Test ekipmanı
1. Test Makinesi
(1) Genel olarak, test makinesinin doğruluk seviyesi GB/T16825.1 gereksinimlerine uymalıdır ve ürün standardında aksi belirtilmedikçe sınıf 1 veya daha iyi olmalıdır.
Test makinesinin esnekliği Test ekipmanının (test makinesi ve kriyojenik cihaz) esnekliği (ekipmanın kendisinin test kuvveti altında yer değiştirme yüzdesi) bilinmelidir. Test makinesinin esnekliğini ölçmek için, kuvvet sistemine sert bir örnek veya özel bir kalibrasyon örneği bağlanmalı ve esnekliği ölçmek için test makinesinin izin verdiği maksimum test kuvveti uygulanmalıdır. Farklı esneklik, numunenin uzamasını ve gerilme mukavemetini etkileyebilir, çünkü numune daha az esnekliğe sahip bir test makinesinde daha fazla süreksiz deformasyona girecektir.
Sistem tasarım malzemesinin sıvıdaki mukavemeti genellikle oda sıcaklığında olduğundan iki kat veya daha fazladır. Düşük sıcaklık koşulları altında, fikstürün aynı geometrik boyutlarına sahip örnekler için, termostat, kuvvet sistemi bileşenleri ve fikstürü daha büyük kuvvetlere tabi tutulacaktır. Birçok test makinesinin kapasitesi 100kn'yi aşmadığından, ekipman tasarımda küçük örneklerin kullanımını dikkate almalıdır.
Malzeme Seçimi Çoğu ferritik çelikler de dahil olmak üzere birçok malzeme 4K'da kırılgan hale gelir. Ekipman hasarını önlemek için, armatürler ve diğer yükleme zinciri bileşenleri üretmek için kullanılan malzemeler yüksek mukavemetli, sert, düşük sıcaklıklı alaşımlar olmalıdır. Düşük termal iletkenliğe sahip malzemeler ısı iletimini etkili bir şekilde önleyebilir. Östenitik paslanmaz çelik (022R19ni10n), martensitik çelik (paslanmaya dayanıklı nikel kaplamalı 12CR13 gibi), dövme nikel bazlı süper alaşımlar ve titanyum alaşımları (TC4 veya TA7), fikstürler, kravat çubukları ve termostat çerçevelerinin üretimi için kullanılmıştır. Metalik olmayan malzemeler (epoksi reçine kompozitleri gibi) mükemmel izolatörlerdir ve sıkıştırma parçaları yapmak için kullanılabilir.
Hizalama Çekme testlerinde doğru sistem hizalaması, bükülme zorluğunu en aza indirmek için temel bir araçtır. Ekipman ve armatürler, yükün kalibrasyon örneğine doğru bir şekilde uygulanabilmesi için ayarlanmalıdır, böylece maksimum bükülme suşu eksenel suşun% 10'unu geçmez. Bükme suşunu kabul edilebilir bir seviyeye düşürmek için, ayar işlevine sahip termostat üzerindeki denge regülatörü ayarlanmalı veya ayarlanamayan termostatları telafi etmek için aralık şimleri kullanılmalıdır. Nitelikli bir ekipman için, gerilme, kalibrasyon örneğinin daha düşük ve maksimum yüklerde okumalarına göre hesaplanır.
Test ekipmanı, oda sıcaklığında ve 4K'da eksenel simetrik yöntem kullanılarak uyumluluk açısından kontrol edilebilir. Ekipmanın eksenel simetrik testini tamamlamak için, numunenin bileşimi ve termostat seçimi gerçek düşük sıcaklık testi ile aynı olmalı ve numunenin dağılımı mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Yükleme sırasında, numune paralel uzunlukta plastik zorlanmamalıdır. Bazı durumlarda, nispeten sert, yüksek mukavemetli kalibrasyon örnekleri kullanmak gerekir.
1) Silindirik örnekler için, maksimum bükülme suşu, numunenin paralel uzunluğunun ortasına ve eşit aralıklarla çevreye monte edilen üç direnç suşu göstergeleri, uzatma veya kelepçe göstergeleri kullanılarak hesaplanmalıdır.
2) kare veya dikdörtgen kesitli örnekler için, suşlar iki paralel (simetrik) yüzün merkezinde ölçülmelidir; İnce plaka örnekleri için suşlar iki geniş yüzün merkezinde ölçülmelidir.
3) Dişli veya sabitlenmiş armatürler için, numune sapmasının etkisini değerlendirmek için aşağıdaki adımlar kullanılabilir. Armatürü ve çekme çubuğunu sabit tutarken, numuneyi 180 derecesini döndürün, eksenel simetrik ölçümünü tekrarlayın ve daha sonra maksimum bükme suşunu ve numunenin eksenel suşunu hesaplayın. Örnek sapmasının etkisini değerlendirmek için başka armatürler veya bağlantı yöntemleri kullanılıyorsa, bu raporda not edilmelidir.
Bir gerilme testinde örnek üzerindeki tek bir yerde küçük suşlar ölçülürken, yüklemenin eksenelliği (numune işlenmesinden kaynaklanabilir) ölçüm hatalarına neden olan ana faktördür. Bu nedenle, suşu ayrı ayrı ölçmek için numunenin paralel uzunluğuna (veya ekipman iyi hizalanırsa en az iki simetrik nokta) eşit aralıklı üç nokta almak gerekir. Son olarak, numunenin paralel uzunluğu içinde simetrik olarak ortalanmış üç veya iki noktanın ortalama türünü bildirin.
Örnek türüne göre farklı fikstürler seçilmelidir. Ekipman hasarını önlemek için, düşük sıcaklıkta dirençli malzemelerden yapılmış özel düşük sıcaklık armatürleri seçilmelidir.
Kriyostat ve yardımcı ekipmanı
Kriyostat kriyostat (bkz. Şekil 2-38) sıvı helyum depolayabilmelidir. Mevcut test makineleri için, kriyostatın çerçevesi özel olarak yapılır ve vakum şişesi ticari kanallardan satın alınabilir. Cryostat, merkezleme ayarlaması için yük yönünü ayarlamak için bir düğme ile donatılabilir.
Vakum şişe paslanmaz çelik vakum şişeleri (daha iyi darbe direnci) cam vakum şişelerinden daha güvenlidir. Genel olarak, kısa süreli gerilme testleri için, tek katmanlı bir sıvı azot vakum şişesi yeterlidir. Tabii ki, dış tabaka sıvı azot ve iç tabaka sıvı helyum ile doldurulmuş bir çift katmanlı vakum şişesi de kullanılabilir.
Yardımcı Ekipman Vakum şişesi ve sıvı infüzyon borusunun vakum yalıtımı yapılması gerekir. Bu nedenle, vakum pompaları, yüksek basınçlı hava ve sıvı azot şişeleri gibi yardımcı ekipman gereklidir.
3. Sıvı seviyesi göstergesi
Önceden belirlenmiş test koşullarını sağlamak için, çevrede belirli bir sıvı azot seviyesini korumak gerekir. Geleneksel testlerde, numune tamamen sıvı azot içine daldırıldığından, yüzey sıcaklığını ölçmek için termokuplları kullanmak gerekli değildir. Göstergeler veya sayaçlar, örneğin test boyunca tamamen sıvı azot içine daldırıldığından emin olmak için kullanılabilir. Kriyostatta, sıvı seviyesinin her zaman numunenin üzerinde tutulmasını sağlamak için belirli referans noktalarında bulunan karbon direnç göstergesi anahtarları kullanılacaktır. Alternatif olarak, sıvı seviyesini sürekli olarak izlemek için kriyostattaki dikey bir konuma uygun uzunlukta bir süper iletken tel sensörü takılabilir.
4. Ekstansometre
(1) Türler Herhangi bir ekstansometre türü, normal olarak sıvı azot sıcaklığında çalışabildiği sürece kullanılabilir. Ekstansometresinin doğruluk seviyesi GB/T12160 gereksinimlerine uygun olacaktır. Belirtilen plastik uzama mukavemetini ve süreksiz arıza verim mukavemetini ölçmek için Sınıf 1'den az olmayan bir ekstansometre kullanılmalıdır; Büyük uzamaya sahip diğer özellikleri ölçmek için Sınıf 2'den daha az olmayan bir ekstansometre kullanılmalıdır.
Belirtilen gücü ölçmek için ortalama bir ekstansometre kullanılması önerilir. Örneğin paralel uzunluk bölümüne ekstansometreye özgü bıçak kenarını doğrudan monte etmek veya işlemek en iyisidir.
Kapasitif bir ekstansometre ile ölçülürken, ayarlanabilir hassasiyete sahip doğrusal bir bölüm kullanılacaktır. Gerinim sinyalini etkileyen gerinim ölçümünün ısıtma yüzeyinden dolayı gerinim göstergesi etrafında kabarcıklar önlemek için, gerinim sistemindeki köprü voltajı, gerinim sinyalinin ölçümünü etkilemeyecek şekilde düzgün bir şekilde ayarlanmalıdır. Test sırasında, gerinim ölçümünün etrafındaki sıcaklık sabit kaldığı ve voltaj sıvı azotun kaynamasına neden olacak kadar yüksek olmadığı sürece, gerinim göstergesinin kendi kendine ısıtılması bir sorun olmayacaktır. Suşu 4K'da ölçerken, gerinim göstergesi doğrudan numunenin yüzeyine bağlanabilir. Düşük sıcaklıklarda gerinim göstergeleri kullanılırken, gerinim ölçümünün, substrat malzemesinin ve yapıştırıcının seçilmesine ve bağlanmasına dikkat edilmelidir. Bununla birlikte, gerinim ölçüsünün gerildiğinde, ancak henüz 0 'da değil,% 2 plastik uzama mukavemetinde gevşek bir şekilde bağlandığı da düşünülmelidir.
Ekstansometrenin kalibrasyonunun oda sıcaklığında ve 4K'da gerçekleştirilmesi gerekir. 4K'da kalibrasyon için, dikey teleskopik tüp ile donatılmış bir mikrometre gibi bir uzunluk ölçüm cihazı kullanılabilir. Düşük sıcaklık ucu ekstansometre ile monte edildikten sonra, sıvı azot içine daldırılır. Kalibrasyon sonucunun doğru, doğrusal ve tekrarlanabilir olduğu kanıtlanmışsa, ekipman kırılabilecek veya onarılabildikten sonra 4K'da doğrudan kalibrasyon daha fazla gereklidir. Her testten önce oda nem kontrolü, kalibrasyonun 4K'daki dolaylı olarak doğrulanması olarak düşünülebilir. Ekstansometreyi düzenli olarak kontrol etmek önemlidir.
İçeriği ve sonuç ifadesini test edin
1. Örneğin kurulumu
Örnek düşük sıcaklıkta bir termostatta monte edilir. Enstrümanın sinyal çizgisinin tamamen gevşemesi gerektiğini unutmayın, böylece vakum şişesini konumlandırırken veya test sırasında sinyal çizgisinin gerilmeyeceği veya buruşuk olmayacağını unutmayın.
1) Merkezleme işlemi sırasında, gerilme kuvveti her zaman malzemenin elastik sınırının 1/3'ünün altında tutulmalı ve daha sonra örneğin soğutma işlemi sırasında merkezlenmesini sağlamak için uygun bir kuvvette tutulmalıdır.
2) Soğutma işlemi sırasında, merkezlemeyi korumak ve numunenin kontrolsüz suşundan kaçınmak için serbest yükleme koşulları kullanılmalıdır.
2. Soğutma işlemi
Örnek, ekstansometre ve kuvvet sistemi farklı kısımlarında oluşan buz, sıvı helyum infüzyon tüpünü bloke edebilir veya anormal test kuvvetine neden olabilir. Buz oluşumunu önlemek için, yoğuşma üretebilen tüm sıvılar soğutmadan önce ekipmandan çıkarılmalıdır. Enstrümanı iyice kurutmak için bir hava jeti veya sıcak saç kurutma makinesi kullanılabilir. Ekstansometre koruyucu bir gövde ile donatılmışsa, ekstansometreyi, sıvının, kabarcıkların ve bunlarla ilişkili gürültünün bağlanmasını önlemek için ekstansometrenin hareket aralığı içinde serbestçe akabilmesi için takın.
Vakum şişesini takın ve ekipmanı önceden soğutmak için kriyostatı sıvı azot ile doldurun. Kaynar azaldıktan sonra (termal dengeye ulaşılır), kriyostattaki tüm sıvı azotu boşaltın ve daha sonra numune ve fikstür tamamen sıvı azot içine daldırılıncaya kadar kriyostat sıvı ile doldurun. Test, sistem 4K'da termal dengeye ulaştıktan sonra başlatılabilir. Test sırasında numune sıvı azot içine daldırılmalıdır. Gazlı azot, sıvı azottan daha düşük termal iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle, sıcaklık artışının mekanik özellik ölçümü üzerindeki etkisini en aza indirmek için numune tamamen sıvı azot içine daldırılmalıdır.
3. Test oranı
(1) Hız Kontrolü Sıvı azot sıcaklığı açma performansı ölçümü test oranından etkilenecektir. Bu nedenle, yer değiştirme oranı da test sırasında ölçülmeli ve kontrol edilmelidir. Süreksiz verim fenomeninin etkisi nedeniyle, gerçek test oranı doğru bir şekilde kontrol edilemez ve korunamaz. Bu nedenle, nominal bir gerinim hızı belirtilmelidir. Nominal gerinim hızı, paralel uzunluğun yer değiştirme hızına göre hesaplanır.
Oran Sınırı Herhangi bir yer değiştirme oranı, stresin akma gücünün yarısına ulaşmasını sağlamak için kullanılabilir. Bundan sonra, yer değiştirme oranı nominal gerinim oranının 10- s'yi aşmaması için kontrol edilmelidir. Daha yüksek gerinim oranları, numunenin aşırı ısıtılmasına neden olabilir, bu da malzemenin mekanik özelliklerinin ölçülmesinin doğruluğunu etkileyecektir.
Hız aralığı Genel olarak, 4K sıcaklıkta gerilme testleri için önerilen gerilme oranı aralığı 10-10- s'dir, ancak bazı malzemeler bu aralıktaki gerinim hızındaki değişikliklere belirli bir duyarlılık gösterir. Bazı yüksek mukavemetli östenitik çelikler, 10-10- sgül hızı aralığındaki gerilme özelliklerinde küçük değişiklikler gösterir ve daha yüksek mukavemet ve termal iletkenliğe (titanyum alaşımları gibi) sahip diğer bazı malzemeler de benzer eğilimler gösterebilir. Bu nedenle, bazı testlerde, çok düşük gerinim oranları düşünülebilir ve 10 bu testte izin verilen maksimum gerilme hızıdır.
Gerinim hızında uygun değişikliklere de izin verilir. Örneğin, süreksiz bir verim gücünün başlangıç noktasındaki gerilme ölçülürse, gerinim hızının uygun şekilde azaltılması gerekir. Stres-gerinim eğrisi üzerindeki ilk testere dişinin başlangıç noktası 0.% 2 verim mukavemetine çok yakınsa, akma mukavemeti ölçümüyle çatışmayı önlemek için, test oranını azaltarak ilk testere dişinin oluşumunu geciktirmek gerekir (bkz. 2-39). Verim gücünü ölçmek için testin başlangıcında daha düşük bir gerinim hızı kullanılabilir ve testin tamamlanması için gerinim oranı uygun şekilde arttırılabilir.
4. Orijinal kesit alanının belirlenmesi
Örneğin orijinal kesit alanı, numune boyutunun uygun ölçümü ile hesaplanır. Kullanılan uzunluk ölçüm cihazının hatası 0.% 5 veya 0. 010mm'yi aşmamalıdır.
5. Orijinal gösterge uzunluğunun işaretlenmesi
Mürekkep veya bir işaretleyici, numunenin paralel uzunluğu içinde uygun konumu işaretlemek için kullanılabilir. İşaretlendikten sonra, orijinal gösterge uzunluğunun 0. 1mm doğruluğu ile ölçülmesi gerekir.
Düşük sünekliğe sahip metaller için, paralel uzunluklarında noktalanarak veya çizim yaparak işaretleme, stres konsantrasyonu nedeniyle test başarısızlığına neden olabilir. Bunu önlemek için mürekkep, yüzey kaplamasını numunenin paralel uzunluğu içinde püskürtmek için kullanılabilir ve daha sonra kaplama, orijinal gösterge uzunluğunu işaretleme amacına ulaşmak için numunenin yüzeyinde uygun bir aralıkta kazınabilir. Örneğin adımı veya numunenin tam uzunluğu, uzamayı hesaplamak için orijinal gösterge uzunluğu olarak da kullanılabilir. Bu durumda, ölçülen kesitteki değişiklikler nedeniyle hatalar meydana gelebilir, bu nedenle ölçüm sonuçları da sınırlıdır.
6. Geleneksel mekanik özelliklerin belirlenmesi
Kırık A'dan sonra uzama belirleme yöntemleri, belirtilen plastik uzantı mukavemeti R, gerilme mukavemeti R ve kesitsel büzülme z, oda sıcaklığı gerilme testiyle aynıdır, ancak testin sıvı azot sıcaklığında (4K) gerçekleştirilmesi gerekir.
7. Süreksiz verim gücünün belirlenmesi (R)
Süreksiz akma mukavemeti, maksimum test kuvvetinin, örneğin orijinal kesit alanı tarafından gerilim-gerinim eğrisindeki ilk ölçülebilir sürünün başlangıcında bölünmesiyle elde edilir.
