ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кетелейно И., Раинде Дж. А., Инглиш Док. Д. Аппаратура для дифференциального термического анализа при низких температурах из "Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах " Испытание на удар при температурах до 77 К обычно проводят по методике ASTM. При этом время переноса образца из охлаждающей ванны на маятниковый копер и собственно испытания составляет 5 с. [c.373] Такой метод не приемлем для более низких температур металлический образец, обладающий низкой теплоемкостью, быстро нагревается. [c.374] Для получения достоверных данных при низких температурах сконструировано устройство [1], состоящее из эвакуированной камеры, в которой находится копер и механизм автоматической подачи, быстро перемещающий образец, охлажденный в жидком гелии, на наковальню копра. Удалось испытать образцы с температурой 8 К. В другой работе [2] использован перчаточный бокс. Из сосуда Дьюара с жидким водородом образцы вручную в инертной атмосфере переносили на машину для испытаний. При продолжительности испытания 2 с температура образцов составляла 25 К. [c.374] Приступая к выполнению этой задачи, решили помещать образцы в отдельные изолированные футляры. Футляр должен быть снабжен хорошей теплоизоляцией, чтобы обеспечить охлаждение до гелиевой температуры, но в то же время очень незначительно влиять на работу удара. Этим требованиям хорошо отвечает тонкостенный футляр, изготовленный из люеита. В качестве теплоизоляции используется сти-рофом (пенопласт). [c.374] При ударном нагружении системы питания гелием она разрушается по самому слабому месту — в заделке подводящей полиэтиленовой трубки. Это позволяет сохранить целостность линии подачи гелия. [c.375] Слой стирофома демпфирует разницу термического сжатия между люситовым футляром и образцом при охлаждении, предотвращая разрушение футляра и утечку гелия, а также обеспечивает смывание образца жидким гелием, что позволяет получить максимальную эффективность охлаждения. [c.375] Конструктивные особенности копра, использованного в работе, не позволили применить образцы стандартной длины 55 мм (по ASTM Е-23-72). Укорочение образца до 51 мм не вносит заметной погрешности в результаты испытаний. [c.375] После испытаиия подача гелия прекращается, к испытанию готовят следующий образец. Расход жидкого гелия для испытания первого образца составляет 5—6 л, а для каждого последующего — лпшь 2—3 л. [c.376] Температуру образца измеряли в точках А и Б (см. рис. 2), отстоящих от надреза на расстоянии Д длины образца. При подаче в сосуд Дьюара жидкого гелия иод давлением 14—21 кПа градиент температуры в образце практически отсутствует, но при давлении 7 кПа разница температур между точками Л и составляет несколько градусов. [c.376] Предлагаемая методика имеет два основных источника ошибок. Наличие люситового футляра и стирофома завышает, а использование укороченного образца занижает результаты испытаний. Обе эти погрешности незначительны. [c.376] Пластмассы типа люсит при низких температурах обычно сильно охруичиваются. Специальные испытания при температуре жидкого гелия показали, что работа разрушения футляра вместе с термоизоляцией (без образца) не превышает 1,36 Н-м. [c.376] В данной работе использовался копер старой модификации. Поэтому длина образца была сокращена от 55 до 51 мм. Для очень вязких сплавов укорочение образца может привести к занижению значения ударной вязкости вследствие уменьшения максимально возможного угла загиба. [c.376] Разница значений работы разрушения составляет 4,9 Н-м (примерно 3 % от величины работы разрушения), что намного меньше разброса данных испытаний стандартное отклонение при испытании по методике ASTM составляет 11,5 Н-м. Сравнительные испытания других сталей для низких температур, проведенные в меньшем объеме, также показали хорошее соответствие между стандартным и предлагаемым методами. Повышенный разброс данных, полученных предлагаемым методом, обусловлен трудностью установки образца таким образом, чтобы надрез находился точно в плоскости качания маятника. Поскольку испытания на удар а лучшем случае позволяют получить нолуколичественную оценку вязкости материала, предложенный метод обладает достаточной точностью. [c.377] Предлагаемый метод был использован в Беркли при изучении свойств сплавов для низких температур. Некоторые результаты уже опубликованы [3]. Метод обладает двумя основными преимуществами. Во-первых, он дешев — испытание можно проводить на любом копре, где помещается футляр с образцом. Во-вторых, метод позволяет устойчиво получать температуру 5—6 К, причем градиент температуры вследствие теплоотвода к наковальне отсутствует. [c.377] Метод полезен при определении пороговых значений работы разрушения и температуры перехода материалов, имеющих достаточную ударную вязкость. Его применение имеет меньшую ценность при испытании очень хрупких материалов, поскольку использование футляра будет вносить значительную ошибку. [c.377] Нам известен способ ргспытаннй с использованием жидкого водорода. По-видимому, это интересная и полезная методика. Однако при этом требуется оборудование для жидкого водорода п, как вы подчеркнули, имеются трудности в обеспечении заданной температуры образца. Они отсутствуют в случае использования футляра. [c.378] Метод резонанса в тонком стержне уже применялся в университете для определения модулей упругости [1] при высоких температурах. В данной работе использованы те же образцы и устройство. Поскольку для достижения стабильного теплового баланса при низких температурах требуется больше времени, а проблемы стабильности размеров и сохранения формы образца решаются легче, чем при высоких температурах, эта система приспособлена для автоматизации измерений. [c.378] На рис. 1 показана схема криостата. Для упрощения размеры, параллельные оси, сокращены вдвое по сравнению с радиальными. Конструкция криостата аналогична. обычным криостатам для жидкого гелия. Внешний сосуд Дьюара заполнен жидким азотом. В нем находится сосуд Дьюара с жидким гелием, в котором размещен испытательный блок. Для уменьшения теплопередачи стенки внутренних сосудов изготовлены из тонколистовой нержавеющей стали. Для предотвращения смятия при откачке стенки внутренней камеры гофрированы (гофры расположены с шагом 38 мм), что обеспечивает необходимую жесткость. На фланцах в верхней части криостата имеются отверстия для установки уровнемеров криогенных жидкостей, штуцеры для ва-куумирования и продувки различных емкостей криостата и трубки для заливки жидких гелия, азота и для вентиляции. Система рассчитана также па использование жидкого водорода. [c.378] Нижний и верхний (3) блоки, а также держатель образца скреплены стержнями (12). Верхний опорный блок соединен с центральной трубкой. Стержни взаимозаменяемы. Подбирались стержни из материала с таким же коэффициентом термического расширения, как у испытываемого образца. Это необходимо для обеспечения требуемых зазоров (0,05—0,18 мм) между концами образца и емкостным преобразователем и детектором. [c.380] Провода, идущие к предусилителю, находятся с внешней стороны центральной опорной трубки. Провода от предусилителя проходят внутри опорной трубки и подпаиваются к восьми клеммам. Провода от термопары, диода и нагревателя выводятся через отверстие в верхнем фланце. [c.381] Вернуться к основной статье