Testutstyr
1. Testmaskin
(1) Generelt bør nøyaktighetsnivået til testmaskinen oppfylle kravene i GB/T16825.1 og skal være klasse 1 eller bedre, med mindre annet er spesifisert i produktstandarden.
Fleksibiliteten til testmaskinen Fleksibiliteten til testutstyret (testmaskin og kryogen enhet) (prosentandelen av forskyvning av selve utstyret under testkraften) bør være kjent. For å måle fleksibiliteten til testmaskinen, bør et stivt eksemplar eller et spesielt kalibreringsprøve kobles til kraftsystemet og en lav testkraft og en maksimal testkraft som er tillatt av testmaskinen, bør brukes for å måle fleksibiliteten. Ulike fleksibilitet kan påvirke forlengelsen og strekkfastheten til prøven fordi prøven vil gjennomgå større diskontinuerlig deformasjon på en testmaskin med mindre fleksibilitet.
Styrken til systemdesignmaterialet i væske er vanligvis to ganger eller mer enn ved romtemperatur. Under lave temperaturforhold, for prøver med de samme geometriske dimensjonene på armaturen, vil termostat, kraftsystemkomponenter og inventar bli utsatt for større krefter. Siden kapasiteten til mange testmaskiner ikke overstiger 100KN, bør utstyret vurdere bruken av små prøver i designet.
Valg av materialer Mange materialer, inkludert de fleste ferritiske stål, blir sprø ved 4K. For å unngå utstyrsskader, bør materialene som brukes til å produsere inventar og andre lastekjedekomponenter være høye styrke, tøffe, lavt temperaturlegeringer. Materialer med lav termisk ledningsevne kan effektivt forhindre varmeledning. Austenittisk rustfritt stål (022R19NI10N), martensittisk stål (for eksempel 12CR13 med rust-sikret nikkelplatting), smidd nikkelbaserte superlegeringer og titanlegeringer (TC4 eller TA7) har blitt brukt til produksjon av inventar. Ikke-metalliske materialer (for eksempel epoksyharpikskompositter) er utmerkede isolatorer og kan brukes til å lage kompresjonsdeler.
Justering Nøyaktig systemjustering i strekkprøver er et grunnleggende middel for å minimere bøyestamme. Utstyret og inventar skal justeres slik at belastningen kan brukes nøyaktig på kalibreringsprøven slik at den maksimale bøyestammen ikke overstiger 10% av den aksiale belastningen. For å redusere bøyestammen til et akseptabelt nivå, bør balansegulatoren på termostaten med justeringsfunksjon justeres, eller avstandskiver bør brukes til å kompensere for ikke-justerbare termostater. For et kvalifisert utstyr beregnes belastningen basert på avlesningene av kalibreringsprøven ved lavere og maksimal belastning.
Testutstyret kan kontrolleres for samsvar ved bruk av den aksymmetriske metoden ved romtemperatur og 4K. For å fullføre den aksymmetriske testen av utstyret, bør sammensetningen av prøven og valget av termostat være den samme som for den faktiske lavtemperaturtesten, og spredningen av prøven skal være så liten som mulig. Under belastningen skal prøven ikke gjennomgå plaststamme i parallell lengde. I noen tilfeller er det nødvendig å bruke relativt harde kalibreringsprøver med høy styrke.
1) For sylindriske prøver skal den maksimale bøyestammen beregnes ved å bruke tre motstandsstammemålere, utvidede eller klemmer måler installert i midten av den parallelle lengden på prøven og på omkretsen med like intervaller.
2) For prøver med firkantede eller rektangulære tverrsnitt, bør stammer måles i midten av to parallelle (symmetriske) ansikter; For tynne plateprøver skal stammer måles i midten av to brede ansikter.
3) For gjengede eller festede inventar, kan følgende trinn brukes til å evaluere effekten av prøveavbøyning. Mens du holder armaturen og trekkstangen fremdeles, roterer du prøven 180 grader, gjenta den aksymmetriske målingen, og beregner deretter den maksimale bøyestammen og den aksiale stammen av prøven. Hvis andre inventar eller tilkoblingsmetoder brukes til å evaluere effekten av prøveavbøyning, bør dette bemerkes i rapporten.
Når du måler små stammer på et enkelt sted på prøven i en strekkprøve, er aksialiteten til belastningen (som kan være forårsaket av prøvebearbeiding) hovedfaktoren som forårsaker målefeil. Derfor er det nødvendig å ta tre like fordelt punkter på den parallelle lengden på prøven (eller minst to symmetriske punkter hvis utstyret er godt justert) for å måle belastningen hver for seg. Til slutt rapporterer den gjennomsnittlige belastningen på tre eller to punkter som er symmetrisk sentrert innenfor den parallelle lengden på prøven.
Ulike inventar bør velges i henhold til typen eksemplar. For å unngå utstyrsskader, bør spesielle lavtemperaturarmaturer laget av lavtemperaturbestandige materialer velges.
Kryostat og dets hjelpeutstyr
Kryostat Kryostaten (se figur 2-38) skal kunne lagre flytende helium. For eksisterende testmaskiner er rammen av kryostaten spesielt laget, og vakuumflasken kan kjøpes gjennom kommersielle kanaler. Kryostaten kan være utstyrt med en knott for å justere belastningsretningen for sentreringsjustering.
Vakuumflaske rustfritt stål vakuumflasker (bedre påvirkningsmotstand) er tryggere enn vakuumflasker i glass. Generelt, for kortsiktige strekkprøver, er en enkeltlags flytende nitrogenvakuumflaske tilstrekkelig. Selvfølgelig kan en vakuumflaske med dobbeltlag også brukes, med det ytre laget fylt med flytende nitrogen og det indre laget fylt med flytende helium.
Hjelpeutstyr Vakuumflasken og væskeinfusjonsrøret må være vakuumisolert. Derfor kreves hjelpeutstyr som vakuumpumper, luft og flytende nitrogenflasker med høyt trykk.
3. Væskenivåindikator
For å sikre de forhåndsbestemte testforholdene, er det nødvendig å opprettholde et visst nivå av flytende nitrogen i miljøet. I konvensjonelle tester, siden prøven er fullstendig nedsenket i flytende nitrogen, er det ikke nødvendig å bruke termoelementer for å måle overflatetemperaturen. Indikatorer eller målere kan brukes for å sikre at prøven er fullstendig nedsenket i flytende nitrogen under testen. I kryostat vil karbonresistensindikatorbrytere plassert ved visse referansepunkter bli brukt for å sikre at væskenivået alltid opprettholdes over prøven. Alternativt kan en superledende ledningssensor med passende lengde installeres i en vertikal stilling i kryostaten for kontinuerlig å overvåke væskenivået.
4. Extensometer
(1) Typer Enhver type ekstensometer kan brukes så lenge den kan fungere normalt ved flytende nitrogentemperatur. Nøyaktighetsnivået til ekstensometeret skal oppfylle kravene i GB/T12160. Et ekstensometer med en nøyaktighet på ikke mindre enn klasse 1 skal brukes til å måle den spesifiserte plastforlengelsesstyrken og diskontinuerlig svikt i avkastningsstyrken; Et ekstensometer med en nøyaktighet på ikke mindre enn klasse 2 skal brukes til å måle andre egenskaper med stor forlengelse.
For å måle den spesifiserte styrken anbefales det å bruke et gjennomsnittlig ekstensometer. Det er best å direkte installere eller behandle extensometer-spesifikk knivkant på den parallelle lengdedelen av prøven.
Når du måler med et kapasitivt ekstensometer, skal en lineær seksjon med justerbar følsomhet brukes. For å unngå bobler rundt tøyningsmåleren på grunn av oppvarmingsoverflaten på tøyningsmåleren, som påvirker tøyesignalet, bør brospenningen i tøyningssystemet justeres riktig slik at det ikke påvirker målingen av tøyesignalet. Under testen, så lenge temperaturen rundt belastningsmåleren forblir konstant og spenningen ikke er høy nok til å få væsken nitrogen til å koke, vil ikke selvoppvarming av belastningsmåleren være et problem. Når du måler belastningen ved 4K, kan belastningsmåleren være direkte bundet til overflaten av prøven. Når du bruker belastningsmålere ved lave temperaturer, bør det rettes oppmerksomhet mot valg og liming av tøyningsmåleren, underlagsmateriale og lim. Imidlertid bør det også vurderes at belastningsmåleren er løst bundet når stammen er anstrengt, men ennå ikke på 0. 2% plastforlengelsesstyrke.
Kalibreringen av ekstensometeret må utføres ved romtemperatur og 4K. For kalibrering ved 4K kan en lengdemåleenhet brukes, for eksempel et mikrometer utstyrt med et vertikalt teleskoprør. Etter at den lave temperaturenden er installert med ekstensometeret, er den nedsenket i flytende nitrogen. Hvis kalibreringsresultatet er kjent og bevist å være nøyaktig, lineært og repeterbart, er direkte kalibrering ved 4K mer nødvendig etter at utstyret kan bli ødelagt eller reparert. Romfuktighetskontrollen før hver test kan betraktes som en indirekte verifisering av kalibreringen ved 4K. Det er viktig å regelmessig sjekke ekstensometeret.
Testinnhold og resultatuttrykk
1. Installasjon av prøven
Prøven er installert i en termostat med lav temperatur. Merk at signallinjen til instrumentet skal være fullt avslappet, slik at signallinjen ikke blir strukket eller rynket når du plasserer vakuumflasken eller under testen.
1) Under sentreringsprosessen skal strekkraften alltid holdes under 1/3 av den elastiske grensen for materialet og deretter opprettholdes med en passende kraft for å sikre at prøven forblir sentrert under kjøleprosessen.
2) Under kjøleprosessen, for å opprettholde sentrering og unngå ukontrollert belastning av prøven, bør det brukes frie belastningsbetingelser.
2. Kjøleprosess
Is dannet i forskjellige deler av prøven, ekstensometeret og kraftsystemet kan blokkere det flytende heliuminfusjonsrøret eller forårsake unormal testkraft. For å unngå isdannelse, bør alle væsker som kan produsere kondens, fjernes fra utstyret før avkjøling. En luftstråle eller varme hårføner kan brukes til å tørke instrumentet grundig. Hvis ekstensometeret er utstyrt med et beskyttende hus, installerer du extensometeret slik at væsken kan flyte fritt innenfor bevegelsesområdet for utvidelsesometeret for å unngå festing av bobler og støyen forbundet med dem.
Installer vakuumflasken og fyll kryostaten med flytende nitrogen for å forhåndskule utstyret. Etter at koking avtar (termisk likevekt er nådd), kan du tømme all flytende nitrogen i kryostaten og deretter fylle kryostaten med væske til prøven og inventar er fullstendig nedsenket i flytende nitrogen. Testen kan startes etter at systemet når termisk likevekt ved 4K. Under testen skal prøven bli nedsenket i flytende nitrogen. Gassøs nitrogen har lavere termisk ledningsevne enn flytende nitrogen. Derfor bør prøven være fullstendig nedsenket i flytende nitrogen for å minimere effekten av temperaturøkning på måling av mekanisk egenskap.
3. Testhastighet
(1) Hastighetskontroll Målingen av væsken nitrogen temperaturens nedtrekksytelse vil bli påvirket av testhastigheten. Derfor bør forskyvningshastigheten også måles og kontrolleres under testen. På grunn av påvirkning av diskontinuerlig avkastningsfenomen, kan ikke den faktiske testhastigheten kontrolleres nøyaktig og vedlikeholdes. Derfor må en nominell belastningshastighet spesifiseres. Den nominelle belastningshastigheten beregnes basert på forskyvningshastigheten for parallell lengde.
Hastighetsgrense Enhver forskyvningshastighet kan brukes til å få stresset til å nå halvparten av avkastningsstyrken. Etter det skal forskyvningshastigheten kontrolleres slik at den nominelle belastningshastigheten ikke overstiger 10- s. Høyere belastningshastigheter kan forårsake overdreven oppvarming av prøven, noe som vil påvirke nøyaktigheten av måling av de mekaniske egenskapene til materialet.
Hastighetsområdet generelt er det anbefalte belastningshastighetsområdet for strekkprøver ved 4K temperatur 10-10- s, men noen materialer viser en viss følsomhet for endringer i belastningshastighet innenfor dette området. Noen austenittiske stål med høy styrke viser små endringer i strekkegenskaper i 10-10- S-stammehastighetsområdet, og noen andre materialer med høyere styrke og termisk ledningsevne (for eksempel titanlegeringer) kan også vise lignende tendenser. I noen tester kan derfor svært lave belastningshastigheter vurderes, og 10 er bare den maksimale belastningshastigheten som er tillatt i denne testen.
Passende endringer i belastningsfrekvens er også tillatt. For eksempel, hvis belastningen ved utgangspunktet for en diskontinuerlig avkastningsstyrke måles, må belastningshastigheten reduseres på riktig måte. Hvis utgangspunktet for den første sagtannet på stress-belastningskurven er veldig nær 0. 2% avkastningsstyrke, for å unngå konflikt med måling av avkastningsstyrke, er det nødvendig å utsette forekomsten av den første sagtannen ved å redusere testhastigheten (se figur 2-39). En lavere belastningshastighet kan brukes i begynnelsen av testen for å måle avkastningsstyrken, og belastningshastigheten kan økes på riktig måte for å fullføre testen.
4. Bestemmelse av det opprinnelige tverrsnittsområdet
Det opprinnelige tverrsnittsområdet til prøven beregnes ved passende måling av prøvestørrelsen. Feilen i lengden måleinstrumentet som brukes skal ikke overstige 0. 5% eller 0. 010mm, avhengig av hva som er større.
5. Merking av original målingslengde
Blekk eller en markør kan brukes til å markere passende posisjon innenfor den parallelle lengden på prøven. Etter merking må den opprinnelige målerlengden måles med en nøyaktighet på 0. 1mm.
For metaller med lav duktilitet kan merking ved å prikke eller tegne på deres parallelle lengde forårsake testsvikt på grunn av stresskonsentrasjon. For å unngå dette, kan blekk brukes til å spraye overflatebelegget innenfor den parallelle lengden på prøven, og deretter kan belegget skrapes av på overflaten av prøven med et passende intervall for å oppnå formålet med å merke den opprinnelige måle lengden. Trinnet i prøven eller full lengde på prøven kan også brukes som den opprinnelige målerelengden for å beregne forlengelsen. I dette tilfellet kan feil oppstå på grunn av endringer i det målte tverrsnittet, slik at måleresultatene også er begrenset.
6. Bestemmelse av konvensjonelle mekaniske egenskaper
Bestemmelsesmetodene for forlengelse etter brudd A, spesifisert plastforlengelsesstyrke R, strekkfasthet R og tverrsnitts krymping Z er de samme som for romtemperatur strekkprøve, bortsett fra at testen må utføres ved flytende nitrogen temperatur (4K).
7. Bestemmelse av diskontinuerlig avkastningsstyrke (R)
Den diskontinuerlige avkastningsstyrken oppnås ved å dele den maksimale testkraften i begynnelsen av den første målbare serrasjonen i stress-belastningskurven ved det opprinnelige tverrsnittsområdet til prøven.
