Что такое механические испытания: различные виды механических испытаний материалов

Механические испытания — это серия испытаний, используемых при проектировании продукции и производстве деталей для идентификации материала, определения характеристик, выбора и проверки продукции. В результате производители могут обеспечить надлежащее использование материалов, безопасность производства и рентабельность. В этой статье будет представлена серия тестов и их применение в разработке продуктов и производстве деталей.

Что такое механические испытания?

Механические испытания — это серия стандартизированных испытаний, используемых для определения физических и механических свойств материала и его пригодности для предполагаемых применений. Это огромное требование при разработке продуктов и производстве деталей из-за необходимости достижения стандартов, установленных такими организациями, как ASTM и ISO. Эти тесты позволяют производителям отличать менее качественные материалы и выбирать правильный материал для своей продукции.

Испытание на растяжение

Испытание на растяжение — это основное испытание на механическую прочность, используемое для определения таких свойств материала, как напряжение, деформация и деформация текучести. Он включает в себя воздействие на материал силы на противоположных концах и растяжение до тех пор, пока он не сломается.

Испытания проводятся на разрывной машине, которая может быть гидравлической или электрической. Оператор подвергает материал воздействию различных сил и записывает данные. После этого они наносят данные на график, чтобы получить кривую напряжения-деформации. Общие стандарты для испытаний на растяжение включают ASTM D638/ISO 527-2 (для армированных пластмасс), ASTM D412/ISO 37 (вулканизированная резина и термопластичные эластомеры) и ASTM E8/ASTM A370/ISO 6892 (металлы и другие металлические материалы).

Испытание на кручение

Испытание на кручение — это еще одна форма механических испытаний, которая оценивает поведение материала при воздействии напряжения при угловом смещении. В результате он дает информацию о модуле упругости материала при сдвиге, пределе текучести при сдвиге, прочности при сдвиге, модуле разрыва при сдвиге и пластичности. В отличие от испытаний на растяжение, испытания на кручение применяются к материалам и изделиям. Кроме того, существует несколько типов, описанных ниже.

Только кручение: приложение к материалу только скручивающей нагрузки.

Осевое кручение Приложение к материалу осевой силы (растяжения/сжатия) и силы кручения.

Испытание на отказ: скручивание продукта или материала до тех пор, пока он не сломается или не появится видимый дефект.

Контрольное испытание Приложение скручивающей нагрузки к материалу и удержание крутящего момента в течение определенного времени.

Функциональные испытания: Заключительные испытания для проверки поведения материала при скручивающих усилиях и нагрузках.

В соответствии с ASTM и ISO общепринятыми стандартами испытаний на кручение являются ASTM A938/ISO 7800 (испытания металлической проволоки на кручение).

Испытание на усталость

Механические испытания на усталость определяют, как ведет себя материал при переменных нагрузках, приложенных в осевом направлении, при кручении или изгибе. Он включает в себя воздействие на материал средней нагрузки и переменной нагрузки. В результате материал будет испытывать усталость (т. е. когда материал ломается).

Данные испытаний будут представлены в виде диаграммы S-N — графика количества циклов, приведших к отказу, в зависимости от амплитуды циклического напряжения (которое может быть амплитудой напряжения, максимальным напряжением или минимальным напряжением).

Испытания механики разрушения

Испытания на механику разрушения позволяют производителям определить энергию, необходимую для разрушения материала с существующей трещиной на две части. Кроме того, это позволяет производителю установить способность материала сопротивляться разрушению с использованием внутреннего фактора напряжения. На основе данных производители могут анализировать хрупкий излом и изучать размер его зерен, глубину слоя и т. д.

Общими стандартами для теста являются BS 7448, NS-EN 10225, ASTM E1820 и EEMUA pub. 158.

Компрессионное тестирование

Испытание на сжатие является еще одним фундаментальным испытанием в области машиностроения, определяющим поведение материала при воздействии разрушающих нагрузок. В результате это очень важно при изготовлении деталей, поскольку материалы проходят через разные фазы.

Он подходит для широкого спектра материалов для испытаний, таких как металлы, пластмассы, керамика или другие пользователи с несущей способностью. Общие стандарты для испытаний на сжатие: ASTM D3574 (гибкие пористые материалы), ASTM D695-15 (жесткие пластмассы), AITM 0010, ASTM C109 (2-дюймовые бетонные кубы), ISO 844 (жесткие ячеистые пластмассы).

Испытание на ползучесть

Испытание на ползучесть или испытание на релаксацию напряжения включает в себя воздействие на материал постоянного напряжения при высоких температурах и регистрацию деформации через определенный интервал времени. После этого операторы наносят на график скорость ползучести в зависимости от времени, чтобы получить скорость ползучести (наклон графика).

Этот тест позволяет производителям определить склонность материала к деформации при постоянном напряжении и постоянной температуре (включая тепловое расширение или усадку). Это важно для таких материалов, как металлообработка, пружины и паяные соединения.