ГОСТ 3248-81 Металлы. Метод испытания на ползучесть.

ГОСТ 3248-81 и испытания металлов.

Ползучесть – прогрессирующая деформация под постоянной нагрузкой (напряжением) в течение определенного периода времени. Явление характерно для любого вида материалов.

Вызвана движением атомов и зависит от окружающей температуры. Наиболее значительной деформация ползучести проявляется при высоких температурах, старении материала, изменениях структуры (кристаллической решетки), поскольку в этих условиях связь атомов ослабевает.

Явление ползучести является важным фактором при проектировании различного вида конструкций и элементов. При испытаниях материалов на ползучесть определяется кривая ползучести, анализ которой позволяет обеспечить безопасность будущей конструкции (изделия), поскольку позволяет сделать выбор оптимального вида материала для изготовления. Кроме того, кривая ползучести обеспечивает специалистам прогнозирование срока службы материала, а ученым – разработку новых материалов с улучшенными свойствами.

Например, обязательному испытанию на ползучесть подвергаются лопатки и диски турбин, поскольку накопление в них деформаций ползучести приводит к уменьшению зазора между концами лопаток и корпусом двигателя. А это в свою очередь вызывает заклинивание и разрушение лопаток.

Для проведения испытаний материалов на ползучесть применяются соответствующие стандарты. Рассмотрим руководящий документ на испытания металлов и их сплавов.

Испытания металлов на ползучесть.

Они проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 3248-81, которым закреплен метод испытания на ползучесть черных и цветных металлов при температуре до 1200 °С.

Суть метода заключается в воздействии на испытываемый образец постоянной растягивающей нагрузки с заданной температурой при фиксировании деформации во времени.

Требования к образцам.

По форме и размерам испытываемые образцы должны быть:

• Цилиндрические (ø 10 мм, длина 100, 150 или 200 мм);
• Плоские (ширина 15 мм, длина 100 мм);
• Пропорциональные др. размеров и форм (в соответствии с требованиями НТД).

Поверхность рабочей части должна быть тщательно обработана и соответствовать табличным данным (см. табл. 1).

Таблица 1.

Рихтовка или правка образцов не допускается.

Формы образцов.

Аппаратура для испытаний.

Машины для испытания металлов на ползучесть выбираются согласно требованиям ГОСТ 28845-90. Они должны обеспечивать соосность приложения нагрузки к образцу, автоматическое поддержание заданной нагрузки и температуры, измерение деформации. Основные параметры испытательных машин указаны в таблице 2.

Таблица 2.

В случае применения испытательных машин с использованием записывающих и регистрирующих устройств предел допускаемой погрешности измерения деформации увеличивается на ± 0,5 %.

Процесс испытания.

Образец фиксируется в захватах испытательной машины и помещается в печь, где нагревается до заданной температуры испытания. При этом время нахождения в печи не должно превышать восемь часов. После нагрева проводится выдержка образца с полученной температурой в течение одного часа.

Для измерения температуры применяются термопары из расчета две единицы на 100 мм рабочей длины образца. Термопары проходят обязательную поверку в заданные сроки (см. табл. 3).

Таблица 3.

Поверка термопар осуществляется по ГОСТ 8.338-2002.

После выдержки образца при заданной температуре к нему прикладывается нагрузка (10 % от заданной). При экспозиции в этом состоянии в течение пяти минут производится замер температуры и удлинения образца. Если за это время они не меняют своего значения, образец плавно нагружают до заданной нагрузки.

С этого момента постоянно фиксируется удлинение образца. Время продолжения испытания 50, 100, 300, 500, 100, 3000, 5000 или 10000 часов (определяется НТД на конкретный металл, либо изделие из него).

После окончания испытаний определяется величина остаточного удлинения.

Обработка результатов испытания.

На основании полученных числовых значений результатов испытаний составляют график, по которому определяют напряжение, соответствующее условному пределу ползучести испытываемого металла.

График 1.

После выполнения всех расчетов составляется протокол испытания, в котором отражаются характеристики испытываемого металла, образцов и сведения об испытательной машине. Заключительным этапом становится заполнение таблицы условий и результатов испытаний (см. табл. 4):

Таблица 4.