Исследование влияния технологических параметров процесса каширования на физико-механические свойства (стр. 9 из 12)
Технические характеристики РМ – 50:
- прибор работает от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50±0,5 Гц;
- режим работы прибора повторно-кратковременный;
- потребляемая мощность – не более 100 ВА;
- габариты прибора 400х400х700 мм, масса прибора не более 8 кг.
В комплект прибора РМ – 50 входят: ложемент для зажимов (обеспечивает процесс закрепления образца в зажимах), предохранитель, кабель для подключения компьютера, паспорт, руководство по эксплуатации, программа управления машиной РМ – 50, руководство к программе управления.
Прибор отвечает требованиям, сформулированным в ГОСТ 28840–90 «Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб». Прибор отвечает общим требованиям безопасности по ГОСТ 12.2003 и общим требованиям к безопасности к электрооборудованию по ГОСТ 12. 2. 0070 и ГОСТ 12. 2. 0077.
Принцип работы прибора состоит в растяжении образца 3 (рис. 2.4.), верхний конец которого через зажим 2 связан с силоизмерителем. Нижний конец образца, закрепленный в зажиме 5, смещается вниз с постоянной скоростью, определенной стандартом испытаний. Образец деформируется, и усилие, развиваемое при деформации, измеряется силоизмерителем. Смещение нижнего зажима измеряется энкодером.
Изменение напряжение в образце по мере нарастания относительной деформации выражается графически в виде кривой растяжения. По кривой растяжения определяют прочность при растяжении, относительную деформацию при разрыве, предел текучести, модуль упругости при растяжении и другие характеристики материала, оговоренные в ГОСТ 14236 – 81 или заданные стандартом испытаний.
Шкала усилий, скорость растяжения, пуск и остановка машины при испытании производится посредством компьютера. В случае отказа («зависания») компьютера машина автоматически прекращает измерение.
Конструктивно прибор состоит из двух основных частей – ходовой и измерительной. Ходовая часть включает стойки 2 (рис. 2.3), несущие измерительный блок и ходовой винт 5 (с приводом), который обеспечивает крепление и перемещение нижнего зажима 3.
Нижний зажим размещен на ползуне 4, скользящем по стойкам. Ползун опирается на гайку, которая перемещается вверх-вниз при вращении ходового винта. Ходовой винт приводится во вращение от асинхронного двигателя 8 мощностью 30 Вт. Частота вращения двигателя задается частотным регулятором и может варьироваться в пределах 5:1. Скорость перемещения зажима при этом варьируется от 500 мм/мин до 100 мм/мин.
На правой стойке прибора размещены ограничители хода 6, связанные с концевыми выключателями. Ограничители устанавливают пределы перемещения штанги вверх (т.е. устанавливают базовую длину образца) и вниз (т.е. устанавливают максимум растяжения образца).
Измерительный блок 1 обеспечивает крепление верхнего зажима и измерение усилия, возникающего на нем при растяжении образца. Для измерения используется тензометрический датчик усилия. Максимальное усилие, измеряемое этим датчиком – 500 Н (50 кг). Рабочий интервал измеряемых усилий – от 100 Н/шкалу до 500 Н/шкалу.
В измерительном блоке расположены датчик усилий, усилитель сигнала. Прибор связан кабелем с персональным компьютером. Сигнал обрабатывается в компьютере и представляется в виде кривой растяжения [20].
Проведение испытаний: собрать зажимы 2 и 5 (рис. 2.4) на ложементе и заправить в них образец 3. Выбрать нужный интервал нагрузок и скорость испытаний, задать толщину образца. Поместить зажимы с образцом на штангах 1 и 6. Запустить на компьютере программу измерения, задать предел измерения в меню «Настройки», включить режим регистрации, затем кнопку «Старт» и движение штанги вниз. Когда образец разорвется, остановить движение зажима с помощью кнопки «Стоп». Записанную кривую растяжения следует сохранить в файл в программе Microsoft Word.
Обработка результатов: после проведения испытаний все данные переносятся в Microsoft Word и обрабатываются.
Для каждого испытанного образца строятся зависимости напряжения от деформации σ = f(ε).
 |
Рис. 2.4. Крепление образца: 1 – верхняя штанга; 2 – верхний зажим; 3 – образец; 4 – стойка; 5 – нижний зажим; 6 – нижняя штанга; 7 – ползун
При расчете напряжения и деформации используются следующие формулы:
σ1 =
; σист. = σ1 (1+ε), (2.3.1)где: σ1 и σист. – соответственно разрушающее напряжение на первоначальное и истинное сечение в Па; S0 – первоначальная площадь поперечного сечения в м2, Р – нагрузка, ε – деформация, определяемая по уравнению:
ε =
, (2.3.2)где: l – длина растянутого образца (мм); l0 – исходная длина образца (мм) [20].
В отчете представлены таблицы с данными испытаний и графики кривых растяжений.
2.4 Испытание на разрыв образцов с надрезом
Разрушение материала при растяжении, например, одноосном, может быть хрупким, квазихрупким или пластическим (вязким) в зависимости от величины и вида деформации предшествующей разделению образца материала или изделия на части (как правило, на две части).
Хрупкое разрушение характеризуется разделением материала две части при локализации пластической деформации у вершины трещины или без пластической деформации вообще, что определяет малые затраты энергии на продвижение трещины. Скорость роста трещины высока и соизмерима со скорость звука в данном материале.
Пластическое – (вязкое) разрушение характеризуется наиболее медленным распространением трещины с интенсивным течением всего объема материала в том числе части материала расположенной вне зоны роста трещины. Затраты энергии на продвижение трещины относительно велики.
Квазихрупкое разрушение является промежуточным вариантом и характеризуется локализацией пластической деформации у вершины трещины и на пути ее вероятного роста.
Для испытания на разрыв материала с надрезом используется универсальная машина для испытания на растяжение, описанная выше.
Подготовка материалов: Испытания на растяжение с надрезом проводились в продольном и поперечном направлениях. Использовались те же образцы, что и для предыдущего исследования, но с нанесением надрезов (искусственной трещины).
Надрезы на образцы наносились согласно ГОСТ 262–53.
Проведение испытаний: собрать зажимы 2 и 5 (рис. 2.4.) на ложементе и заправить в них образец 3. Выбрать нужный интервал нагрузок и скорость испытаний, задать толщину образца. Поместить зажимы с образцом на штангах 1 и 6 с запасом, как показано на рис. 2.5. Запустить на компьютере программу измерения, задать предел измерения в меню «Настройки», включить режим регистрации, затем кнопку «Старт» и движение штанги вниз. Когда образец разорвется, остановить движение зажима с помощью кнопки «Стоп». Записанную кривую растяжения следует сохранить в файл в программе Microsoft Word.
Рис. 2.5. Крепление образца: 1 – верхний зажим; 2 – образец; 3 – нижний зажим
2.5 Методика статистической обработки результатов экспериментов по ГОСТ 11.004–74
Настоящий стандарт устанавливает правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения по совокупности опытных независимых наблюдений, полученных в результате испытаний, если исследуемые закону нормального распределения.
1) Оценка параметров нормального распределения.
а) Несмещенной оценкой для генерального среднего и нормального распределения является выборочное среднее x:
=
х i – х) 2 (2.5.1)где х i, х 2… х n – совокупность наблюдаемых значений случайной величины х.
б) Несмещенная оценка для среднеквадратичного отклонения при неизвестной точности измерений:
S = 
(2.5.2)
2) Определение доверительных границ для генеральной средней при неизвестной генеральной дисперсии.
а) Определение нижней доверительной границы dH для генеральной средней по выборке объема n осуществляется следующим образом: задают значение односторонней доверительной вероятности γ 1 по заданным значениям γ 1 и k=n-1 по таблице находят значение t γ1. Вычисляют (нижнюю) доверительную границу dH для генеральной средней по формуле:
dH =
(2.5.3)б) Определение верхней доверительной границы для генеральной средней по выборке объема n осуществляется следующим образом: задают значение односторонней доверительной вероятности γ 2; по заданным значениям γ 2 и k=n-1 по таблице находят значение t γ2. Вычисляют верхнюю доверительную границу по формуле:
dB =
(2.5.4)в) Нижняя и верхняя границы dH и dB образуют доверительный интервал для генеральной средней при двусторонней доверительной вероятности γ*, где γ* определяется по формуле:
γ* = γi + γ2 – 1 (2.5.5)
г) Если принята двусторонняя доверительная вероятность γ1 = γ2 = γ, то доверительный интервал для генерального среднего находится по формулам:
(2.5.6)где ε = ty S / n