Испытания на ползучесть и разрыв при напряжении позволяют оценить поведение материалов (пластмассы, металлы, композиты и керамика) под воздействием длительных нагрузок, обычно при повышенных температурах, чтобы смоделировать условия эксплуатации материала в его конечном назначении. Оба теста используются для исследования и/или валидации материалов, применяемых при производстве критически важных компонентов, предоставляя ценную информацию о механических свойствах, долговечности и надежности материала.
Испытания на разрыв при напряжении проводятся при высоких температурах с использованием очень больших нагрузок для определения времени, необходимого для разрушения материала. Этот тест может применяться для оценки новых материалов, но чаще используется для проверки прочности материалов, используемых в производстве. Это особенно важно в условиях серийного производства, поскольку многие испытания на разрыв при напряжении рассчитаны так, чтобы материал не разрушился менее чем за 24 часа при заданных нагрузке и температуре. Если разрушение происходит раньше, это свидетельствует о проблеме с материалом. Такой подход позволяет быстро получать обратную связь о качестве используемого материала.
Испытания на ползучесть схожи с испытаниями на разрыв при напряжении тем, что образец также испытывается при повышенных температурах и постоянной нагрузке. Основные отличия заключаются в том, что нагрузка ниже предела текучести материала, а удлинение материала фиксируется на протяжении всего испытания. Это удлинение регистрируется для определения степени ползучести образца во время теста. Примечание: ползучесть — это необратимая деформация материала под воздействием нагрузки. Характеристика ползучести материала с течением времени — важнейший параметр для оценки его пригодности в различных сферах. Например, представьте себе лопатку турбины реактивного двигателя, где требуется исключительно высокая точность. Чрезмерная ползучесть или деформация лопатки может привести к её контакту с кожухом и вызвать катастрофическую аварию.
Для проведения подобных испытаний используются специальные машины, которые обеспечивают приложение нагрузки к материалу и оснащены печью для нагрева образца до необходимой температуры. Долгое время нагрузка на материал создавалась с помощью подвешенных гирь. С развитием компьютерного управления и тензодатчиков, современные испытательные машины нового поколения используют механические методы приложения усилия. Это также позволяет проводить испытания с изменяющимися нагрузками по заданным программам, что ускоряет процесс тестирования.
Совершенствование конструкции печей и систем управления позволило создать испытательные машины с исключительно точным контролем температуры и меньшими эксплуатационными затратами по сравнению с предыдущими поколениями оборудования. В сочетании с возможностью автоматического сбора всех данных и удобной генерацией отчетов это значительно снизило потребность в ручном труде при работе крупных лабораторий по испытанию на ползучесть и разрыв при напряжении.
Значительные достижения были достигнуты и в области измерения удлинения материалов. Еще совсем недавно испытательные машины использовали трансформаторы линейного перемещения (LVDT) для измерения удлинения — аналоговые устройства, чувствительные к изменениям температуры окружающей среды. В результате колебания температуры в лаборатории могли ошибочно интерпретироваться как изменения удлинения. Новые испытательные системы основываются на технологии оптических линейных масштабов, которые не требуют калибровки и отличаются высокой температурной стабильностью. Они также обеспечивают значительно более высокое разрешение по сравнению с LVDT, что позволяет гораздо точнее оценивать свойства материалов.
Несмотря на то, что испытания на ползучесть и разрыв при напряжении используются уже десятки лет, современные технологии испытательного оборудования значительно повысили качество, точность и воспроизводимость получаемых данных.
Для получения точных результатов тестирования необходимо использовать специализированные условия и оборудование. Тонкости механических испытаний, особенно таких, как испытания на ползучесть и разрыв при напряжении, требуют высокой квалификации. Помимо наличия соответствующего оборудования, требуется знание нюансов его эффективного использования.
Сотрудничество с опытной компанией, осознающей важность механических испытаний, является ключом к успеху.
