Інформація про випробування
Випробування металу на розрив — це лабораторне визначення механічних характеристик металевих матеріалів шляхом розтягування зразка до повного руйнування, з фіксацією межі пропорційності, умовної межі текучості, межі міцності на розрив, відносного подовження та відносного звуження поперечного перерізу. Лабораторія ZHONGXI Testing виконує статичні випробування на одновісне розтягування для широкого спектру металевих виробів — від сортового прокату та арматурного сталевого прокату до листового металу, труб, дроту, зварних з'єднань, кольорових сплавів і литих заготовок. Результати таких випробувань застосовуються у будівництві, машинобудуванні, нафтогазовій галузі, суднобудуванні, авіабудуванні, виробництві кріпильних виробів, металоконструкцій та автомобільних компонентів.
Мета випробування на розрив полягає в отриманні діаграми деформування «навантаження — подовження», за якою розраховуються кількісні показники міцності та пластичності, необхідні для оцінки придатності матеріалу до експлуатаційних навантажень. Технічно випробування реалізується на універсальних випробувальних машинах з електромеханічним або гідравлічним приводом, оснащених extensometerами (тензометрами подовження), захватами клинового, гідроциліндрового або пневматичного типу, а також термокамерами для випробувань при підвищених або знижених температурах. Для крихких матеріалів і матеріалів з відсутньою чіткою площадкою текучості застосовують метод визначення умовної межі плинності при заданій залишковій деформації (0,2 %; 1,0 %). Синхронна реєстрація сили та деформації дозволяє побудувати повну криву течії металу та обчислити модуль пружності.
Типовий процес випробування включає такі етапи: відбір проб із партії продукції згідно з правилами вибіркового контролю; виготовлення нормалізаних плоских або циліндричних зразків із розрахунковою довжиною кратного або некратного типу; вимірювання початкових геометричних розмірів перерізу з точністю до 0,01 мм мікрометром або штангенциркулем; маркування розрахункової довжини; закріплення зразка в захватах; навантаження з постійною швидкістю деформації або переміщення до руйнування; фіксацію максимального навантаження, навантаження при руйнуванні та залишкової деформації. Основні контрольовані параметри — межа пропорційності, межа текучості (фізична та умовна), межа міцності на розрив, відносне рівномірне подовження, відносне подовження після розриву, відносне звуження, робота руйнування та коефіцієнт зміцнення.
Значення показників міцності безпосередньо впливають на розрахунок несучої здатності конструкцій, вибір режимів холодного або гарячого деформування при обробці тиском, придатність матеріалу до зварювання та експлуатаційну безпеку виробів. Систематичний контроль на розрив дозволяє виявити порушення технології плавки, прокатки, термообробки, надмірне зміцнення після холодного деформування, а також втомленість або деградацію металу після тривалої експлуатації при підвищених температурах.
випробування металу на розрив Випробувальні прилади
- Універсальна електромеханічна випробувальна машина з навантаженням до 100 кН — для зразків дроту, тонкого листа та кольорових сплавів.
- Універсальна електромеханічна випробувальна машина з навантаженням до 600 кН — для стандартних циліндричних та плоских зразків прокату.
- Гідравлічна універсальна випробувальна машина до 1000 кН — для арматури великих діаметрів і високоміцних зразків.
- Гідравлічна машина до 2000 кН — для випробування цілих прутків арматури та крупногабаритних заготовок.
- Тензометр подовження (extensometer) з базою 50 мм та класом точності за зміщенням — для точного визначення модуля пружності та межі плинності.
- Автоматичний багатоосьовий extensometer для повної діаграми деформування без переустановлення датчика.
- Клинові захвати з твердосплавними пластинами — для плоских і циліндричних зразків стандартного прокату.
- Гідроциліндрові захвати з постійним тиском обтиску — для високоміцного дроту та канатів, що виключає руйнування в захватах.
- Термокамера з робочим діапазоном до 1100 °C для розтягування при підвищених температурах.
- Криокамера з рідким азотом для випробувань до мінус 196 °C.
- Мікрометр гладкий з ціною поділки 0,01 мм — вимірювання діаметрів циліндричних зразків.
- Товщиномір індикаторний для листових зразків товщиною 0,1–10 мм.
- Штангенциркуль цифровий з точністю 0,01 мм для розрахункової довжини та ширини плоских зразків.
- Масштабна лінійка та маркер для маркування розрахункової довжини перед випробуванням.
- Верстат-заготівельний фрезерний комплекс для механічного виготовлення плоских пропорційних зразків.
- Токарний верстат для виготовлення циліндричних зразків типу І та ІІ із головками.
- Абразивно-відрізний станок для різання проб без нагріву та структурних змін у зоні різання.
- Стереоскопічний мікроскоп для макроаналізу зламів після розриву.
- Програмне забезпечення для збирання даних і автоматичного розрахунку показників міцності та пластичності.
- Зразки-свідки контрольні (еталонні) для періодичної перевірки відтворюваності вимірювань силового каналу.
випробування металу на розрив Пункти випробувань
- Межа пропорційності — характеризує максимальну напругу, до якої зберічається лінійна залежність між навантаженням і деформацією, важлива для розрахунку пружних елементів.
- Межа пружності — напруга, при якій залишкова деформація не перевищує задану малу величину (0,005 %; 0,05 %), контролює поведінку пружин та ресорів.
- Фізична межа текучості (площадка текучості) — визначається для пластичних сталей з чітко вираженою площадкою; індекс схильності до раптової локалізації деформації.
- Умова межа плинності Rp0,2 — напруга, що викликає залишкову деформацію 0,2 %; основний розрахунковий показник для матеріалів без площадки текучості.
- Межа міцності на розрив (тимчасовий опір) — максимальна напруга перед шийкоутворенням; визначає граничне навантаження конструкції.
- Істинний опір розриву — обчислюється за навантаженням у момент руйнування та фактичною площею шийки; оцінює реальний опір при локальній деформації.
- Відносне подовження після розриву — міра запасу пластичності матеріалу; нормується для арматури, листового та сортового прокату.
- Відносне рівномірне подовження — подовження до початку шийкоутворення, показник здатності металу до рівномірного формозмінення при штампуванні.
- Відносне звуження поперечного перерізу — показує ступінь локальної пластичності у зоні руйнування, чутливий до забрудненості металу неметалічними включеннями.
- Модуль нормальної пружності — відношення приросту напруги до приросту деформації на пружній ділянці; використовується у розрахунках жорсткості.
- Робота руйнування та питома ударна в'язкість за діаграмою розтягування — інтегральна енергетична характеристика, що оцінює запас в'язкості.
- Коефіцієнт зміцнення (показник деформаційного зміцнення) — описує степеневу криву зміцнення, потрібен для розрахунків глибокого витягування.
- Коефіцієнт нормальної пластичної анізотропії — відношення логарифмічних деформацій по ширині та товщині листа; ключовий показник штампуваності автолиста.
- Напруга руйнування — обчислюється за навантаженням у момент поділу зразка на частини; використовується в розрахунках на міцність за граничним станом.
- Похибка вимірювання сили та калібрування навантажувального каналу — забезпечення метрологічної коректності одержаних значень напруги.
- Тип і характер зламу — аналіз поверхні руйнування (в'язкий ямковий, крихкий кристалічний, втомний) для встановлення причини руйнування.
- Межа міцності при підвищеній температурі — зниження міцності металу при експлуатації в гарячих умовах (трубопроводи, котли, турбіни).
- Межа міцності при зниженій температурі — контроль холодостійкості конструкційних сталей для північного виконання.
- Міцність зварного з'єднання на розрив — порівняння з міцністю основного металу та визначення місця руйнування (по металу або по шву).
- Вирівнювання показників поздовжніх та поперечних зразків — кількісна оцінка анізотропії прокату.
- Число перегинів і звивань як супутня оцінка пластичності дроту після розривного випробування.
Обсяг випробувань
- Випробування на розрив низьковуглецевих сталей (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4) у гарячекатаному стані.
- Випробування на розрив низьколегованих конструкційних сталей (09Г2С, 09Г2, 10ХСНД, 14Г2, 15ХСНД, 17Г1С).
- Випробування на розрив арматурного прокату класів А240, А400С, А500С, А600, А800 та арматури склянопластикової порівняльної номенклатури в частині методики розтягування.
- Випробування на розрив холоднодеформованої арматури класів В500С, Вр500, Вр1200, Вр1300, Вр1400 (дротяна арматура в мотках і прутках).
- Випробування на розрив зварних арматурних з'єднань, зварених втавр, накладними з'єднаннями та стиковими з'єднаннями оплавленням.
- Випробування на розрив якісних вуглецевих конструкційних сталей (05кп, 08пс, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60) в нормалізованому, покращеному та гартованому станах.
- Випробування на розрив легованих конструкційних сталей (15Х, 20Х, 40Х, 45Х, 30ХГСА, 35ХГСА, 40ХН, 50ХФА, 20ХН3А, 30ХН3А, 18ХГТ, 25ХГТ).
- Випробування на розрив корозійностійких (нержавіючих) сталей аустенітного класу (08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 04Х18Н10, 08Х18Н12Б).
- Випробування на розрив нержавіючих сталей феритного, мартенситного, аустенітно-феритного (дуплексного) класів (12Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 08Х13, 08Х22Н6Т).
- Випробування на розрив жароміцних і жаростійких сталей та сплавів (12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 20Х3МВФ, ХН35ВТ, ХН77ТЮР).
- Випробування на розрив інструментальних сталей (У8, У10, У12, ХВГ, 9ХС, Х12М, 4Х5МФС, 6ХВ2С) після термообробки.
- Випробування на розрив сталей для холодного штампування та автолиста (ізespеціальними вимогами до показників пластичності та коефіцієнта нормальної пластичної анізотропії).
- Випробування на розрив чавунів — сірого (СЧ10–СЧ35), ковкого (КЧ30-6, КЧ35-10), високоміцного (ВЧ35–ВЧ100) — на нормалізованих зразках.
- Випробування на розрив міді та мідних сплавів (М1, М2, М3, М1р; латуні Л63, Л68, Л70, ЛС59-1; бронзи БрАЖ9-4, БрОФ6,5-0,15, БрБ2).
- Випробування на розрив алюмінієвих деформівних сплавів (АД0, АД1, АМц, АМг2, АМг3, АМг5, АМг6, Д1, Д16, АК4-1, АК6, В95, 1915, 1925).
- Випробування на розрив ливарних алюмінієвих сплавів (АК7ч, АК9ч, АК12, АК5М2, АЛ2, АЛ4, АЛ9) та магнієвих ливарних сплавів (МЛ5).
- Випробування на розрив титанових сплавів (ВТ1-0, ВТ5, ВТ6, ВТ14, ВТ20, ОТ4, ПТ-3В) у стані поставки та після термообробки.
- Випробування на розрив нікелевих сплавів (НП2, ХН78Т, ХН60ВТ) та сплавів на основі кобальту.
- Випробування на розрив сталевого дроту — вуглецевого (для канатів), зварювального, пружинного, оцинкованого, а також дроту для холодного висаджування кріпильних виробів.
- Випробування на розрив сталевих канатів (спіральних, подвійного звивання, трикутного профілю) на цілих відрізках канатів.
- Випробування на розрыв труб — безшовних гарячедеформованих, холоднодеформованих, зварних електрозварних, а також кільцевих зразків труб із поздовжнім та поперечним швом.
- Випробування на розрив металокордy та стальної дротяної арматури для попередньо напружених залізобетонних конструкцій.
- Випробування на розрив поковок, штампованих заготовок і литих зразків з одночасним визначенням анізотропії властивостей за напрямком волокон.
- Випробування на розрив при підвищених температурах (до 1100 °C у повітряному середовищі) та при знижених температурах (до мінус 196 °C).
- Випробування на розрив зразків з корозійними дефектами, після навуглецювання, азотування та інших видів хіміко-термічної обробки.
- Випробування на розрыв стрічкових і плоских зразків листового прокату різної товщини (від 0,1 до 40 мм) у поздовжньому та поперечному напрямках прокатки.
Поширені запитання
Скільки часу займає випробування металу на розрив?
Стандартна тривалість виконання становить 7–15 робочих днів з моменту надходження зразків до лабораторії. Безпосереднє розтягування одного зразка триває від 2 до 30 хвилин залежно від матеріалу та режиму навантаження, однак повний цикл включає реєстрацію надходження, виготовлення нормалізованих зразків із наданих проб, проведення випробувань, обробку діаграм та оформлення протоколу. Якщо потрібні додаткові умови (підвищена температура, специфічна геометрія зразка, велика кількість точок відбору), термін може бути скоригований, точний графік узгоджується з інженером під час оформлення заявки.
Скільки коштує випробування металу на розрив?
Вартість визначається кількістю пунктів випробувань, типом зразків (циліндричний, плоский, цілий пруток, зразок труби, зварне з'єднання), необхідністю виготовлення зразків у лабораторії та наявністю додаткових умов, таких як висока або низька температура. Орієнтовний розрахунок можна отримати у інженера після повідомлення марки матеріалу, типу продукції, діаметра або товщини, кількості зразків та переліку показників, які потрібно визначити.
Які пункти входять до випробування металу на розрив і скільки зразків потрібно підготувати?
Перелік пунктів залежить від типу продукції та чинних для неї вимог: для арматури це, як правило, межа текучості, тимчасовий опір і відносне подовження після розриву; для листового прокату додаються умовна межа плинності Rp0,2, відносне звуження та іноді модуль пружності; для зварних з'єднань визначають межу міцності та місце руйнування. Для випробування зазвичай потрібно від 3 до 5 зразків одного типорозміру (для статистичної обробки), а маса наданої проби, як правило, становить від 300 до 500 г для дроту або передбачає відрізки прутків довжиною 300–500 мм для арматури; точні вимоги до відбору повідомляються під час оформлення заявки.
Чим відрізняється випробування з високою швидкістю деформації від звичайного статичного розтягування?
При статичному розтягуванні швидкість деформації підтримується в межах, за яких процес квазістатичний, і результати відбивають базові міцнісні характеристики. При підвищеній швидкості деформації (динамічне розтягування) межа плинності та межа міцності зазвичай зростають, а показники пластичності можуть знижуватись; такий режим застосовується для матеріалів, що працюють при ударних та імпульсних навантаженнях — елементів кузовних конструкцій, засобів захисту, компонентів устаткування гірничої техніки. Лабораторія виконує випробування в обох режимах із відповідним обладнанням та фіксацією швидкісних параметрів у протоколі.
Підсумок
Випробування металу на розрив охоплює визначення межі пропорційності, межі текучості, умовної межі плинності, межі міцності, відносного подовження та звуження для вуглецевих, легованих, нержавіючих сталей, чавунів, алюмінієвих, мідних, титанових та нікелевих сплавів, а також зварних з'єднань, дроту, канатів, труб і арматурного прокату. Термін виконання становить від 7 до 15 робочих днів залежно від переліку пунктів та типу зразків, а за потреби випробування проводяться у діапазоні температур від мінус 196 °C до 1100 °C.