Peralatan ujian
1. Mesin ujian
(1) Secara amnya, tahap ketepatan mesin ujian harus mematuhi kehendak GB/T16825.1 dan harus menjadi Kelas 1 atau lebih baik, melainkan dinyatakan sebaliknya dalam piawaian produk.
Fleksibiliti mesin ujian Fleksibiliti peralatan ujian (mesin ujian dan peranti kriogenik) (peratusan anjakan peralatan itu sendiri di bawah daya ujian) harus diketahui. Untuk mengukur fleksibiliti mesin ujian, spesimen tegar atau spesimen penentukuran khas harus disambungkan ke sistem daya dan daya ujian yang rendah dan daya ujian maksimum yang dibenarkan oleh mesin ujian hendaklah digunakan untuk mengukur fleksibiliti. Fleksibiliti yang berbeza boleh menjejaskan kekuatan pemanjangan dan tegangan spesimen kerana spesimen akan mengalami ubah bentuk yang tidak terhingga pada mesin ujian dengan kurang fleksibiliti.
Kekuatan bahan reka bentuk sistem dalam cecair biasanya dua kali atau lebih daripada itu pada suhu bilik. Di bawah keadaan suhu yang rendah, untuk spesimen dengan dimensi geometri yang sama perlawanan, termostat, komponen sistem daya dan perlawanan akan dikenakan daya yang lebih besar. Oleh kerana kapasiti banyak mesin ujian tidak melebihi 100kn, peralatan harus mempertimbangkan penggunaan spesimen kecil dalam reka bentuk.
Pemilihan Bahan Banyak bahan, termasuk kebanyakan keluli ferit, menjadi rapuh pada 4K. Untuk mengelakkan kerosakan peralatan, bahan-bahan yang digunakan untuk mengeluarkan lekapan dan komponen rantaian pemuatan lain mestilah kekuatan tinggi, sukar, aloi suhu rendah. Bahan dengan kekonduksian terma yang rendah dapat mencegah pengaliran haba dengan berkesan. Keluli tahan karat Austenitic (022R19NI10N), keluli martensit (seperti 12CR13 dengan penyaduran nikel karat), aloi super berasaskan nikel dan aloi titanium (TC4 atau TA7) telah digunakan untuk pengeluaran fixtures, tongkat thermostat dan thermostat. Bahan bukan logam (seperti komposit resin epoksi) adalah penebat yang sangat baik dan boleh digunakan untuk membuat bahagian mampatan.
Penjajaran penjajaran sistem yang tepat dalam ujian tegangan adalah cara asas untuk meminimumkan ketegangan lenturan. Peralatan dan lekapan perlu diselaraskan supaya beban dapat diterapkan dengan tepat pada spesimen penentukuran supaya ketegangan lenturan maksimum tidak melebihi 10% daripada ketegangan paksi. Untuk mengurangkan ketegangan lenturan ke tahap yang boleh diterima, pengatur baki pada termostat dengan fungsi pelarasan harus diselaraskan, atau jarak shims harus digunakan untuk mengimbangi termostat yang tidak boleh diselaraskan. Untuk peralatan yang berkelayakan, ketegangan dikira berdasarkan pembacaan spesimen penentukuran pada beban yang lebih rendah dan maksimum.
Peralatan ujian boleh diperiksa untuk pematuhan menggunakan kaedah axisymmetric pada suhu bilik dan 4K. Untuk melengkapkan ujian axisymmetric peralatan, komposisi spesimen dan pilihan termostat harus sama dengan ujian suhu rendah sebenar, dan penyebaran spesimen harus sekecil mungkin. Semasa memuatkan, spesimen tidak boleh menjalani ketegangan plastik dalam panjang selari. Dalam sesetengah kes, adalah perlu untuk menggunakan spesimen penentukuran yang agak keras, kekuatan tinggi.
1) Untuk spesimen silinder, ketegangan lenturan maksimum harus dikira dengan menggunakan tiga alat pengukur ketegangan rintangan, extensometer atau alat pengikat pengapit yang dipasang di tengah -tengah panjang selari spesimen dan pada lilitan pada selang yang sama.
2) untuk spesimen dengan persegi atau segi empat tepat seksyen, strain harus diukur di tengah-tengah dua muka selari (simetri); Untuk spesimen plat nipis, strain harus diukur di tengah -tengah dua muka yang luas.
3) Untuk lekapan berulir atau disematkan, langkah -langkah berikut boleh digunakan untuk menilai kesan pesongan spesimen. Semasa mengekalkan perlawanan dan batang tarik masih, putar spesimen 180 darjah, ulangi pengukuran axisymmetric, dan kemudian hitung ketegangan lenturan maksimum dan ketegangan paksi spesimen. Jika kaedah lain atau kaedah sambungan digunakan untuk menilai kesan pesongan spesimen, ini harus diperhatikan dalam laporan.
Apabila mengukur strain kecil di satu lokasi pada spesimen dalam ujian tegangan, paksi pemuatan (yang mungkin disebabkan oleh pemesinan spesimen) adalah faktor utama yang menyebabkan kesilapan pengukuran. Oleh itu, adalah perlu untuk mengambil tiga titik jarak yang sama pada panjang selari spesimen (atau sekurang -kurangnya dua titik simetri jika peralatan itu diselaraskan dengan baik) untuk mengukur ketegangan secara berasingan. Akhirnya, laporkan ketegangan purata tiga atau dua mata yang berpusat secara simetri dalam panjang selari spesimen.
Lekapan yang berbeza harus dipilih mengikut jenis spesimen. Untuk mengelakkan kerosakan peralatan, lekapan suhu rendah khas yang diperbuat daripada bahan tahan suhu rendah harus dipilih.
Cryostat dan peralatan bantunya
Cryostat cryostat (lihat Rajah 2-38) harus dapat menyimpan helium cecair. Untuk mesin ujian sedia ada, bingkai cryostat dibuat secara khusus, dan botol vakum boleh dibeli melalui saluran komersial. Cryostat boleh dilengkapi dengan tombol untuk menyesuaikan arah beban untuk pelarasan yang berpusat.
Botol vakum botol vakum keluli tahan karat (rintangan impak yang lebih baik) lebih selamat daripada botol vakum kaca. Umumnya, untuk ujian tegangan jangka pendek, botol vakum nitrogen cecair tunggal adalah mencukupi. Sudah tentu, botol vakum dua lapisan juga boleh digunakan, dengan lapisan luar yang dipenuhi dengan nitrogen cecair dan lapisan dalaman yang diisi dengan helium cecair.
Peralatan Auxiliary Botol vakum dan paip infusi cecair perlu diberi vakum. Oleh itu, peralatan tambahan seperti pam vakum, udara tekanan tinggi dan botol nitrogen cecair diperlukan.
3. Petunjuk Tahap Cecair
Untuk memastikan keadaan ujian yang telah ditetapkan, adalah perlu untuk mengekalkan tahap nitrogen cecair tertentu di alam sekitar. Dalam ujian konvensional, kerana spesimen sepenuhnya direndam dalam nitrogen cecair, tidak perlu menggunakan termokopel untuk mengukur suhu permukaannya. Petunjuk atau meter boleh digunakan untuk memastikan bahawa spesimen sepenuhnya direndam dalam nitrogen cecair sepanjang ujian. Dalam cryostat, suis penunjuk rintangan karbon yang terletak pada titik rujukan tertentu akan digunakan untuk memastikan tahap cecair sentiasa dikekalkan di atas spesimen. Sebagai alternatif, sensor dawai superconducting panjang yang sesuai boleh dipasang dalam kedudukan menegak di cryostat untuk terus memantau tahap cecair.
4. Extensometer
(1) Jenis apa -apa jenis extensometer boleh digunakan selagi ia boleh beroperasi secara normal pada suhu nitrogen cecair. Tahap ketepatan extensometer hendaklah mematuhi kehendak GB/T12160. Extensometer dengan ketepatan tidak kurang daripada Kelas 1 akan digunakan untuk mengukur kekuatan pemanjangan plastik yang ditentukan dan kekuatan hasil kegagalan yang tidak berterusan; Extensometer dengan ketepatan tidak kurang daripada Kelas 2 akan digunakan untuk mengukur sifat -sifat lain dengan pemanjangan yang besar.
Untuk mengukur kekuatan yang ditentukan, adalah disyorkan untuk menggunakan extensometer purata. Adalah lebih baik untuk memasang atau memproses kelebihan pisau khusus extensometer pada bahagian panjang selari spesimen.
Apabila mengukur dengan extensometer kapasitif, seksyen linear dengan sensitiviti laras hendaklah digunakan. Untuk mengelakkan gelembung di sekitar tolok terikan akibat permukaan pemanasan tolok terikan, yang mempengaruhi isyarat terikan, voltan jambatan dalam sistem strain harus diselaraskan dengan betul supaya ia tidak menjejaskan pengukuran isyarat terikan. Semasa ujian, selagi suhu di sekitar tolok terikan tetap berterusan dan voltan tidak cukup tinggi untuk menyebabkan nitrogen cecair mendidih, pemanasan sendiri tolok terikan tidak akan menjadi masalah. Apabila mengukur ketegangan pada 4K, tolok terikan boleh terus terikat ke permukaan sampel. Apabila menggunakan alat pengukur terikan pada suhu rendah, perhatian harus dibayar kepada pemilihan dan ikatan tolok terikan, bahan substrat dan pelekat. Walau bagaimanapun, ia juga harus dipertimbangkan bahawa tolok terikan longgar terikat apabila ketegangan tegang tetapi belum di 0. 2% kekuatan pemanjangan plastik.
Penentukuran extensometer perlu dilakukan pada suhu bilik dan 4K. Untuk penentukuran pada 4K, peranti pengukur panjang boleh digunakan, seperti mikrometer yang dilengkapi dengan tiub teleskopik menegak. Selepas hujung suhu rendah dipasang dengan extensometer, ia direndam dalam nitrogen cecair. Sekiranya hasil penentukuran diketahui dan terbukti tepat, linear dan boleh diulang, maka penentukuran langsung pada 4K lebih diperlukan selepas peralatan boleh dipecahkan atau diperbaiki. Pemeriksaan kelembapan bilik sebelum setiap ujian boleh dianggap sebagai pengesahan tidak langsung penentukuran pada 4K. Adalah penting untuk sentiasa memeriksa extensometer.
Kandungan ujian dan ungkapan hasil
1. Pemasangan spesimen
Spesimen dipasang dalam termostat suhu rendah. Perhatikan bahawa garis isyarat instrumen harus santai sepenuhnya, supaya garis isyarat tidak akan diregangkan atau berkedut apabila meletakkan botol vakum atau semasa ujian.
1) Semasa proses pusat, daya tegangan harus selalu disimpan di bawah 1/3 dari batas elastik bahan dan kemudian dikekalkan pada daya yang sesuai untuk memastikan spesimen tetap berpusat semasa proses penyejukan.
2) Semasa proses penyejukan, untuk mengekalkan pusat dan mengelakkan ketegangan spesimen yang tidak terkawal, keadaan pemuatan percuma harus digunakan.
2. Proses penyejukan
Ais yang dibentuk di bahagian yang berlainan dari spesimen, sistem extensometer dan daya boleh menyekat tiub infusi helium cecair atau menyebabkan daya ujian yang tidak normal. Untuk mengelakkan pembentukan ais, semua cecair yang boleh menghasilkan pemeluwapan harus dikeluarkan dari peralatan sebelum penyejukan. Jet udara atau pengering rambut panas boleh digunakan untuk mengeringkan instrumen secara menyeluruh. Sekiranya extensometer dilengkapi dengan perumahan pelindung, pasangkan extensometer supaya cecair dapat mengalir secara bebas dalam julat gerakan extensometer untuk mengelakkan lampiran gelembung dan bunyi yang dikaitkan dengannya.
Pasang botol vakum dan isi cryostat dengan nitrogen cecair untuk pra-sejuk peralatan. Selepas mendidih (keseimbangan haba dicapai), kosongkan semua nitrogen cecair dalam cryostat dan kemudian isi cryostat dengan cecair sehingga spesimen dan perlawanan sepenuhnya direndam dalam nitrogen cecair. Ujian ini boleh dimulakan selepas sistem mencapai keseimbangan terma pada 4K. Semasa ujian, spesimen harus direndam dalam nitrogen cecair. Nitrogen gas mempunyai kekonduksian terma yang lebih rendah daripada nitrogen cecair. Oleh itu, spesimen harus sepenuhnya direndam dalam nitrogen cecair untuk meminimumkan kesan kenaikan suhu pada pengukuran harta mekanikal.
3. Kadar Ujian
(1) Kawalan Kadar Pengukuran prestasi pull-down suhu nitrogen cecair akan dipengaruhi oleh kadar ujian. Oleh itu, kadar anjakan juga harus diukur dan dikawal semasa ujian. Oleh kerana pengaruh fenomena hasil yang tidak berterusan, kadar ujian sebenar tidak dapat dikawal dan dikekalkan dengan tepat. Oleh itu, kadar ketegangan nominal perlu ditentukan. Kadar ketegangan nominal dikira berdasarkan kadar anjakan panjang selari.
Had Kadar Sebarang kadar anjakan boleh digunakan untuk membuat tekanan mencapai separuh kekuatan hasil. Selepas itu, kadar anjakan perlu dikawal supaya kadar ketegangan nominal tidak melebihi 10- s. Kadar ketegangan yang lebih tinggi boleh menyebabkan pemanasan spesimen yang berlebihan, yang akan menjejaskan ketepatan pengukuran sifat mekanik bahan.
Julat Kadar Secara umumnya, julat kadar ketegangan yang disyorkan untuk ujian tegangan pada suhu 4K adalah 10-10- s, tetapi beberapa bahan menunjukkan kepekaan tertentu terhadap perubahan kadar ketegangan dalam julat ini. Sesetengah keluli austenit berkekalan tinggi menunjukkan sedikit perubahan dalam sifat tegangan dalam julat kadar ketegangan 10-10-, dan beberapa bahan lain dengan kekuatan yang lebih tinggi dan kekonduksian terma (seperti aloi titanium) juga boleh menunjukkan kecenderungan yang sama. Oleh itu, dalam beberapa ujian, kadar ketegangan yang sangat rendah boleh dipertimbangkan, dan 10 hanya kadar ketegangan maksimum yang dibenarkan dalam ujian ini.
Perubahan yang sesuai dalam kadar ketegangan juga dibenarkan. Sebagai contoh, jika ketegangan pada titik permulaan kekuatan hasil yang tidak berterusan diukur, kadar ketegangan perlu dikurangkan dengan sewajarnya. Sekiranya titik permulaan gergaji pertama pada lengkung strain-strain sangat dekat dengan kekuatan hasil 0. Kadar ketegangan yang lebih rendah boleh digunakan pada permulaan ujian untuk mengukur kekuatan hasil, dan kadar ketegangan dapat ditingkatkan dengan sewajarnya untuk menyelesaikan ujian.
4. Penentuan kawasan keratan rentas asal
Kawasan keratan rentas asal spesimen dikira dengan pengukuran yang sesuai dengan saiz spesimen. Kesalahan instrumen pengukuran panjang yang digunakan tidak boleh melebihi 0. 5% atau 0. 010mm, yang mana lebih besar.
5. Menandai panjang tolok asal
Dakwat atau penanda boleh digunakan untuk menandakan kedudukan yang sesuai dalam panjang selari spesimen. Selepas menandakan, panjang tolok asal perlu diukur dengan ketepatan 0. 1mm.
Bagi logam dengan kemuluran yang rendah, menandakan dengan mengikat atau melukis pada panjang selari mereka boleh menyebabkan kegagalan ujian akibat kepekatan tekanan. Untuk mengelakkan ini, dakwat boleh digunakan untuk menyemburkan salutan permukaan dalam panjang selari spesimen, dan kemudian salutan boleh dikikis pada permukaan spesimen pada selang yang sesuai untuk mencapai tujuan menandakan panjang tolok asal. Langkah spesimen atau panjang penuh spesimen juga boleh digunakan sebagai panjang tolok asal untuk mengira pemanjangan. Dalam kes ini, kesilapan mungkin berlaku disebabkan oleh perubahan dalam seksyen silang yang diukur, jadi hasil pengukuran juga terhad.
6. Penentuan sifat mekanikal konvensional
Kaedah penentuan pemanjangan selepas patah A, kekuatan lanjutan plastik yang ditentukan R, kekuatan tegangan R, dan pengecutan keratan rentas Z adalah sama dengan ujian tegangan suhu bilik, kecuali ujian perlu dijalankan pada suhu nitrogen cecair (4K).
7. Penentuan kekuatan hasil yang tidak berterusan (r)
Kekuatan hasil yang tidak berterusan diperolehi dengan membahagikan daya ujian maksimum pada permulaan serasi yang boleh diukur pertama dalam lengkung strain-strain oleh kawasan keratan rentas asal spesimen.
