±1 мм при масштабах записи до 50:1 и ±2 мм — при масштабе записи 100:1.

2.8. Значения отношений наибольшей предельной нагрузки к наименьшей и разделение машин на группы по этому параметру указаны в табл. 4.

Таблица 4

2.9. Диапазон регулирования скоростей перемещения активного захвата без нагрузки и разделение машин на группы по этому параметру указаны в табл. 5. Группу, наибольшую скорость и диапазон скоростей указывают в ТУ на выпуск машин.

Таблица 5

2.10. В разрывных и универсальных машинах по требованию заказчика должна быть обеспечена возможность установки термокриокамер для проведения испытаний при повышенных и пониженных температурах. Пределы и точность регулирования повышенных и пониженных температур по согласованию с заказчиком устанавливают в ТУ на машины в соответствии с требованиями стандартов на методы испытаний материалов, указанных в приложении 1.

2.11. Вероятность безотказной работы машин за заданную наработку выбирают из ряда: 0,80; 0,85; 0,90; 0,92; 0,94. Заданную наработку выбирают из ряда: 50; 500; 750; 1000; 1500; 2000 ч.

Конкретные значения вероятности безотказной работы, заданной наработки и критериев отказов устанавливают по согласованию заказчика и изготовителя в ТУ на выпуск машин конкретного типа.

Значения вероятности безотказной работы 0,92; 0,94 устанавливают для машин без учета надежности электронной и вычислительной техники.

2.12. Полный средний срок службы машин должен быть не менее 15 лет.

2.13. Масса машин и потребляемая мощность должны быть указаны в технических условиях на выпуск машин, согласованных в установленном порядке с заказчиком.

2.14. Исполнение и категория машин по условиям эксплуатации должны устанавливаться в технических условиях на выпуск машин и соответствовать требованиям ГОСТ 15150.

2.15. Машины, предназначенные для экспорта, должны изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 15151, технических условий на машины конкретного типоразмера и заказа-наряда внешнеторговой организации.

2.16. Лакокрасочные покрытия наружных и внутренних поверхностей — по ГОСТ 9.032.

3.1. Выходные сигналы

3.1.1. Основные параметры электрических входных и выходных сигналов тока и напряжений должны устанавливаться в технических условиях и соответствовать требованиям ГОСТ 26.011.

3.1.2. В машинах с электрическим силоизмерителем должен быть обеспечен выход на ЭВМ или цифропечатающее устройство.

3.2. Параметры питания

3.2.1. Значения номинальных напряжений, их допустимых отклонений и частот переменного электрического питания машин должны указываться в технических условиях и соответствовать требованиям ГОСТ 21128.

4.1. Общие требования безопасности к конструкции машин должны соответствовать ГОСТ 12.2.003.

4.2. Общие требования безопасности к электрооборудованию машин в зависимости от конструкции должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0 и (или) ГОСТ 12.2.007.7.

4.3. Значения шумовых характеристик должны устанавливаться в технических условиях и соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003.

Справочное

(металлы, полимерные материалы, строительные материалы, текстильные материалы на растяжение, сжатие, изгиб)

ГОСТ 1497 Металлы. Методы испытаний на растяжение.

ГОСТ 9651 Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах.

ГОСТ 14019 Металлы и сплавы. Методы испытаний на изгиб.

ГОСТ 11150 Металлы. Методы испытания на растяжение при пониженных температурах.

ГОСТ 25503 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие.

ГОСТ 4648 Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб.

ГОСТ 4651 Пластмассы. Метод испытания на сжатие.

ГОСТ 11262 Пластмассы. Метод испытания на растяжение.

ГОСТ 270 Резина. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении.

ГОСТ 20014 Резины пористые. Методы определения сопротивления сжатию.

ГОСТ 23020 Резина. Метод определения работы разрушения при растяжении.

ГОСТ 11721 Резина губчатая. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении.

ГОСТ 10180 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 6611.2 Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве.

ГОСТ 3813 Ткани и штучные изделия текстильные. Методы определения разрывных характеристик при растяжении.

ГОСТ 265 Резина. Методы испытаний на кратковременное статическое сжатие.

ГОСТ 28570 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.

Справочное

ГОСТ 1.2 ГСС. Порядок разработки стандартов.

ГОСТ 1.3 ГСС. Порядок согласования, утверждения и государственной регистрации технических условий.

ГОСТ 2.601 ЕСКД. Эксплуатационные документы.

ГОСТ 8.001 ГСИ. Организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений.

ГОСТ 8.383 ГСИ. Государственные испытания средств измерений. Основные положения.

ГОСТ 9.032 ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Группы, технические требования и обозначения.

ГОСТ 14192 Маркировка грузов.

ГОСТ 2991 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общие технические условия.

ГОСТ 12997 Изделия ГСП. Общие технические условия.

ГОСТ 21657 Электрическая изоляция изделий ГСП. Технические требования. Методы испытаний.

ГОСТ 20011 Средства измерений и автоматизации. Электрические сигналы тока и напряжения непрерывные входные и выходные.

ГОСТ 21128 Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В и допустимые отклонения.

ГОСТ 20504 Система унифицированных типовых конструкций агрегатных комплексов ГСП. Типы и основные параметры.

ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия.

ГОСТ 22352 Гарантии изготовителя. Установление и исчисление гарантийных сроков в стандартах и технических условиях. Общие положения.

ГОСТ 14254 Изделия электротехнические. Оболочки, степени защиты. Обозначения. Методы испытаний.

ГОСТ 16842 Радиопомехи индустриальные. Методы испытания источников индустриальных радиопомех.

ГОСТ 12.1.030 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.

ГОСТ 12.1.038 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.

ГОСТ 12.2.003 Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.007.0 Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.007.7 Устройства комплектные низковольтные. Требования безопасности.

ГОСТ 12.3.019 ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности.

Нормы 1-72 — 9-72 Общесоюзные нормы допустимых индустриальных радиопомех

ГОСТ 15846 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера и труднодоступные районы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.

ГОСТ 17532 Изделия ГСП, предназначенные для районов с тропическим климатом. Общие технические требования. Правила приемки. Методы испытаний.

ГОСТ 356 Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие. Ряды.

ГОСТ 26.010 Средства измерений и автоматизации. Сигналы частотные электрические непрерывные входные и выходные.

ГОСТ 20.57.406 КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний.

ГОСТ 15151 Машины, приборы и другие технические изделия для районов с тропическим климатом. Общие технические условия.

ГОСТ 16272 Пленка поливинилхлоридная пластифицированная техническая. Технические условия.

РД 50-690 Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным

ГОСТ 24297 СПКП. Входной контроль качества продукции. Основные положения.

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности и приборостроения СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

А.П. Осокина, канд. техн. наук (руководитель темы); А.К. Гусев; И.Е. Китман; Н.А. Брио

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 29.12.90 № 3530

3. ВЗАМЕН ГОСТ 7762-74, ГОСТ 7855-84, ГОСТ 8905-82, ГОСТ ЭД1 8905-87

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ