Тесты сварных соединений механическим методом используются для выявления их характеристик. Механические исследования чаще всего проводят на специально сделанных для этого образцах, которые изготавливаются по той же технологии, что и сварочное соединение. Иногда испытания проводятся на фрагментах, вырезанных из самого сварочного соединения. Размеры и форма взятых для испытания элементов должны соответствовать ГОСТ 6996-66.
Содержание
Механические методы контроля сварочных соединений
При выполнении контроля сварочных соединений способы его осуществления делятся на две группы:
- разрушающие (когда испытуемый фрагмент подвергается уничтожению);
- неразрушающие (сварочное соединение остается целым).
Чаще всего на практике стараются проводить неразрушающие опыты, но в некоторых случаях для получения достоверной информации о характеристиках сварного шва необходимо подвергнуть испытуемый образец разрушению. В зависимости от характера действующих на образец сил испытания делятся на следующие:
- статические, когда нагрузка на фрагмент плавно возрастает или в течение длительного времени остается неизменной (испытания на прочность и пластичность);
- динамические, когда нагрузка происходит мгновенно (удар) и действует короткое время (испытание на ударную вязкость);
- испытание на выносливость, когда нагрузка постоянно меняется по ходу испытания.
Испытания металла на пластичность путём растяжения
Пластичность — это способность материала принимать новую форму и оставаться в ней, не разрушаясь под воздействием нагрузок. Для испытания металла на пластичность образец помещается в специальную испытательную машину, которая будет его загибать. Такие машины называют разрывными, они обеспечивают небольшую скорость при растяжении образца для определения пластичности.
Требования к образцам и испытанию определяет ГОСТ 1497-84, требования к оборудованию — ГОСТ 7855-84.
Показателем пластичности при этом тестировании служит относительное удлинение: чем оно больше, тем больше пластичность. Для проверки на пластичность сварочных соединений берутся плоские образцы, вырезанные поперек шва, и испытываются на загиб.
Чем больше угол загиба при испытании, тем выше пластичность соединения: угол в 180° говорит о хорошей пластичности. Образец при этом загибается до образования трещины. При данном контроле качества сварного шва временное сопротивление на разрыв должно составлять не меньше 38 кгс/мм, угол загиба — не менее 100°.
Прочность. Определение прочности металла
Прочность — это способность материала выдерживать внешние нагрузки, не разрушаясь. Считается основным свойством, которым должен обладать любой металл либо металлоконструкция. Мерой прочности считается та нагрузка, которую выдерживает каждый миллиметр сечения детали.
Для проверки сварных узлов на прочность также используются разрывные машины, которые растягивают подготовленные образцы. При этом площадь поперечного сечения образца постепенно становится меньше, его длина увеличивается, и он становится тоньше. Затем образец прекращает растягиваться по всей длине и продолжает растягиваться только в одном месте, которое называется «шейка», потом образец разрывается.
Существенное удлинение происходит только у вязких металлов, у хрупких (чугун, твердая сталь) процесс происходит значительно быстрее.
Максимальную нагрузку, которую образец выдержал до разрушения, измеряют прибором — силоизмерителем, встроенным в испытательную машину. Эту нагрузку затем делят на прочность поперечного сечения до растяжения и в итоге получают величину, называемую пределом прочности (σв).
Для проведения испытаний при повышенных температурах в испытательную машину обычно встраивается муфельная электрическая печь, которая равномерно нагревает испытуемый узел в течение 30 минут.
Определение ударной вязкости образцов сварных соединений
Ударная вязкость — это способность материала поглощать энергию, которая выделилась при разрушении и деформации вследствие ударной нагрузки. При испытании на ударную вязкость используют специальный квадратный образец с надрезом со стороны раскрытия кромок, который устанавливают на маятниковый копер в сторону, противоположную удару ножа маятника. Таким образом при испытании на удар оценивают работоспособность металла в сложных условиях и оценивают его склонность к разрушению.
Надежность работы металла в критических условиях, при которых проявляется концентрация напряжения, напрямую зависит от ударной вязкости. Концентрацию напряжений вызывают: понижение температуры, скорость нагружения и геометрические концентраторы.
Ударная вязкость падает при снижении температуры, поэтому часто проводятся опыты с предварительным охлаждением образцов да -40°С и -80°С.
