В каких сферах проводят механические испытания изделий на сопротивление воздействию внешних сил?
Сопротивление материалов – одна из фундаментальных инженерных наук для большинства отраслей промышленности.
- Строительство и архитектура. Способность выдерживать статические, динамические и вибрационные нагрузки в заданных величинах – базовая характеристика любых несущих и вспомогательных строительных бетонных или металлических конструкций. Испытания металлоконструкций и ЖБИ на воздействие механическим нагрузкам позволяет оценить безопасность сооружаемого объекта и определить саму структуру строения, включая количество н виды стройматериалов.
- Машиностроение (в т.ч. авиа-, судо- и станкостроение). Работа любых машин и механизмов, будь то автомобиль, спецтехника, сельхозорудие, самолет, корабль или производственное оборудование, сопряжено с высокими знакопеременными нагрузками. Испытания деталей на кручение, изгиб, разрыв, сжатие и другие механические воздействия позволяет рассчитать оптимальную конфигурацию механизма и определить его рабочий ресурс.
- Приборостроение. Аналогично с машиностроительной отраслью, испытания деталей, рабочих узлов и корпусных элементов на любые механические воздействия позволяет оценить работоспособность, ресурс и безопасность использования исследовательских приборов и бытовой техники, а также подтвердить или опровергнуть их соответствие научно-технической документации (НТД) и отраслевым стандартам.
- Металлургия. Производство металлопроката основано на механическом воздействии на металл с целью придания ему определенной геометрии. Испытания используемых в изготовлении проката металлов и сплавов на сопротивляемость механическим воздействиям позволяет оптимизировать прокатный процесс и улучшить характеристики готовой продукции.
Все виды испытаний на механические воздействия проводят с целью подтверждения соответствия нормам НТД и отраслевых стандартов, включая международные, а также для улучшения технологии производства при выявлении в ходе тестирования несоответствия требуемым техническим параметрам.
Какие механические воздействия рассматриваются в ходе испытаний?
Каждое изделие, будь то строительная металлоконструкция, арматура для ЖБИ или детали машин, в процессе эксплуатации испытывает определенные механические нагрузки. Испытания проводят на сопротивляемость именно тем динамическим или статическим воздействиям, которые характерны для данного образца.
- Сжатие – одно из наиболее распространенных статических воздействий, которое характерно как строительным металлоконструкциям, так и деталям машин.
- Изгиб, в т.ч. ударный. Статические изгибающие и ударно-изгибающие нагрузки воздействуют как на металлоконструкции строительного назначения, так и на элементы машин и технологического оборудования. Испытания металлов, композитов и полимеров необходимы для оценки работоспособности системы, прочности сварных швов и несущей способности металлоконструкций.
- Растяжение и разрыв. Определение предела текучести металлов, полимеров и композитов – важный критерий прочности конструкционных материалов. Такие испытания проводят для оценки прочности канатов, болтов, пружин и других изделий, работающих под консольной или подвесной нагрузкой.
- Кручение. Вращающиеся валы, зубчатые колеса, болтовые крепления и прочие подобные изделия, испытывают сильные крутящие нагрузки, способные привести к саморазрушению. Испытания на кручение позволяют определить критическую величину крутящего момента, до которого изделие способно сохранять свою целостность и работоспособность.
Компания «Менделеев Тест Групп» проводит все виды испытаний на механические воздействия изделий, материалов и конструкций строительного, промышленного и бытового назначения в соответствии с методиками, описанными в ГОСТах и иной НТД, включая международные стандарты.
Стандарты испытаний
- ГОСТ 25.503-97 – сжатие конструкционных материалов
- ГОСТ 16118-70 – сжатие пружин.
- ГОСТ 14019-2003 (ISO 7438:1985) – изгиб.
- ГОСТ 9454-78 – ударный изгиб.
- ГОСТ 1497-84 (ISO 6892-84, СТ СЭВ 471-88) – растяжение.
- ГОСТ 3565-80 – кручение.
Виды и методы испытаний на стойкость к механическим воздействиям
Для более корректной оценки результатов тестирования изделия или материала в процессе опытных испытаний, кроме описанной в соответствующем ГОСТе методики, учитываются и другие факторы.
- Сфера применения и основное назначение изделия.
- Режимы и условия эксплуатации.
- Наличие и характер сопутствующих негативных факторов.
- Степень ответственности конструкции или изделия в плане безопасности.
В зависимости от особенностей использования испытуемого изделия, материала или металлоконструкции испытания могут проводиться на стойкость к нескольким видам механических воздействий.
Сжатие
Механические испытания материалов и изделий на сжатие проводят путем создания осевого однородного напряжения до полного разрушения образца. Критическое усилие, приведшее к разрушению образца, записывается в протокол испытаний, а на основании полученных данных составляется диаграмма.
Испытания на сжатие могут проводиться при различных температурах в зависимости от условий эксплуатации испытуемого изделия или материала. При этом конечной критической точкой нагнетания усилия на сжатия может быть не разрушение стального, чугунного или полимерного образца, а его деформация.
Для проведения испытаний на сжатие используют образцы металлов и других материалов цилиндрической или призматической формы, размеры которых регламентированы ГОСТом 25.503-97.
Испытания пружин на сжатие выполняется согласно ГОСТу 16118-70. Методика предполагает постепенное увеличение нагрузки на пружину до полного соприкосновения всех ее витков друг с другом. Необходимое для этого усилие и есть результат тестирования. Это необходимо для подтверждения заявленных технических характеристик пружин и их соответствия нормам стандарта или НТД к ним.
Изгиб
Испытания на ударный и статический изгиб проводят для определения механических свойств малоэластичных и хрупких металлов и сплавов, чувствительных к перекосам. Цель тестирования – определить предельные при изгибе деформации изделия до его полного разрушения или появления трещины.
Кроме самих металлов, их сплавов, пластмасс и других конструкционных материалов, методом статического и ударного изгиба проводят лабораторные динамические испытания сварных швов, зубчатых колес, арматуры и прочих изделий. На основании полученных результатов составляют в т.ч. и протокол испытаний изделий на прочность при транспортировке.
Механические испытания металлов и различных видов пластмасс на ударный изгиб выполняется по методу Шарпи в соответствии с ГОСТом 9454-78. Лабораторная установка представляет собой маятниковый механизм с бойком, который совершает удары по образцу. Такие механические испытания позволяют определить ударную вязкость стали и других конструкционных материалов, используемых в строительстве, а также в производстве машин и механизмов.
Растяжение и разрыв
В процессе механических испытаний на растяжение образцы на специальном стенде растягиваются с нарастающим усилием. Нагрузка, необходимая для полного разрушения образца, фиксируется в протокол.
Аналогично проводятся механические испытания на разрыв металла и изделий из него, включая болты, арматуру, металлические тросы и канаты. Испытания пластмасс и других полимерных материалов на растяжение выполняются по методу, описанному в ГОСТе 11262-2017 (ISO 527-2:2012).
Кручение
Механические испытания на кручение имеют также разрушающий характер и выполняются на специальном стенде в лаборатории. Образец подвергается скручиванию до его полного разрушения, а величина нагрузки, приведшей к началу разрушения, и есть главный результат тестирования.
Кроме описанных методов испытаний на механическое воздействие, компания «Менделеев Тест Групп» готова провести и иные лабораторные прочностные тестирования по индивидуальному техническому заданию заказчика.
