Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
К группе специфических методов горячих испытаний металлокерамических материалов относятся испытания на термостойкость, длительную жаропрочность на изгиб, длительную жаропрочность на разрыв и испытания на ползучесть.
Специфичность этих методов заключается в том, что они осуществляются на сравнительно малых образцах, что вызвало необходимость конструирования специальной аппаратуры.
Описанные ниже методы разработаны Е. Н. Германом с сотрудниками.
Испытание на длительную прочность при температуре до 1300°. Для испытания применяются плоские образцы, условно названные нами радиусными (фиг. 25). Испытанию подвергаются 20 образцов при определенной температуре при различных напряжениях в нисходящем порядке по два-три образца на напряжение. После разрушения образцов при заданной температуре строится кривая длительной прочности в двойных логарифмических координатах «напряжение — время до разрушения».
Предел длительной прочности вычисляется по формуле
где P — постоянная растягивающая нагрузка в кг;
P0 — начальная площадь поперечного сечения образца по центру в мм.
Установка (фиг. 26) для испытания состоит из печи, которая допускает нагрев образцов до 1200—1300°, и терморегулятора. Печь разъемная и состоит из двух половин, одна из которых крепится ка стержне 1 держателя при помощи направляющей 5 бронзовой втулки 6 и фиксирующего винта, вторая (правая) часть корпуса печи может вращаться на оси с помощью кронштейна 7. Металлический корпус печи помещен в шифероасбестовый кожух 4. Печь крепится на двух передних колоннах машины ДСТ-5000 с помощью колодок 2 и перекладины 3 и стержня 1.
Печь может не только раскрываться для удобства крепления образца в захватах, но и перемещаться по вертикальной оси вдоль колонок и по горизонтальной оси вдоль стержня, а также по мере надобности может быть легко снята с машины.
Нагрев печи производится шестью сегментовыми стержнями. Водоохлаждаемьте захваты выведены вне рабочего пространства печи. Автоматическое регулирование и запись температуры во время испытания производится электронным потенциометром ЭПД-17 в комплекте с платинородиевой термопарой.
Описанная методика позволяет производить испытания в воздушной среде и поэтому только на образцах, защищенных от окисления соответствующими покрытиями.
Испытание образцов в защитной среде до 2500° производится в электропечи с графитовой трубой (фиг. 27). Труба в этой печи снабжена продольными вырезами, размеры которых зависят от размера испытуемых образцов и мощности трансформатора.
Испытания на ползучесть. Описанная ниже методика предусматривает проведение испытания металлокерамических материалов на ползучесть при изгибе при' температуре до 1200° (фиг. 28). Применяются образцы прямоугольного сечения со следующими размерами: l=60 и 100 мм; b=10 и 15 мм; а=5 и 10. Образец 1 закрепляется одним концом в отверстия стойки 2. изготовленной из жаропрочного сплава, а другим концом с помощью специального захвата 3 соединен с рычагом 4, изготовленным из жаропрочного сплава. На конце рычага навешивается груз 5 (сосуд с дробью), позволяющий осуществлять плавное нагружение и разгружение образца. Установка позволяет создавать напряжение на образце в пределах 200—0,23 кг/мм2. Образцу сообщают нагрузку при помощи рычага из жаропрочного сплава длиной 280 мм. Диаметр рычага выбирается с таким расчетом, чтобы максимум напряжения на нем и на образце под влиянием изгибающего момента от веса самого рычага был ниже предела упругости.
Установка позволяет замерять с большой точностью весьма малые деформации, что H позволяет проводить испытания металлокерамических материалов, отличающихся, как известно, малой деформацией.
Измерение величины ползучести осуществляется по следующей методике. Образец нагревается в течение 1 часа до заданной температуры, выдерживается при этой температуре 30 мин. для создания стабильного теплового режима и затем плавно нагружается до заданного напряжения. Замер деформации в течение первых 80 час. производится каждые 15 мин., остальное время при установившейся скорости ползучести через каждый час. Описанный способ обеспечивает очень большую точность.
Испытания на термостойкость. Существуют два основных метода испытания материалов на термостойкость. По одному из них образцу дают определенную нагрузку в течение определенного времени (обычно 100 час.) и далее исследуется потеря прочности вследствие образования трещин. По второму испытание проводится до разрушения образца, и при этом замеряется количество теплосмен, которое выдерживает образец до разрушения.
Для металлокерамических материалов применяется почти исключительно второй метод.
Металлокерамические образцы для испытания на термостойкость применяются обычно плоские. Образцы нагреваются электрическим током либо путем внешнего обогрева с помощью электропечей или же индукционного тока. Все источники нагрева образцов рассчитываются таким образом, чтобы образец нагревался до необходимой температуры (1200—2000°) в течение короткого времени (25—30 сек.). Охлаждение образцов производится струей сжатого воздуха также в течение короткого времени.
Обычно установки изготавливаются на два образца, из которых один нагревается, а другой охлаждается, и они автоматически меняются местами. Количество теплосмен автоматически фиксируется специальным счетчиком. В момент разрушения образца счетчик автоматически выключается, и на нем фиксируется количество теплосмен, которое выдержал образец.