Компания Sinostar MACH, все литые изделия должны проходить строгие испытания материалов на растяжение.

Испытание на растяжение является важнейшим экспериментом в производстве, исследованиях, разработках и контроле качества металлопродукции. Оно подобно точной линейке, позволяющей точно измерить механические свойства металлических материалов под нагрузкой, обеспечивая ключевую основу для выбора материалов, оптимизации технологических процессов, а также оценки безопасности и надежности продукции. 

Ⅰ.Основные принципы испытания на растяжение:

Принцип испытания на растяжение основан на механическом отклике материалов при осевом растяжении. При приложении к металлическому образцу постепенно увеличивающегося растягивающего усилия образец деформируется. По мере увеличения растягивающего усилия образец претерпевает упругую и пластическую деформации, что в конечном итоге может привести к его разрушению. Измеряя соотношение между растяжением и деформацией образца, можно получить ряд важных показателей механических характеристик. 

Ⅱ. Экспериментальный процесс испытания на растяжение:

Подготовка образцов

Подготовка образца является основным звеном испытания на растяжение, и его форма, размер и точность обработки напрямую влияют на результаты испытания. Распространенные формы образцов для растяжения включают круглое и прямоугольное поперечное сечение. Например, образец круглого сечения обычно изготавливается из металлических прутков или проволоки. Необходимо убедиться, что поверхность образца гладкая, без дефектов, таких как царапины и трещины, а оба конца обработаны до плоской формы для удобства зажима. Размер образца должен быть обработан строго в соответствии с действующими стандартами. Например, такие параметры, как расчетная длина (удельная длина, используемая для измерения деформации) и диаметр, должны быть четко указаны. 

Для литых изделий подготовка образцов имеет более важное значение. В связи со спецификой процесса формования отливки могут иметь такие дефекты, как поры и усадка. При изготовлении образцов для испытаний на растяжение необходимо максимально избегать этих дефектных участков, чтобы образец точно отражал механические свойства материала отливки. Например, при литье сложных отливок, таких как цилиндры автомобильных двигателей, для подготовки образцов берутся пробы из разных деталей, после чего их механические свойства сравниваются и анализируются для оценки общего качества отливки. 

Экспериментальное оборудование

Испытания на растяжение проводятся преимущественно на универсальных испытательных машинах. Оборудование состоит из трёх частей: системы нагружения, системы измерения и системы управления. Система нагружения обеспечивает стабильное и точно контролируемое натяжение, обычно с помощью гидравлического или электрического привода; система измерения включает в себя датчики силы и перемещения. Датчик силы используется для измерения натяжения, приложенного к образцу, в режиме реального времени, а датчик перемещения – для измерения деформации образца; система управления отвечает за автоматизацию всего экспериментального процесса, включая управление скоростью нагружения, сбор и обработку данных и т. д.

Экспериментальные шаги

Установите образец: аккуратно установите подготовленный образец в приспособление испытательной машины, чтобы ось образца совпадала с направлением нагрузки, что позволит избежать неточных результатов испытаний из-за отклонения в установке.

Задайте параметры: в соответствии с экспериментальными требованиями и свойствами материала установите соответствующую скорость нагружения в системе управления испытательной машины. Выбор скорости нагружения должен соответствовать действующим стандартам. Слишком высокая скорость нагружения может привести к завышенным результатам испытаний, в то время как слишком низкая скорость нагружения может привести к слишком длительному эксперименту. Например, для некоторых высокопрочных металлических материалов слишком низкая скорость нагружения может привести к упрочнению образца при старении, что повлияет на результаты испытаний.

Начало эксперимента: запуск испытательной машины, и система нагружения начинает прилагать напряжение к образцу. В процессе нагружения измерительная система регистрирует данные о напряжении и деформации образца в режиме реального времени и передает их в систему управления для хранения и обработки.

Наблюдение и регистрация: Экспериментатору необходимо внимательно наблюдать за деформацией и разрушением образца. При разрушении образца испытательная машина автоматически прекращает нагружение и регистрирует максимальное значение силы растяжения в момент разрушения.

Анализ данных: После эксперимента собранные данные анализируются и обрабатываются. На основе полученной кривой растяжения-деформации можно рассчитать важные механические показатели, такие как прочность на растяжение, предел текучести, относительное удлинение и поперечная усадка материала.

Ⅲ.Важные показатели и значение испытания на растяжение:

Предел прочности

Прочность на разрыв определяется максимальным напряжением, которое может выдержать металлический материал при испытании на растяжение, что отражает его способность противостоять разрушению. Чем выше прочность на разрыв, тем меньше вероятность разрушения материала при растяжении. Для конструктивных элементов, выдерживающих большие растягивающие усилия, таких как мостовые тросы и крюки кранов, необходимо выбирать металлические материалы с более высокой прочностью на разрыв. В области литья, например, стальных якорных цепей для крупных судов, их прочность на разрыв напрямую связана с безопасной стоянкой судов в суровых морских условиях, и для подтверждения соответствия прочности на разрыв проектным требованиям необходимо проводить испытания на растяжение.

Предел текучести

Предел текучести — это напряжение, при котором материал начинает проявлять очевидную пластическую деформацию. Когда напряжение на материале превышает предел текучести, деформация будет продолжать расти, даже если напряжение больше не увеличивается. Предел текучести является важным критерием при проектировании и выборе материалов. Например, при проектировании механических деталей, чтобы гарантировать отсутствие явной пластической деформации деталей в процессе эксплуатации, рабочее напряжение должно быть ниже предела текучести материала. Для литых автомобильных трансмиссионных валов предел текучести определяет, будет ли он чрезмерно деформироваться при передаче крутящего момента, что влияет на эффективность трансмиссии и срок ее службы.

Удлинение

Относительное удлинение (Elongation) – это процент прироста базовой длины после разрыва образца до исходной базовой длины, отражающий способность материала к пластической деформации. Чем больше относительное удлинение, тем выше пластичность материала, и он может поглощать энергию за счёт большей пластической деформации при воздействии силы, тем самым повышая безопасность конструкции. Например, при проектировании систем безопасности автомобилей при столкновениях необходимо выбирать металлические материалы с более высоким относительным удлинением, чтобы гарантировать, что транспортное средство сможет поглощать энергию столкновения путём деформации во время столкновения и обеспечивать безопасность пассажиров. Для литых автомобильных бамперов относительное удлинение определяет, способны ли они эффективно амортизировать ударную силу при столкновении.

Секционное сокращение

Коэффициент сужения сечения (относительное сужение) – это процент максимального сужения площади поперечного сечения в месте образования шейки после разрыва образца до первоначальной площади поперечного сечения, и он также является важным показателем для измерения пластичности материала. Вместе с относительным удлинением он в полной мере отражает характеристики пластической деформации материала при растяжении. 

Испытание металлических изделий на растяжение — это строгий и важный эксперимент. Благодаря точным испытаниям на растяжение мы можем получить глубокое понимание механических свойств металлических материалов, создать научную основу для рационального выбора материалов, оптимизации и совершенствования технологических процессов, а также контроля качества продукции, тем самым обеспечивая безопасность и надежность металлических изделий в различных областях техники. 

Оборудование для испытаний на растяжение, производимое нашей компанией Sinostar MACH, играет важную роль в обеспечении качества продукции. Наше оборудование для испытаний на растяжение изготовлено с использованием передовых технологий и высочайшего мастерства, отличается высокой точностью, стабильностью и надежностью. Система нагружения обеспечивает точный контроль натяжения, измерительная система собирает данные в режиме реального времени и обеспечивает точный сбор данных, а система управления обеспечивает автоматизацию и интеллектуальность экспериментального процесса. Наше оборудование для испытаний на растяжение обеспечивает надежные результаты испытаний, обеспечивая высокое качество продукции как для обычных металлических изделий, так и для изделий с особыми требованиями к обработке, например, отливок.