Испытание металлов

В мире современной инженерии накопленные и синтезированные знания о черных и цветных металлах, их физико-механических свойствах становятся ключом к разработке и созданию новейших сплавов, дальнейшему производству из них различных металлоконструкций для нужд современного общества. Качество, надежность и безопасность этих конструкций напрямую зависят от свойств используемых металлов или сплавов, от знаний и компетенций инженеров испытательных центров, занимающихся исследованиями прочностных и деформационных характеристик металлов. Так области механических испытаний и метрологических исследований при изучении свойств металлов являются фундаментальными, первоочередными при разработке сложных технических решений при создании готовых объектов для эксплуатации человеком.

Имитация условий реальной эксплуатации в лаборатории

Определение прочности, степени деформации металлов при испытаниях позволяет инженерам подбирать оптимальные материалы и геометрические формы для создания конструкций. Такие конструкции могут эксплуатироваться в различных условиях:

  • при эстремально повышенных или пониженных температурах,
  • давлении или влажности,
  • при статических или динамических нагрузках,
  • при воздействии агрессивных солевых растворов, щелочей или кислот,
  • при аэродинамических влияниях.

Для имитации реальных условий, в которых предполагается использовать механизмы или конструкции, в испытательных лабораториях задействуется оборудование с широким спектром влияющих возмущений. Это могут быть испытательные агрегаты или приборы для проведения испытаний в рамках действия статического или динамического воздействия, например, испытательные машины или копры маятниковые. Эти приборы могут дополнительно оснащаться криокамерами или термокамерами, барокамерами, климатическими камерами или камерами соляного тумана. Таким образом испытания металлов на прочность могут проходить в условиях приложения статической или динамической силы, а также в условиях переменных климатических факторов.

Компания Эталон-Профит выпускает испытательные приборы серий РКМ и РКМ svo, на текущий момент разрабатывает новые электромеханические испытательные приборы настольные серии НИМ, а также напольные серии X-Pro. Эти приборы имеют различные номиналы силы, их оснащают специальными камерами, захватами и приспособлениями для проведения испытаний с постоянной скоростью приложения силы или напряжения, с постоянной скоростью перемещения активного захвата или подвижной траверсы. Они могут создавать многоступенчатый программный произвольный режим для приложения силы в процессе статического нагружения. Имитируют механические испытания до заданных значений силы, деформации металлов при осевом приложении растягивающего усилия, прогиба или деформации при осевом приложении сжимающего статического усилия. Имитируют испытания при динамических циклированиях по параметрам времени, нагрузки, деформации или перемещения.

Почему важно определять прочностные характеристики

Определение прочностных характеристик металлов – это сложный и точный процесс, основанный на физических и механических аспектах материалов. Физико-механические испытания металлов позволяют точно определить предел прочности, текучесть, упругость, а также другие прочностные показатели. Это обеспечивает инженеров информацией, дает неоценимые данные для разработки инновационных решений. Знание прочности металлов позволяет оптимизировать производственные процессы, увеличивая долговечность и эффективность оборудования. Испытания прочности металлов помогают создавать более безопасные, но легкие автомобили, повышая топливную эффективность, а также снижая воздействие на окружающую среду. В авиации, где безопасность имеет первостепенное значение, знание прочности металлов позволяет разрабатывать компоненты, способные выдерживать огромные нагрузки при переменных условиях полетов. Определение прочности металлов обеспечивает надежность строительных материалов и структур, защищая здания от погодных и климатических воздействий.

Подготовка образцов для испытаний имеет особое значение, она не может быть переоценена, так как металлические образцы являются представителями реальных условий эксплуатации. Поэтому образцы должны изготавливаться в строгом соответствии со стандартами и техническими документами, начиная с правильности геометрических форм, заканчивая точностью обработки и шероховатости поверхности. Приспособления и захваты испытательной машины должны обеспечивать эффективную фиксацию испытываемого образца, а датчики, система управления и программное обеспечение – точное и корректное определение силы и деформации, вычисление расчетных параметров прочности.

Наибольшее воздействие, в рамках короткого промежутка времени, на металлы оказывают сила и температура. Низкие или высокие температуры приводят к изменению кристаллической решетки металлов и атомному перестроению. В результате физические свойства, а также поведение металлов изменяются, соответственно изменяются предел упругости или пропорциональности, условный предел текучести или физические пределы текучести, предел прочности или временное сопротивление и истинное разрушающее напряжение. Поэтому для правильной оценки поведения металлов или конструкций из них в реальных условиях важно создавать максимально приближенные к ним имитационные лабораторные условия. Это ключевой шаг в инженерных исследованиях при производстве металлических конструкций.

Оборудование Эталон-Провит для всех типов испытаний

Организация Эталон-Профит производит копры маятниковые серии РКМ-К напольные и настольные для испытаний металлов по методу Шарпи на ударный изгиб с энергией от 5 до 800 Дж в зависимости от массы установленного на оси качания ударного маятника. Образцы из металлов изготавливаются в строгом соответствии со стандартом, включая геометрию, шероховатость и наличие надреза специальной формы. Такой надрез может иметь U-образную или V-образную формы, он наносится на образцы строго посередине с помощью режущих протяжек механических, электромеханических или электрогидравлических режущих станков, например СНК производства Эталон-Профит. Для проверки качества геометрической формы надреза задействуются специальные проектные приборы или проекторы оптические, например ПСО производства нашей компании. Далее подготовленные и проверенные образцы помещаются на опоры копра в плоскости качания ударного маятника, затем производится сброс ударного маятника  с выбранным необходимым запасом потенциальной энергии. После разрушения металлического образца маятник поднимается на определенный угол, в функции которого рассчитывается работа удара и вязкость металла при ударном растяжении.

Также, помимо воздействия осевой растягивающей, сжимающей или изгибающей сил, ударного растяжении или приложения динамических и циклических сил металлы испытывают на длительную прочность (приборы серии АИМА), кручение (приборы серий МСК или ИХ) или навивание. Испытания металлов на длительную прочность предполагают приложение постоянного растягивающего усилия в условиях нахождения образца в области повышенных температур с фиксацией времени испытания и деформации рабочей части образца. Испытание металлических образцов цилиндрической формы на скручивание производится в условиях приложения изгибающего скручивающего усилия до разрушения или заданного количества скручиваний с определением числа скручиваний, что и характеризует прочностную устойчивость металлов при данном виде испытаний.

Эталон-Профит гордится своим вкладом в развитие области производства испытательной техники и стремится продолжать обеспечивать наше индустриальное общество новейшими передовыми решениями и техническими новинками. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о нашем оборудовании и методологиях исследований. Мы готовы к сотрудничеству в решении самых сложных задач в области испытаний металлов.