Установка типа ИМАШ-5С » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Установка типа ИМАШ-5С

15.05.2021

Описанные в технической литературе приборы и механизмы для испытаний металлов и сплавов при высоких температурах с регулируемой скоростью растяжения в широком диапазоне ее изменения (на 3—4 порядка) предназначены главным образом для определения механических характеристик. В этих установках, однако, нельзя вести прямое наблюдение за изменениями микроструктуры образца в процессе опыта. С помощью установки ИМАШ-5С можно проводить такие исследования при температуре до 1200 °C и изменении скоростей растяжения на четыре порядка.

При работе с постоянной нагрузкой установка ИМАШ-5С отличается от ИМАШ-5, разработанной в 1954 г., более совершенной системой крепления образцов, повышенной чувствительностью к малым нагрузкам, а также улучшенными условиями нагружения образца. Максимальная величина растягивающей нагрузки составляет 440 кг, что соответствует с учетом рабочего сечения применяемых образцов получению начальных растягивающих напряжений до 50 кг/мм2.

Максимальная температура нагрева образца при испытаниях не должна превышать 1200 °С, хотя в принципе при контактном электронагреве образца эта предельная температура ограничивается только возможностью его расплавления. Для повышения предельной температуры испытания в установке ИМАШ-5С может быть использовано устройство, предотвращающее осаждение конденсата на поверхности смотрового стекла.

Фарма и размеры исследуемых образцов аналогичны показанным на рис. 5, ж. Предварительная подготовка образца заключается в шлифовке и полировании (механическом или электролитическом) одной из его поверхностей.

Перед испытаниями на полированную поверхность в средней части образца наносят отпечатки алмазной пирамиды. Эти отпечатки служат ориентирами для фиксирования одного и того же участка поверхности образца при наблюдении и фотографировании микроструктуры, а также для определения удлинения образца в процессе растяжения на выбранной базе измерения, которая обычно составляет 6 мм (рис. 77, а и б).

На рис. 77, в показан характер распределения температуры по длине образца никеля (сечение 3х3 мм2), подвергаемого электронагреву на установке ИМАШ-5С в интервале 400—1000 °С.

Рабочее сечение исследуемых образцов обычно составляет 3х3 мм2. Однако в отдельных случаях используют образцы иного сечения, например 5х2,5 мм2 или 6x2 мм2, что целесообразно при исследовании крупнозернистых материалов.

Конструкция рабочей камеры и нагружающего устройства. На рис. 78 показана принципиальная схема установки ИМАШ-5С при различных вариантах растяжения образца. Ниже рассматриваются конструкция рабочей камеры и нагружающего устройства установки ИМАШ-5С при работе с регулируемой скоростью растяжения, т. е. при постоянной скорости перемещения захвата (рис. 78, с), а также особенности нагружающего устройства установки при работе с постоянной нагрузкой (рис. 78,б и в).

Образец 1 (рис. 78, а) помещают в вакуумную камеру, состоящую из плиты 2, корпуса 3 и крышки 4, снабженных системой водяного охлаждения. Внутренняя поверхность вакуумной камеры хромирована и отполирована. Воздух и газы из камеры откачивают при помощи диффузионного масляного насоса 5 типа ЦВЛ-100, который соединен с ротационным насосом 6 типа ВН-461. Попадание паров масла из насоса 5 в рабочую камеру предотвращается маслоотражателем 7, выполненным в виде водоохлаждаемой медной спирали.

Для измерения остаточного давления в рабочей камере использованы манометрические лампы: термопарная лампа 8 типа ЛТ-2 и ионизационная лампа 9 типа ЛМ-2, соединенные с вакуумметром 10 типа ВИТ-1. Вакуумная система установки обеспечивает разрежение в рабочей камере 10в-5 мм рт. ст.

Образец нагревается пропусканием через него электрического тока промышленной частоты низкого напряжения, подводимого от силового трансформатора 11 через герметизированные в плите 2 водоохлаждаемые электроды и гибкие медные шины, соединенные с захватами 12 и 13 из жаропрочногоо сплава.

Температуру образца измеряют платинородий-платиновой термопарой 14. Выводы термопары приключены к электронному потенциометру 15 типа ЭПД-17 со шкалой 0—1600 °С, воздействующему на включение и выключение напряжения, подводимого к первичной обмотке трансформатора 11 от регулятора напряжения 16. Точность регулирования температуры лежит в пределах ±0,5%.

Для растяжения образцов в вакууме и измерения величины растягивающих усилий в патрубках корпуса камеры 3 имеются томпаковые сильфоны, через которые проходят водоохлаждаемые тяги 17 и 18 (последняя снабжена на конце ленточной резьбой). Сильфоны электрически изолированы от корпуса камеры, а тяги 17 и 18 изолированы в накидной гайке 19 и вращающейся гайке 20, в которой нарезана ленточная резьба (такая же, как на тяге 18).

Червячный редуктор 21 с передаточным числом i = 900, приводимый в действие электродвигателем трехфазного тока 22 типа ДТ-75 через промежуточный редуктор 23 с переменным передаточным отношением i = 0,32—3,14, соединен шарнирным валом с парой конических зубчатых шестерен 24 с передаточным отношением i = 1, вращающих нагружающую гайку 20. Для предупреждения вращения тяги 18 служит направляющее устройство, электрически изолированное от корпуса камеры.

Из корпуса исполнительного механизма 25 типа ПР-1 (который состоит из реверсируемого электродвигателя и системы зубчатых передач) выведены через плиту редуктора оси промежуточных валов, что позволяет получать пять различных скоростей вращения (0,8; 2,4; 7,4: 17,5 и 42,7 об/мин).

Исполнительный механизм через соединительный шарнирный вал 26 приводит во вращение пару зубчатых шестерен 27, одна из которых постоянная; другая (сменная) шестерня расположена на входном валу червячного редуктора. При последовательном включении исполнительного механизма 25 и червячного редуктора 21 (при отключенном двигателе 22) и при передаточном отношении i = 1 промежуточной зубчатой пары 27 обеспечивается перемещение тяги подвижного захвата со скоростями 0,16; 0,5; 1,5; 3,5 и 8,6 мм/час. Изменение передаточного отношения i зубчатой пары 27 в пределах 0,77—2,41 позволяет регулировать скорость перемещения захвата, в основном уменьшать ее через 10—20% номинальной величины скорости растяжения, соответствующей числу оборотов выходного вала исполнительного механизма.

При работе электродвигателя 22 (при этом исполнительный механизм 25 должен быть отключен) и при передаточном отношении промежуточного редуктора 23 i = 1 захват перемещается со скоростью 4,7 мм/мин (280 мм/час). Изменение передаточного отношения редуктора 36 позволяет изменять скорость перемещения захвата (так же, как при способе растяжения образца на установке ИМАШ-5С с использованием исполнительного механизма).

Таким образом, данная система растяжения образца при передаточном отношении промежуточного редуктора 23 и зубчатой пары 27 i = 1 позволяет изменять скорость перемещения захвата от 0,16 до 280 мм/час, т. -е. в 1750 раз. При использовании предельных значений передаточного отношения редуктора 23 i = 0,32 и зубчатой пары 45 i = 2,41 возможно изменение скорости перемещения захвата от 0,07 до 875 мм/час, т. е., как указывалось выше, в 12500 раз.

Указанный диапазон изменения скоростей перемещения захвата включает скорости, имитирующие в определенных пределах условия испытаний на ползучесть и длительную прочность (при использовании исполнительного механизма 25), а также скорости стандартных испытаний на растяжение (при работе с электродвигателем 22).

Для фиксирования положения образца в ненагруженном состоянии строго по оси действия растягивающих сил использованы стойки, электрически изолированные от корпуса камеры. Тяга подвижного захвата центрируется неизменным положением вращающейся гайки 20. Перемещение тяги 18 отсчитывается по специальной шкале с помощью стрелки-указателя 28. Перемещение тяги подвижного захвата в пределах ее рабочего хода, составляющего 25 мм, ограничивается концевыми выключателями 29 и 30.

Устройство для измерения усилий, возникающих в образце при его растяжении, состоит из плоского упругого элемента 31, установленного в шарнирно закрепленных захватах. Один захват связан с массивной стальной скобой (не показанной на рассматриваемой схеме), опирающейся на корпус 3 рабочей камеры, а второй — с неподвижной тягой 17, введенной через вакуумное уплотнение в рабочую камеру и связанной с растягиваемым образцом 1.

Тензодатчики сопротивления 32, наклеенные на поверхность динамометрического элемента и соединенные между собой по мостовой схеме, приключены к электронному измерителю статических деформаций 33 типа ИСД-2.

Для наблюдения за микроструктурой образца и фотографирования ее во время испытаний используется металлографический микроскоп 34 типа МВТ. В крышке 4 рабочей камеры имеется смотровое плоскопараллельное кварцевое стекло 35 диаметром 50 и толщиной 1,5 мм. Для фотографирования микроструктуры используется микрофотонасадка (типа МФН-3 для съемки на стандартную кинопленку шириной 35 мм или МФН-2 для съемки на фотопластинки размером 9х12 см2). Вместо микрофотонасадки можно устанавливать киносъемочную камеру, например типа «Конвас» с цейтраферным устройством для замедленной съемки или РФК-1.

Для предотвращения осаждения конденсата служит молибденовая шторка 36, в средней части которой имеется отверстие размером 36х12 мм2. На время наблюдения и фотографирования это отверстие может быть совмещено со смотровым отверстием в крышке камеры, защищенным кварцевым стеклом. Шторка перемещается при помощи рычажного устройства, управляемого через коническое вакуумное уплотнение рукояткой. Размеры отверстия позволяют наблюдать различные зоны на поверхности образца.

Деформацию образца при растяжении определяют при помощи стрелочного индикатора 37 (с пределами измерения 0—10 мм и ценой деления 0,005 мм), измеряя под микроскопом расстояния между контрольными отпечатками алмазной пирамиды (см. рис. 77, б). Индикатор 37 укреплен на специальном кронштейне на крышке 4 рабочей камеры; ножка индикатора опирается на объектив микроскопа 34.

При использовании установки ИМАШ-5С для изучения деформации образцов при постоянной нагрузке (испытания на ползучесть и длительную прочность) корпус с вращающейся гайкой 20 снимают и для уменьшения трения убирают также вилку направляющего устройства с тяги подвижного захвата.

На рис. 78, б приведена схема нагружающего устройства установки ИМАШ-5С, используемая при работе с постоянной нагрузкой (с прямым нагружением). Стальной трос 1 диаметром 3,5 мм, закрепленный в наконечниках 2 и 3, связан с тягой подвижного захвата 4 и через текстолитовый ролик 5 — с осью вспомогательного груза 6, компенсирующего атмосферное давление на сильфон подвижной тяги. Величина груза 6 была экспериментально определена равной 3,85 кг.

К оси компенсирующего груза прикреплена тарированная пружина 7, связанная с подвеской 8, на которой находятся сменные грузы 9. Образец нагружается при опускании снабженной изолирующей прокладкой площадки 10 во время вращения винта 11 червячного редуктора 12, который в данном случае используется в качестве домкрата. Червячный редуктор 12 приводится в действие электродвигателем 13 через промежуточный редуктор 14 (характеристики редукторов и двигателя приведены выше при описании схемы рис. 78, а). Перемещение винта домкрата ограничивается концевыми выключателями 15 и 16, показанными на рис. 78, б. Рабочий ход винта равен 80 мм, что обеспечивает необходимое растяжение пружины и деформацию образца. При подъеме винта 11 образец плавно разгружается.

Максимальный вес груза 9 при испытании с прямым нагружением равен 110 кг, что вызывает растяжение пружины 7 на 52,5 мм. При передаточном отношении i = 1 промежуточного редуктора 14 скорость перемещения винта 11 червячного редуктора составляет 4,7 мм/мин, что обеспечивает (с учетом жесткости пружины, равной 2,1 кг/мм) постоянную скорость нагружения около 10 кг/мин. При изменении указанного выше передаточного отношения редуктора 14 в пределах i = 0,32/3,14 изменяются скорости нагружения — в диапазоне 3—30 кг/мин.

При таких скоростях нагружения можно изучать в определенных пределах влияние изменения условий нагружения на ход кривых ползучести и длительной прочности. Использование низких и средних значений скорости нагружения (до 10 кг/мин) целесообразно при изучении чистых металлов, обладающих низкой прочностью и очень чувствительных к резкому нагружению в начале испытания.

Чувствительность нагружающего устройства при прямом нагружении составляет 0,05—0,1 кг, что при рабочем сечении образцов 9 мм2 равнозначно отклонению величины растягивающего напряжения от номинального ±0,01 кг/мм2. При работе с малыми растягивающими напряжениями постоянство приложенной нагрузки может быть обеспечено с повышенной точностью путем корректировки веса груза 9 в процессе испытания, с учетом преодоления жесткости сжимающегося сильфона.

На рис. 78, в приведена схема нагружающего устройства установки ИМАШ-5С, используемая при работе с постоянной нагрузкой (с рычажным нагружением). На схеме сохранены условные обозначения рис. 78, б. Рычаг второго рода 17 с максимальным соотношением плеч 4:1, прикрепляемый к кронштейну 18, дает возможность получать растягивающую нагрузку до 440 кг. Величина компенсирующего груза 6 при данной схеме нагружения очень мала (за счет усилия, создаваемого собственным весом рычага) и была экспериментально определена равной 0,25 кг.

Упругие элементы для измерения растягивающих нагрузок. Для измерения действующих на образец растягивающих нагрузок в установке ИМАШ-5С используются плоские упругие элементы в виде пластин с шириной рабочей части 20 мм и головками шириной 34 мм (рис. 79, а). К головкам этих пластин приклепаны накладки для крепления упругого элемента в захватах. Упругие элементы изготовлены из стальной пружинной ленты различной толщины (1,0; 0,5; 0,3 мм и т. д.). Сечение их выбирают в зависимости от ожидаемой максимальной нагрузки при испытании: эта нагрузка должна вызывать растяжение элемента только в упругой области. С учетом допускаемого растягивающего напряжения на упругом элементе 20 кг/мм2 допустимая нагрузка, например, для элемента сечением 20х1 мм2 составляет 400 кг, для элемента сечением 20х0,5 мм2 — 200 кг и т. д.
Установка типа ИМАШ-5С

На поверхности упругого элемента наклеены четыре проволочные датчика сопротивления D1—D4 с базой 10 мм, соединенных между собой по мостовой схеме (рис. 79, б) и с электронным измерителем статических деформаций типа ИСД-2. Принятая схема соединения тензометрических датчиков автоматически корректирует в известных пределах показания прибора ИСД-2 при возможном изгибе упругого элемента, а также предусматривает необходимую температурную компенсацию.

Наблюдение за микроструктурой образцов и ее фотографирование. Для этой цели используется микроскоп типа МВТ, до сих пор единственный отечественный металлографический микроскоп, в котором применен объектив с большим рабочим (свободным) расстоянием (около 15 мм). Благодаря этому можно наблюдать микроструктуру нагретых образцов в процессе растяжения (между поверхностью образца и фронтальной линзой объектива могут быть размещены смотровое кварцевое стекло и устройство для предохранения этого стекла от осаждения испаряющихся с поверхности образца частиц), а также создать зазор для предотвращения нагрева объектива за счет теплового излучения от образца.

Необходимо отметить, что в микроскоп МВТ, используемый на установке ИМАШ-5С, внесены некоторые конструктивные изменения. Так, объектив имеет не пружинящее крепление, а размещен на жесткой переходной втулке. Кроме того, увеличена возможность продольного перемещения микроскопа вдоль оси образца, изменена конструкция штурвала перемещения микроскопа и др.

Объективы типа ОСФ конструкции И.А. Андина с большим рабочим расстоянием представляют собой ахроматы со встроенными апертурными диафрагмами, позволяющими регулировать резкость изображения. При исследовании микроструктуры на установке ИМАШ-5С используют также и другие объективы со значительным рабочим расстоянием, например объектив типа ОХ-33, обладающий большой глубиной резкости при малых увеличениях.

Определенные опытным путем с помощью объект-микрометра действительные увеличения модернизированного микроскопа МВТ при наблюдении, фотографировании и киносъемке микроструктуры на установке ИМАШ-5С приведены в табл. 14. При визуальном наблюдении (с помощью микрофотонасадок МФН-2 и МФН-3) действительные увеличения микроскопа МВТ примерно в 2,3 раза больше номинальных (определяемых умножением линейного увеличения объектива на увеличение окуляра). При фотографировании получаемые увеличения в зависимости от типа насадки в значительной степени различаются. Так, при фотографировании на пластинки 9х12 см2 (микрофотонасадка МФН-2) действительное увеличение микроскопа примерно в 1,8 раза больше номинального, а при использовании микрофотонасадки МФН-3 или кинокамеры типа «Конвас» масштаб получаемого изображения на пленке составляет около 0,4 номинального увеличения микроскопа. Следует иметь в виду, что окончательное увеличение микрофотографий при печатании с пленки должно находиться в пределах полезного увеличения объектива, определяемого его числовой апертурой, умноженной на 1000, т. е., например, для объектива ОСФ-16 общее увеличение не должно превышать 420.

Компоновка основных узлов. Установка ИМАШ-5С размещена в стальном каркасе размерами 1050х800 мм2 в плане и высотой 1850 мм, состоящем из двух разъемных частей: переднего стола вакуумного блока и каркаса пульта управления. Привод нагружающего устройства собран на отдельной плите, укрепленной на полу возле установки. Каркас установки смонтирован на антивибрационных прокладках.

На рис. 80 показан внешний вид установки ИМАШ-5С при принудительном растяжении с постоянной скоростью.

На столе вакуумного блока 1 помещена рабочая камера 2, укрепленная на массивной стальной плите 3. На крышке камеры 4 установлены металлографический микроскоп 5 типа МВТ и стрелочный индикатор 6, служащий для измерения удлинения образца во время опыта. Наблюдение за микроструктурой и фотографирование в данном случае ведут при помощи микрофотонасадки 7 типа МФН-3 с камерой типа «Зоркий».

Внутри каркаса стола 1 размещены пароструйный вакуумный насос типа ЦВЛ-100, манометрические лампы, а также ротационный вакуумный насос типа ВН-461. Там же установлены автотрансформатор типа РНО-250-0,5 и двухплечий автотрансформатор типа РНО-250-5.

На лицевой панели каркаса 8 установки ИМАШ-5С расположены электронный автоматический потенциометр 9 типа ЭПД-17 со шкалой 0—1600 °С, переключатель для термопар 10 типа ПТПЩ-10, вакуумметр 11 типа ВИТ-1, а также другие контрольно-измерительные приборы, часы-хронометр, сигнальные лампы, клеммы и различные выключатели.

Внутри каркаса пульта управления установлены однофазный силовой трансформатор мощностью 5 ква, 220/5 в, питающий цепь нагрева образца, токоограничивающие сопротивления для сигнальных ламп, реле и другие вспомогательные устройства.

Образец, находящийся в рабочей камере, можно растягивать с различными скоростями при помощи червячного редуктора 12, который приводится в действие либо исполнительным механизмом 13 типа ПР-1 (для получения малых скоростей растяжения), либо электродвигателем 14 типа ДТ-75 (для опытов при скоростях стандартных испытаний на растяжение). Нагружающей гайке, находящейся в корпусе 15, вращение передается через шарнирный вал 16 и пару конических зубчатых шестерен 17. С левой стороны рабочей камеры укреплена массивная стальная скоба 18, в которой находится упругий элемент, используемый для измерения растягивающих усилий, действующих на испытываемый образец. Нагрузка отсчитывается с помощью электронного измерителя статических деформаций 19 типа ИСД-2.

Открытая рабочая камера установки ИМАШ-5С (со снятыми крышкой измерительного устройства и корпусом системы нагружения) показана на рис. 81. Образец 1 укреплен в захватах 2 и 3, которые связаны с тягами 4 и 5. Снабженная резьбой подвижная тяга 4 перемещается в направляющем устройстве 6 при помощи нагружающей гайки (на приводимой фотографии этой гайки нет; она снята вместе с корпусом системы нагружения для того, чтобы показать тягу 4). Гайка вращается через пару конических зубчатых шестерен 7, соединенных через шарнирный вал 8 с приводом нагружающего устройства. К корпусу камеры 9 жестко присоединена массивная стальная скоба 10; на этой скобе шарнирно закреплена серьга 11, в которой укреплен неподвижный конец упругого элемента 12 с наклеенными на нем тензодатчиками сопротивления. Второй конец этого элемента помещен в серьге 13, шарнирно связанной с неподвижной тягой 5, которая через вакуумное уплотнение введена в рабочую камеру 9.

На рис. 82 показан внешний вид рабочей камеры установки ИМАШ-5С при микрокиносъемке структуры образца. К микроскопу 1 типа МВТ, установленному на крышке рабочей камеры 2, прикреплена кинокамера 3 типа «Конвас». Для замедленной съемки с различными скоростями (от 2 до 120 кадр/мин) используется питающее устройство 4 типа 15М-7 завода «Ленкинап», к которому подключен электродвигатель 5 типа 24М-5, укрепленный на кронштейне 6. Электродвигатель 5 размещен в одном корпусе с редуктором 7, обеспечивающим необходимую экспозицию при съемке. Редуктор 7 передает вращение промежуточному редуктору 8, связанному гибким валом 9 со съемочным устройством кинокамеры. Редуктор позволяет изменять скорость замедленной киносъемки. Для дистанционного управления съемкой служит укрепленная на выносном шланге пусковая кнопка. При периодической замедленной съемке используется автоматическое цейтраферное устройство 11. Работа электродвигателя 5 при съемке контролируется индикаторной сигнальной лампой 12.

Особенности проведения испытаний. Некоторые методические особенности испытаний на установке ИМАШ-5С связаны главным образом с использованием метода контактного электронагрева образца, при котором возникает неравномерное распределение температуры, а следовательно, и деформации по его длине.

Деформацию образца во время опыта определяют путем измерения расстояния между контрольными отпечатками в момент отсчета (см. рис. 77, б), для чего каретку микроскопа перемещают вдоль оси растяжения. Как указывалось выше, удлинение образца измеряют стрелочным индикатором с ценой деления 0,005 мм. База измерения, обычно составляющая 6 мм, лежит в пределах «горячей» зоны образца, имеющей постоянную температуру нагрева.

При определении удлинения образца на базе 6 мм с точностью ±0,005 мм погрешность при измерении деформации находится в пределах ±0,1%. Такая точность недостаточна при стандартных испытаниях на ползучесть и длительную прочность. Однако в условиях ускоренных испытаний, проводимых на установке ИМАШ-5С, предназначенной для качественного изучения процессов деформирования металлов и сплавов при высоких температурах и различных скоростях растяжения, указанная точность измерения вполне допустима.

При высокой скорости растяжения удлинение образца можно определить после испытания на отснятой кинопленке, измеряя расстояние между контрольными отпечатками в зоне наблюдения при проектировании изображения поверхности образца на экран микропроектора. Для этой цели может быть рекомендован проектор типа «Микрофот», а также обычный инструментальный микроскоп.

Чтобы определить усилия, возникающие при растяжении в исследуемом образце, предварительно тарируют тензометрическим методом упругие элементы, применяя нагружение по схеме, показанной на рис. 78, б и 74, в. Тарировкой определяют характеристику упругого элемента (в кг на одно деление шкалы реохорда прибора ИСД-2).

Нагрузки, измеряемые при помощи упругих элементов, соответствуют усилиям, возникающим в исследуемом образце при его растяжении, при условии, что при тарировке предусмотрена компенсация атмосферного давления на сильфон подвижной тяги, а также учтены поправки, связанные с преодолением жесткости имеющихся сильфонов. Использованная схема нагружения (рис. 78, б и е) предусматривает указанную компенсацию атмосферного давления уравновешивающим грузом. Следует отметить также, что при тарировке упругих элементов вместо образца, показанного на рис. 77, а, применяется жесткий элемент сечением 3x12 мм2, не претерпевающий остаточной деформации при используемых при тарировке нагрузках; тем самым устраняется необходимость корректировки получаемых данных за счет упругого сжатия сильфона подвижной тяги, жесткость которого примерно равна 65 г/мм. Из тех же соображений ничтожно малым упругим растяжением сильфона неподвижной тяги, жесткость которого равна 200 г/мм, можно пренебречь.

На рис. 83 приведены результаты тарировки упругих элементов сечением 20х1 мм2 и 20х10,5 мм2. Линейная зависимость нагрузки от показаний прибора ИСД-2, полученная в результате трехкратных измерений, свидетельствует о том, что деформация динамометрических элементов при использованных нагрузках происходит строго в упругой области. На основании тарировки установлено, что для упругого элемента сечением 20х1 мм2 одно деление шкалы реохорда прибора ИСД-2 соответствует 3,83 кг нагрузки, а для элемента сечением 20х0,5 мм2 оно составляет соответственно 2,05 кг.

Поскольку максимальная погрешность измерения на приборе ИСД-2 при цене деления реохорда 1*10в-5 относительных единиц деформации не превышает ±1 деление, то полученные характеристики упругих элементов по существу определяют точность измерения усилий, возникающих в испытуемом образце при его растяжении.

При испытаниях на установке ИМАШ-5С вследствие градиента температуры, возникающего по длине подвергаемого электронагреву образца, деформация в основном локализуется в «горячей» зоне. Скорость деформации в этой зоне образца всегда выше «теоретической», подсчитываемой для равномерной деформации образца по всей рабочей длине, и при постоянной скорости перемещения захвата определяется температурой испытания. Поэтому изучению каждого материала должна предшествовать серия предварительных (тарировочных) опытов по определению фактической скорости деформации в горячей зоне образца при выбранных температурах испытания. Это дает возможность установить необходимую скорость перемещения захвата. Возможность изменения скорости перемещения захвата небольшими ступенями предусмотрена конструктивной схемой системы нагружения.

Необходимо отметить, что скорость деформаций в горячей зоне изучаемого образца не остается постоянной в процессе опыта. В начальный период испытания, когда происходит «выборка» зазоров в шарнирных соединениях нагружающей системы и одновременно протекает некоторая деформация нагретого образца, зависящая от температуры опыта и величины предварительного натяга, скорость деформации пониженная. В заключительной стадии испытания она резко увеличивается из-за местного уменьшения сечения образца при образовании шейки. Поэтому при данной скорости перемещения захвата скорость деформации в горячей зоне постоянна только для участка равномерной деформации, который, как это было установлено при тарировке на образцах никеля технической чистоты при температуре испытания 400—1000°С, примерно соответствует интервалу е = 5/25 %.

Подобная зависимость изменения скорости деформации в процессе испытания справедлива для большинства чистых металлов. При исследовании более прочных материалов, например жаропрочных сплавов, обладающих пониженной пластичностью, может быть обеспечено практически линейное возрастание деформации во времени, т. е. скорость деформации в горячей зоне образцов при данной скорости перемещения захвата практически остается постоянной от начала испытания вплоть до их разрушения.

В табл. 15 и на рис. 84 приведены экспериментальные данные по определению скорости деформации в горячей зоне образцов никеля, испытанных на установке ИМАШ-5С в температурном интервале 400—1000° C при различных скоростях перемещения захвата. Эти значения скорости деформации подсчитаны для указанного интервала равномерной деформации, за исключением температур, находящихся в области горячей хрупкости никеля, где приведенные значения были определены для более узкого интервала деформации; в этой области температур при достижении незначительной степени деформации образцы разрушались (эти участки кривых vдеф показаны на рис. 84 пунктиром).

На рис. 84 приведены также значения отношения vдеф/v0 при различных значениях vзахв, где за v0 принята скорость деформации в горячей зоне образца при температуре испытания 400°. Для получения постоянной скорости деформации при различных температурах испытания в данном интервале необходимо уменьшение скорости перемещения захвата в соответствии со значениями vдеф, что может быть достигнуто при увеличении передаточного отношения промежуточных редукторов привода системы нагружения.

Из приведенных данных следует, что при повышении температуры испытания от 400 до 1000°C скорость деформаций в горячей зоне образцов никеля увеличивается примерно в два раза, что находится в соответствии с изменением протяженности горячей зоны в данном температурном интервале (рис. 84). Необходимо отметить, что при повышенных температурах испытания (за пределами интервала горячей хрупкости никеля) наблюдается более резкое увеличение скорости деформации в горячей зоне образца, что также соответствует изменению температурного градиента.

Полученные при тарировке данные об изменении скорости деформации в процессе испытания при различных температурах позволяют также в известных пределах компенсировать скорость деформации в начальной стадии растяжения образцов. Это достигается увеличением скорости перемещения захвата в начальной стадии испытания при уменьшении передаточного отношения описанных выше промежуточных редукторов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: