Испытательные машины

Испытательные машины отличаются, прежде всего, своей технической сложностью. В общем случае, такие устройства контроля представляют собой массивные и крупногабаритные установки. Однако существуют и современные модели испытательных систем, которые отличаются сравнительно меньшими размерами. Машины находят широкое применение во многих областях промышленности, а также на производстве. Это связано тем, что испытательные установки позволяют проводить высокоточный контроль прочности очень широкого спектра материалов. Значение такого вида контроля действительно очень велико, так как на фоне проведения диагностик и выявления многочисленных параметров материалов изделий, наблюдение реальной реакции структуры объекта на различной силы внешнее воздействие остается главным фактором в оценке прочности материала.

 

При проведении опытных экспериментов, используя современные модели испытательных приборов, появляется возможность оперативно определять такие характеристики, как предел прочности, удлинение при разрыве, ударная прочность, коэффициент пластичности, а так же ряд других характеристик, точное определение которых путем осуществления неразрушающего контроля либо затруднено, либо и вовсе невозможно. Перечисленные факторы во многом объясняют большую популярность испытательных машин на производственных и строительных работах. Отметим, что, кроме уже перечисленных сфер, такие системы широко используются и в научной деятельности многих лабораторий, научно-исследовательских институтов, позволяя осуществлять как контроль новых разработок, так и уже давно существующих образцов. Таким образом, испытательные машины идеально подходят для проведения не только обычного тестирования качества изделий, из которых в последующем могут быть изготовлены строительные объекты, но и для осуществления опытов научно-исследовательского характера. В качестве исследуемого материала могут выступать фактически все широко известные материалы: дерево, металлы, пластики, бетон, фанера, а также гели, продукты питания, ткани и многое другое. С помощью таких машин можно добиться решения широкого спектра задач, включая самые сложные, и проведения высокоточных тестов на кручение, сжатие, растяжение, сдвиг, изгиб. Важно подчеркнуть, что процессы испытательного характера важно проводить с использованием только таких систем, которые соответствуют следующим общепризнанным стандартам: ГОСТ 270-75, 262-93, 4651, 4658, 11262, 18197, 24778, 12580, 14236, а также ISO 178, 527, 37, 34 и ASTM D638, D790.

Машины, предназначающиеся для проведения испытательного контроля:

• разрывные машины;
• испытательные прессы;
• маятниковые копры для испытания металла и пластика;
• машины для испытания пружин (на кручение, сжатие и растяжение);
• камеры, предназначенные для понижения температур;
• проекторы оптического вида;
• станки, наносящие надрезы;
• оборудование, подготавливающее пробы к металлографическому анализу;
• машины для испытания металлов (на кручение, сжатие и растяжение);
• машины для испытания на трение и износ.

Испытательные прессы

Такого вида системы, как прессы, находят широкое распространение преимущественно в лабораториях. Отличительной особенностью опытных экспериментов, проводимых при помощи пресса, является статичность. В условиях статичности чаще всего проводят опыты на сжатие. В качестве объекта контроля при этом выступают всевозможные бетонные образцы, смеси асфальтобетонной природы, а также огнеупорные изделия. Как следствие этого, данный вид машин активно применяется строительными организациями, заводскими лабораториями, многочисленными учебными заведениями. Еще одной важной особенностью данного типа установок является то, что с их помощью проводят контроль неразрушающего типа. На сегодняшний день существует несколько классификаций испытательных прессов. Первая из них – по типу используемого привода:

• с ручным приводом;
• с электромеханическим приводом;
• с гидравлическим приводом.

Остановимся кратко на каждом виде машин.

Итак, устройства, для которых характерен ручной вид привода обычно отличаются сравнительной компактностью и мобильностью в сравнении с другими установками этого же типа машин. При работе с прессами, имеющими ручной привод, у пользователя появляется возможность регулировки силы действующей нагрузки, а также изменения направления вектора движения, что, безусловно, является преимуществом таких прессов.

Машины, имеющие электромеханический привод, активнее всего используются на металлургических предприятиях. Отличительной особенностью данного вида систем и, вместе с тем, их преимуществом можно считать возможность использования нагрузки циклического типа в течение всего времени, пока длится испытание.

Гидравлические прессы пользуются популярностью в сфере строительства. Достоинством устройств данного типа считается малое количество потребляемой ими электроэнергии. Отметим, что гидравлические прессы намного легче своих электрических аналогов, что также составляет их очевидное преимущество.

Еще одна, не менее важная классификация гидравлических систем – по характеру управления. В зависимости от этого фактора, все испытательные системы делят на:

• установки с мануальным типом управления;
• установки с компьютерным типом управления;
• установки со смешанным типом управления.

В первом случае пользователь управляет системой фактически вручную или посредством специальных клапанов. Все результаты проведенных экспериментов отображаются на имеющемся индикаторе. Несомненным достоинством такого типа управления является то, что пользователь может получать информацию о величине нагрузки в любое удобное для него время на протяжении всего эксперимента.

 Компьютерное управление имеет также немало преимуществ. В этом случае ход испытания зависит от имеющегося встроенного программного обеспечения, которое целиком влияет на весь процесс, отслеживая при этом необходимые параметры. Полученные в конце проделанного опыта результаты сохраняются в памяти машины. Это позволяет их собирать и сохранять с последующей обработкой. Помимо этого, при работе с устройством, которое оснащено компьютерным типом управления, у пользователя возникает возможность получать результаты в виде уже сформированного отчета, что во многом облегчит их анализ.

Имеются испытательные машины и со смешанным типом управления. Работа с ними сочетает в себе все уже перечисленные выше достоинства, характерные для первых двух видов установок. В данном случае пользователь может вручную управлять ходом процесса контроля, отслеживая величину нагрузки в каждый интересующий его момент времени испытания, а результаты сохраняются в памяти устройства. В дальнейшем, точно так же, как и в случае работы с машинами, управляемыми компьютером, имеется возможность их сохранять и анализировать.

Разрывные машины

Разрывные машины относятся к универсальным устройствам, предназначенным для проведения разрушающего контроля. Такие установки активно используются для фиксирования различных характеристик материалов, которые можно определить при непосредственном силовом воздействии на них. С этой целью проводятся многочисленные опыты на растяжение изделий контроля, их сжатие, изгиб, сдвиг и т.д. С помощью машин разрывного вида представляется возможным определить коэффициенты трения, осуществлять эксперименты на такой параметр, как циклическая усталость и многое другое. Установки, предназначенные для экспериментов разрывного типа, характеризуются большим диапазоном возможных скоростей, на которых происходит эксперимент, наличием возможности замены датчиков, а также захватов. При этом ограничений на форму, геометрические размеры и природу испытываемого материала нет.

Некоторые модели установок комплектуются дополнительными средствами, которые позволяют проводить с помощью этих машин также и статические эксперименты. Как уже отмечалось выше, испытательные машины представляют собой сложные технические устройства. Наиболее важными элементами разрывной установки являются нагрузка и приборы, предназначенные для проведения измерительных процессов.

 В зависимости от типа нагружающего устройства, все машины данного класса делятся на гидравлические и механические. Как следует уже из названий, для гидравлических установок характерно использование в качестве нагружающего устройства гидравлического пресса, а для механических разрывных машин - механическая нагрузка.

Еще одна довольно широко известная классификация разрывных машин – это их условное разделение по типу используемого привода. В зависимости от этого фактора, все установки делят на машины с электромеханическим или гидравлическим видом привода. Первый вид соответствует нагрузке общей силой до 300 кН, второй – до 2000 кН.

Маятниковые копры

Устройства, называемые маятниковые копрами, находят широкое применение для определения такого параметра контролируемых материалов, как ударная вязкость. Испытательный процесс сводится к тому, что имеющийся боек, обладающий некоторым заранее известным весом, опускается с фиксированный высоты на контролируемый материал. После этого он делает возвратное движение маятникового характера, которое впоследствии фиксируется по специальной шкале. Отметим, что в течение всего этого процесса, боек испытывает вращение вокруг собственной оси. Проводимые с помощью маятниковых машин испытания можно условно разделить по виду имеющей место деформации, по типу нагрузочного устройства, по типу совершаемых ударов установкой, по внешним условиям, сопровождающим ход испытательного процесса. Например, в зависимости от типа деформации можно проводить опыты на сжатие, растяжение, кручение и изгиб. Нагрузка также может различаться и быть скоростной, сверхскоростной или обычной. Количество наносимых ударов в ходе эксперимента может разниться от одного до нескольких последовательных. Ну и, естественно, каждому проводимому испытанию будут соответствовать свои параметры внешней среды, которые также могут косвенно, а в некоторых случаях напрямую, влиять на его результаты.

Рассмотрим подробнее несколько наиболее известных методов испытаний, проводимых с помощью таких испытательных установок, как маятниковые копры. Одним из самых несложных и физически понятных методов определения прочности изделия является метод Шарпи (ISO 179, ISO 179/1C, ISO 179/2D ). Процесс эксперимента, проходящего по методу Шарпи, сводится к нанесению удара маятником по контролируемому материалу, расположенному строго посередине между двух опор. Если испытуемый образец имеет надрез, то удар наносится напротив него. О результатах проведенного эксперимента судят по той разнице в потенциальной энергии установки, которая получается из ее сравнения до и после удара. Отметим, что такой вид эксперимента обычно проводится над образцами, выполненными из металлов.

Еще один, не менее известный метод измерения прочности материалов на изгиб – метод Изода (ISO 180, ISO 180/1A, ISO 180/1O). Отличительной особенностью данного метода, лежащего в основе исследования прочности изделий, является то, что в качестве такого контролируемого материала может выступать пластик.

 Очень широко используются испытательные процессы, проводимые при сравнительно низких температурных параметрах. Суть такого эксперимента заключается в поэтапном понижении показателя температуры до такой степени, когда материал уже потеряет способность к ударному сопротивлению. Понижение показателя температуры достигается путем использования специальных смесей (жидкие азот, водород, воздух). Понятно, что чем ниже выявленная критическая температура хрупкости изделия, тем выше его способность сопротивлению разрушению. В качестве контролируемых материалов рассматриваются металлы, которые наиболее подвержены воздействию низких температур, например, чугун и литые сплавы.

Машины для испытания пружин

К данному типу устройств относятся многочисленные машины, предназначающиеся для проведения самых разнообразных испытаний пружин. При этом материал и форма обследуемой пружины могут быть различными. Эксперименты проводятся над резиновыми, спиральными, винтовыми и прочими другими объектами. Перечень возможных проводимых испытательных опытов также отличается разнообразием: эксперименты на изгиб, сжатие, кручение и прочее. Современные модели машин, предназначенные для проведения экспериментальных процессов, отличаются своей автоматизированностью, что гарантирует не только высокое качество, но и повышенное удобство проводимого испытательного эксперимента.