ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Установки для изучения микростроения и механических характеристик металлов и сплавов при нагреве и циклическом нагружении из "Тепловая микроскопия материалов " Для развития материаловедения весьма важно исследование строения и механизма деформации образцов в процессе их испытания на усталость при циклическом нагружении в широком диапазоне температур. Начало этим изысканиям было положено созданием автором и А. Н. Романовым установки ИМАШ-10 [59], Б последующие годы модернизированной при участии В. А. Маричева, В. К. Кузищева и В. В. Афонской. На модернизированной установке ИМАШ-ЮМ [48, с. 33—39] могут проводиться испытания на малоцикловую усталость с частотой нагружения 1 и 3000 циклов в минуту. Установка снабжена системой автоматической регистрации электрического сопротивления изучаемого образца, что позволяет по изменению этой характеристики (являющейся структурно-чувствительной) судить о накоплении дефектов в строении образца и о его разрыхлении под действием циклического нагружения. [c.143] По техническому заданию лаборатории высокотемпературной металлографии Института машиноведения Фрунзенский зафд контрольно-измерительных приборов осуществил разработку проектно-технической документации и в 1968 г. начал серийный выпуск установки ИМАШ-10-68, созданной на базе аппаратуры ИМАШ-ЮМ и имеющей близкие к ней характеристики [49, с. 25—32]. Эта установка предназ1йачена для исследования микроструктуры образца с одновременной регистрацией изменения его электросопротивления в процессе испытания на усталость металлов и сплавов при знакопеременном изгибе в условиях нагрева. [c.143] Деформирование образцов осуществляется по схеме, приближенной к чистому изгибу, с частот ами нагружения 3 или 3000 циклов в минуту при максимальной амплитуде деформации, обеспечиваемой при малоцикловом нагружении перемещением подвижного захвата на 15 мм от его нейтрального положения и при многоцикловом нагружении — на 6 мм. При этом могут быть исследованы микроструктурные особенности поведения металлических материалов в условиях испытания на малоцикловую усталость, а также при изучении усталостной прочности на базе 10 циклов и более. [c.145] В процессе опыта может производиться автоматическая запись изменения электрического сопротивления образцов с точностью до 0,02% при комнатной температуре. При повышенных температурах точность измерения понижается (до 1—2% при 1000° С) в зависимости от рода испытываемого материала. [c.145] Разрежение в рабочей камере составляет ЫО —5-10 мм рт. ст.. при холодном образце, допускаемое натекание в рабочую камеру — не более 5 10 мм рт. ст.-л/с. [c.145] Для испытаний применяют плоские образцы прямоугольного сечения одну из поверхностей образца, за которой ведется наблюдение в микроскоп подготавливают для металлографического исследования (см. рис. 1). Для наблюдения и фотографирования микроструктуры образцов служит вертикальный металлографический микроскоп типа МВТ, снабженный объективом МИМ-13-С0, фотоокулярами Х7, х 10, Х17, а также микрофотонасадками МФН-8 и МФН-12 для съемки на пластинки 9 X 12 см и кинопленку шириной 35 мм соответственно. [c.145] Внешний вид установки ИМАШ-10-68 представлен на рис. 78, а на шс. 79 показаны рабочая камера с закрытой крышкой и пульт управления. ia панели пульта находятся рукоятки управления вакуумметром типа ВИТ-1А-П, блока стробоскопического освещения, счетчика числа циклоа нагружения и кнопки тепловых автоматов. [c.145] На рис. 80 дана принципиальная схема установки ИМАШ-10-68. Образец помещен в вакуумную камеру J, состоящую из корпуса 2 и крышки 3, снабженных системами водяного охлаждения. На крышке камеры находится металлографический микроскоп 4 типа МВТ с длиннофокусным объективом типа МИМ-13-С0. Подъем и опускание крышки для установки образца в рабочую камеру и извлечения его из камеры производят с помощью специального ручного домкрата. [c.145] Насос 5 соединен через вакуумный вентиль 7 с масляным ротационным насосом 8 типа ВН-461М. Для предотвращения попадания паров масла из насоса 5 в рабочую камеру предусмотрена термоэлектрическая вакуумная ловушка 9 типа ТВЛ-100. [c.146] Впуск воздуха в камеру (при загрузке и извлечении образца) и в насос 8 (после его остановки) производится с помощью вакуумных вентилей. [c.146] Чтобы в вакуумную камеру не попадали водяные пары, содержащиеся-в атмосфере, воздух впускается с помощью вентиля через силикагелевый патрон-осушитель. Остаточное давление в рабочей камере измеряется манометрическими лампами 10 и 11 (ЛТ-2 и ЛМ-2). Обе лампы соединены с вакуумметром типа ВИТ-1А-П. [c.147] На установке ИМАШ-10-68 возможно также проведение испытаний в защитных газовых средах (например, в очищенном аргоне или гелии) при избыточном давлении 0,2 ати. Газ в рабочую камеру установки может быть введен через отверстие для напуска воздуха для отвода защитного газа предназначено вакуумное уплотнение одной из манометрических ламп. [c.147] Система нагрева образца. Нагрев образца осуществляется за счет тепла, излучаемого схематически изображенным на рис. 81 нагревателем, выполненным из листового молибдена или тантала толщиной 0,3 мм, и с помощью контактных колодок, соединенных с водоохлаждаемыми электродами, проходящими через уплотнения в стенке вакуумной камеры. [c.147] При пропускании через нагреватель электрического тока промышленной частоты и низкого напряжения образец, помещаемый внутрь нагревателя, нагревается до 1200° С. Для измерения температуры образца служат две проволочные платинородий-платиновые термопары диаметром 0,3 мм (на рис. 80 условно показана одна термопара 12), введенные в вакуумную камеру через герметизирующее уплотнение. Выводы термопар подключаются к электронному автоматическому потенциометру 13 типа КСП-4, с помощьк которого включается и выключается напряжёние, подводимое к первичной обмотке силового трансформатора, установленного в цепи нагрева образца. [c.147] При нагреве образцов описанным способом по длине образца возникает градиент температуры. Установлено, что протяженность горячей зоны, внутри которой поддерживается одинаковая температура при всех температурах испытания, составляет примерно 6 мм. [c.147] На рис. 82 показан внешний вид привода для испытания образцов на малоцикловую усталость с частотой нагружения три цикла в минуту. Привод состоит из исполнительного механизма 1 типа ПР-Ш, на вал которого посажена ведущая шестерня, и паразитной шестерни 2, находящейся в зацеплении с шестерней, напрессованной на вал эксцентрика 3. Исполнительный механизм болтами 4 прикреплен к плите 5, в которой прорезаны пазы, позволяющие перемещать исполнительный механизм для регулирования зацепления шестерен, а также при его отключении для перехода на высокочастотные испытания. [c.148] Благодаря эксцентрику 3 величина перемещения подвижного конца образца в процессе испытания может изменяться в пределах О—15 мм. Эксцентрик укреплен на подвижной подставке 6, передвижение которой позволяет изменять симметричность нагружения и вести испытания при симметричном, асимметричном и пульсирующем циклах нагружения. Положение эксцентрика, а следовательно, и степень асимметричности цикла задаются по шкале 7, укрепленной на каркасе 8 установки. [c.148] Для прямого наблюдения за микроструктурой образца в процессе era нагружения с частотой 3000 циклов в минуту, а также фотографирования поверхности образца при образовании и развитии микро- и макротрещин возникающих во время опыта, применена система стробоскопического освещения. В этой системе датчик синхронизированных импульсов и электронный блок обеспечивают синхронизацию частоты вспышки импульсной лампы высокой яркости 20 типа ИСШ-15 (так называемого строботрона ) с частотой колебания образца. [c.150] Для измерений электрического сопротивления образца в процессе испытания на усталость к концам образца с помощью контактной электросварки присоединены два проводника электрическое сопротивление определяется в рабочей части образца между двумя потенциальными вводами. Принцип работы и краткое описание устройства системы измерения электрического сопротивления образца изложены ниже. [c.150] На установке ИМАШ-10-68 предусмотрены две системы регулирования и стабилизации температуры. Первая система, обеспечивающая точность поддержания температуры tO,5%, собрана на базе электронного потенциометра ИП типа КСП-4 (рис. 84), к которому подведены выводы от платина-платинородиевой термопары толщиной 0,3 мм, спай которой точечной электросваркой приварен к средней части образца. Регулирующая схема потенциометра КСП-4 управляет контактами магнитного пускателя МП, который подает напряжение на понижающий трансформатор ТР . [c.150] Вернуться к основной статье