Testna oprema
1. Testni stroj
(1) Općenito, razina točnosti testnog stroja trebala bi biti u skladu sa zahtjevima GB/T16825.1 i trebala bi biti klasa 1 ili bolje, osim ako nije drugačije navedeno u standardu proizvoda.
Fleksibilnost testnog stroja Fleksibilnost ispitne opreme (testni stroj i kriogeni uređaj) (postotak pomaka same opreme pod testnom silom) treba biti poznat. Da bi se izmjerila fleksibilnost ispitnog stroja, kruti uzorak ili poseban uzorak kalibracije treba povezati sa silama, a za mjerenje fleksibilnosti treba primijeniti nisku silu ispitivanja, a za mjerenje fleksibilnosti treba primijeniti maksimalnu silu ispitivanja koju dopušta ispitni stroj. Različita fleksibilnost može utjecati na izduživanje i vlačnu čvrstoću uzorka jer će uzorak proći veću diskontinuiranu deformaciju na ispitnom stroju s manjom fleksibilnošću.
Snaga materijala za dizajn sustava u tekućini obično je dva puta ili više od one na sobnoj temperaturi. U uvjetima niske temperature, za uzorke s istim geometrijskim dimenzijama učvršćenja, komponente sustava termostata, sila i učvršćenja bit će podvrgnuti većim silama. Budući da kapacitet mnogih ispitnih strojeva ne prelazi 100kN, oprema bi trebala razmotriti uporabu malih uzoraka u dizajnu.
Odabir materijala Mnogi materijali, uključujući većinu feritnih čelika, postaju krhki na 4K. Da bi se izbjeglo oštećenje opreme, materijali koji se koriste za proizvodnju učvršćenja i drugih komponenti lanaca utovarivanja trebali bi biti visoke, teške legure s niskim temperaturama. Materijali s niskom toplinskom vodljivošću mogu učinkovito spriječiti provođenje topline. Austenitni nehrđajući čelik (022R19Ni10N), martenzitni čelik (poput 12CR13 s nikl od nikla otpornim na hrđu), kovane super legure na bazi nikla i legure od titana (TC4 ili TA7) korišteni su za proizvodnju okvira, kravate i termostata. Nemetalni materijali (poput kompozita epoksidne smole) izvrsni su izolatori i mogu se koristiti za izradu dijelova kompresije.
Točno usklađivanje usklađivanja sustava u testovima zatezanja osnovno je sredstvo za minimiziranje naprezanja savijanja. Oprema i čvora treba prilagoditi tako da se opterećenje može precizno primijeniti na uzorkovanje kalibracije tako da maksimalni naprezanje savijanja ne prelazi 10% aksijalnog naprezanja. Da bi se smanjio soj savijanja na prihvatljivu razinu, treba prilagoditi regulator ravnoteže na termostatu s funkcijom podešavanja ili bi se trebalo upotrijebiti razmaci za nadoknadu termostata koji se ne mogu prilagoditi. Za kvalificiranu opremu, soj se izračunava na temelju očitavanja uzorka kalibracije pri nižim i maksimalnim opterećenjima.
Ispitna oprema može se provjeriti na usklađenost pomoću osimetrične metode na sobnoj temperaturi i 4K. Da bi se dovršio osiimetrični test opreme, sastav uzorka i izbor termostata trebao bi biti isti kao i za stvarnu test niske temperature, a disperzija uzorka trebala bi biti što manja. Tijekom utovara, uzorak ne smije proći plastično naprezanje u paralelnoj duljini. U nekim je slučajevima potrebno koristiti relativno tvrde uzorke kalibracije visoke čvrstoće.
1) Za cilindrične uzorke, maksimalni naprezanje savijanja treba izračunati korištenjem tri mjerača naprezanja otpora, ekstensometra ili mjerača stezaljki instaliranih u sredini paralelne duljine uzorka i na opsegu u jednakim intervalima.
2) za uzorke s kvadratnim ili pravokutnim presjecima, sojevi trebaju se mjeriti u središtu dviju paralelnih (simetričnih) lica; Za uzorke tankih ploča, sojevi treba mjeriti u sredini dva široka lica.
3) Za navojna ili prikovana učvršćenja, sljedeći koraci mogu se koristiti za procjenu učinka odstupanja uzorka. Dok držite učvršćivanje i šipku za povlačenje, zakrenite uzorak od 180 stupnjeva, ponovite osimetrično mjerenje, a zatim izračunajte maksimalni naprezanje savijanja i aksijalni soj uzorka. Ako se za procjenu učinka otklona uzorka koriste i drugi čvora ili metode povezivanja, to treba napomenuti u izvješću.
Pri mjerenju malih sojeva na jednom mjestu na uzorku u zateznom testu, aksijalnost opterećenja (koje može biti uzrokovano obradom uzorka) glavni je faktor koji uzrokuje mjerne pogreške. Stoga je potrebno uzeti tri podjednako raspoređene točke na paralelnoj duljini uzorka (ili najmanje dvije simetrične točke ako je oprema dobro usklađena) za odvojeno mjerenje soja. Konačno, izvijestite o prosječnom naprezanju od tri ili dvije točke koje su simetrično centrirane unutar paralelne duljine uzorka.
Različite čvora treba odabrati prema vrsti uzorka. Da bi se izbjeglo oštećenje opreme, treba odabrati posebne učvršćenja niskotemperaturnih materijala izrađenih od niskotemperaturnih otpornih materijala.
Kriostat i njegova pomoćna oprema
Kriostat Crystat (vidi sliku 2-38) trebao bi biti u mogućnosti pohraniti tekući helij. Za postojeće testne strojeve, okvir kriostata je posebno izrađen, a vakuumska boca može se kupiti putem komercijalnih kanala. Kriostat može biti opremljen gumbom za podešavanje smjera opterećenja za podešavanje centriranja.
Vakuumske boce od nehrđajućeg čelika vakuumske boce (bolji otpor udara) su sigurnije od staklenih vakuumskih boca. Općenito, za kratkoročne testove zatezanja, dovoljna je jednoslojna boca vakuuma s tekućim dušikom. Naravno, može se koristiti i dvoslojna vakuumska boca, s vanjskim slojem napunjenim tekućim dušikom i unutarnjim slojem napunjenim tekućim helijem.
Pomoćna oprema Vakuumska boca i cijev za infuziju tekućine treba vakuum izolirati. Stoga su potrebne pomoćne opreme kao što su vakuumske pumpe, zrak visokog tlaka i boce s tekućim dušikom.
3. Indikator razine tekućine
Da bi se osiguralo unaprijed određene uvjete ispitivanja, potrebno je održavati određenu razinu tekućeg dušika u okolišu. U konvencionalnim testovima, budući da je uzorak potpuno uronjen u tekući dušik, nije potrebno koristiti termoparove za mjerenje njegove površinske temperature. Pokazatelji ili brojila mogu se koristiti kako bi se osiguralo da je uzorak u potpunosti uronjen u tekući dušik tijekom cijelog testa. U kriostatu će se koristiti prekidači indikatora otpornosti na ugljik koji se nalaze na određenim referentnim točkama kako bi se osiguralo da se razina tekućine uvijek održava iznad uzorka. Alternativno, u vertikalnom položaju u kriostatu može se instalirati superprevodni senzor žice odgovarajuće duljine kako bi se kontinuirano nadgledala razina tekućine.
4. ekstenzometar
(1) Vrste bilo koje vrste eksenzometra može se koristiti sve dok može normalno raditi pri temperaturi tekućeg dušika. Razina točnosti ekstenzometra mora biti u skladu sa zahtjevima GB/T12160. Za mjerenje navedene čvrstoće plastičnog izduženja i prekidanja čvrstoće prinosa plastike i prekidača prinosa; Za mjerenje drugih svojstava s velikim svojstvima s velikim svojstvima s velikim izduženjem koristi se ekstenzometar.
Za mjerenje navedene čvrstoće preporučuje se upotreba prosječnog ekstenzometra. Najbolje je izravno instalirati ili obraditi rub noža za ekstenzometar na odjeljku paralelne duljine uzorka.
Kada se mjeri s kapacitivnim ekstenzometrom, koristi se linearni presjek s podesivom osjetljivošću. Kako bi se izbjegli mjehurići oko mjerača naprezanja zbog površine grijanja mjerača, koji utječe na signal naprezanja, napon mosta u sustavu naprezanja treba pravilno podesiti tako da ne utječe na mjerenje signala naprezanja. Tijekom ispitivanja, sve dok temperatura oko mjerača naprezanja ostane konstantna i napon nije dovoljno visok da uzrokuje da tekući dušik prokuha, samo zagrijavanje mjerača naprezanja neće biti problem. Pri mjerenju naprezanja na 4K, mjerač naprezanja može se izravno povezati s površinom uzorka. Kada koristite mjerače za naprezanje pri niskim temperaturama, pažnju treba posvetiti odabiru i vezivanju mjerača soja, materijala supstrata i ljepila. Međutim, također treba uzeti u obzir da je mjerač naprezanja lagano vezan kada je naprezanje napet, ali još nije na 0. 2% čvrstoće plastične izduženja.
Kalibraciju ekstenzometra treba provesti na sobnoj temperaturi i 4K. Za umjeravanje na 4K može se koristiti uređaj za mjerenje duljine, poput mikrometra opremljenog vertikalnom teleskopskom cijevi. Nakon što je kraj niske temperature instaliran ekstenzometrom, uronjen je u tekući dušik. Ako je rezultat kalibracije poznat i dokazano je točan, linearni i ponovljivi, tada je izravna kalibracija pri 4K potrebnija nakon što se oprema može slomiti ili popraviti. Provjera vlage u sobi prije svakog ispitivanja može se smatrati neizravnom provjerom umjeravanja na 4K. Važno je redovito provjeravati ekstenzometar.
Test sadržaj i izraz rezultata
1. Ugradnja uzorka
Uzorak je instaliran u termostatu s niskim temperaturama. Imajte na umu da signalna linija instrumenta treba biti u potpunosti opuštena, tako da signalna linija neće biti istegnuta ili naborana pri postavljanju vakuumske boce ili tijekom ispitivanja.
1) Tijekom procesa centriranja, zatezanje sile uvijek treba držati ispod 1/3 elastične granice materijala, a zatim održavati odgovarajućom silom kako bi se osiguralo da uzorak ostane usredotočen tijekom procesa hlađenja.
2) Tijekom postupka hlađenja, kako bi se održalo centriranje i izbjeglo nekontrolirano naprezanje uzorka, treba koristiti uvjeti slobodnog opterećenja.
2. Proces hlađenja
Led nastao u različitim dijelovima uzorka, ekstenzometar i sila može blokirati cijev za infuziju tekućih helija ili uzrokovati nenormalnu ispitnu silu. Da bi se izbjeglo stvaranje leda, sve tekućine koje mogu proizvesti kondenzaciju treba ukloniti iz opreme prije hlađenja. Zračni mlaz ili sušilica s vrućim kosom može se koristiti za temeljito osušenje instrumenta. Ako je ekstenzometar opremljen zaštitnim kućištem, ugradite ekstenzometar tako da tekućina može slobodno teći unutar raspona pokreta ekstenzometra kako bi se izbjeglo pričvršćivanje mjehurića i buke povezana s njima.
Ugradite bočicu vakuuma i napunite kriostat tekućim dušikom kako biste preklapali opremu. Nakon što ključ ulazi (postignuta je toplinska ravnoteža), ispraznite sav tekući dušik u kriostatu, a zatim kriostat napunite tekućinom dok uzorak i učvršće ne budu potpuno uronjeni u tekući dušik. Ispitivanje se može pokrenuti nakon što sustav postigne toplinsku ravnotežu pri 4K. Tijekom ispitivanja, uzorak treba uroniti u tekući dušik. Gaseozni dušik ima nižu toplinsku vodljivost od tekućeg dušika. Stoga bi uzorak trebao biti potpuno uronjen u tekući dušik kako bi se smanjio učinak porasta temperature na mjerenje mehaničkih svojstava.
3. testna stopa
(1) Kontrola brzine na mjerenje padajućeg učinka temperature tekućih dušika utječe na brzinu ispitivanja. Stoga se brzina pomaka također treba mjeriti i kontrolirati tijekom ispitivanja. Zbog utjecaja fenomena diskontinuiranog prinosa, stvarna brzina ispitivanja ne može se točno kontrolirati i održavati. Stoga je potrebno odrediti nominalnu stopu naprezanja. Nominalna brzina naprezanja izračunava se na temelju brzine pomaka paralelne duljine.
Ograničenje brzine bilo koja brzina pomaka može se upotrijebiti za postizanje napona na polovici čvrstoće prinosa. Nakon toga, brzina pomaka treba kontrolirati tako da nominalna brzina naprezanja ne prelazi 10- s. Veće stope naprezanja mogu uzrokovati prekomjerno zagrijavanje uzorka, što će utjecati na točnost mjerenja mehaničkih svojstava materijala.
Raspon brzine općenito, preporučeni raspon brzine naprezanja za testove zatezanja na temperaturi od 4K je 10-10- s, ali neki materijali pokazuju određenu osjetljivost na promjene brzine naprezanja unutar ovog raspona. Neki austenitni čelici visoke čvrstoće pokazuju male promjene u vlačnim svojstvima unutar raspona brzine naprezanja 10-10-, i neki drugi materijali s većom čvrstoćom i toplinskom vodljivošću (poput legura od titana) također mogu pokazati slične tendencije. Stoga se u nekim testovima mogu uzeti u obzir vrlo niske stope naprezanja, a 10 je samo maksimalna brzina naprezanja dopuštena u ovom testu.
Dopuštene su i odgovarajuće promjene stope naprezanja. Na primjer, ako se mjeri naprezanje na početnoj točki diskontinuirane čvrstoće prinosa, brzinu naprezanja treba na odgovarajući način smanjiti. Ako je polazište prve pile na krivulji napona i naprezanja vrlo blizu 0. 2% prinose snage, kako bi se izbjegao sukob s mjerenjem čvrstoće prinosa, potrebno je odgoditi pojavu prve pile smanjujući brzinu ispitivanja (vidi sliku 2-39). Na početku ispitivanja može se koristiti niža brzina naprezanja za mjerenje čvrstoće prinosa, a brzina naprezanja može se na odgovarajući način povećati kako bi se završio test.
4. Određivanje izvornog presjeka
Izvorno područje poprečnog presjeka uzorka izračunava se odgovarajućim mjerenjem veličine uzorka. Pogreška korištenog mjernog instrumenta duljine ne smije prelaziti 0. 5% ili 0. 010mm, ovisno o tome što je veće.
5. Označavanje originalne duljine mjerača
Tinta ili marker mogu se koristiti za označavanje odgovarajućeg položaja unutar paralelne duljine uzorka. Nakon označavanja, prvobitnu duljinu mjera mora se mjeriti s točnošću 0. 1 mm.
Za metale s niskom duktilnošću, označavanje prianjanjem ili crtanjem na njihovoj paralelnoj duljini može uzrokovati neuspjeh ispitivanja zbog koncentracije stresa. Da bi se to izbjeglo, tinta se može koristiti za prskanje površinskog premaza unutar paralelne duljine uzorka, a zatim se premaz može odbaciti na površini uzorka u odgovarajućem intervalu kako bi se postigla svrha označavanja izvorne duljine mjerača. Korak uzorka ili puna duljina uzorka također se može koristiti kao izvorna duljina mjerača za izračunavanje izduženja. U ovom se slučaju mogu dogoditi pogreške zbog promjena u izmjerenom presjeku, tako da su rezultati mjerenja također ograničeni.
6. Određivanje konvencionalnih mehaničkih svojstava
Metode određivanja izduživanja nakon loma A, specificirana čvrstoća produženja plastike R, vlačna čvrstoća R i skupljanje poprečnog presjeka z jednake su kao i ispitivanja zatezanja na sobnoj temperaturi, osim što je test potrebno provesti pri temperaturi tekućeg dušika (4K).
7. Određivanje diskontinuirane čvrstoće prinosa (R)
Rasprostranjena čvrstoća prinosa dobiva se dijeljenjem maksimalne ispitne sile na početku prve mjerljive serracije u krivulji napona i naprezanja u izvornom području presjeka uzorka.
