Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

— методы определения механич. хар-к очень малых образцов (микрообразцов), расчетная длина к-рых составляет неск. мм, а поперечный размер — ок. 1 мм (об определении твердости при малых нагрузках см. Микротвердостъ). Структура, а потому и св-ва реальных материалов б. ч. неоднородны ввиду различия в условиях кристаллизации, спекания, обработки давлением и резанием, различного охлаждения после закалки или сварки поверхностных и внутр. зон. Поэтому в пределах сечений обычных механич. образцов (десятки мм2) измеряются только средние прочность и деформация, знания к-рых во многих случаях недостаточно. Микромеханические испытания по сравнению с обычными механич. испытаниями позволяют оценивать локальные св-ва в гораздо меньших сечениях (1 мм2 и меньше). Микромеханические испытания применяются и часто незаменимы при следующих условиях: а) при небольших размерах тела, из к-рого изготовляются микрообразцы (напр., при испытании редких и благородных металлов — урана, плутония, тантала, рения и т. п.), при необходимости вырезать образец из проволоки, из небольшой аварийной детали и т. п.; б) при неравномерности св-в по зонам поверхностных слоев, подверженных воздействию химико-термич. процессов, износа, коррозии (напр., для оценки св-в сварных швов и переходных зон); в) при анизотропии св-в (напр., механич. св-ва толстых листов в направлении, перпендикулярном к их наибольшей поверхности, и поперечные св-ва тонких прутков и профилей обычно можно выявить только микромеханическими испытаниями). Для М. и. в СССР служат микромашины: РФ-2 — для растяжения до 140 кг, для кручения до 40 кг-см\ Г. А. Дубова с жестким фотоэлектрооптич.динамометром— для усилий до 200 кг; МИФИ с усилием до 200 кг — для испытаний на растяжение при темп-ре до 1500° в вакууме или нейтральной среде. Низкотемпературные и высокотемпературные до 600—800° испытания проводятся также на модифицированных машинах типа РФ, на микромашине Дубова. М. и. до 1500° проводятся на машине Конопленко. За рубежом применяется машина Шевенара MI-34 со сменным силоизмерит. упругим элементом, изготовляемая фирмой Амслер до осевых нагрузок в 350 кг (для испытаний на кручение эта машина не предназначена) и др. При значительном уменьшении масштабов испытания (величины нагрузок, размеров образцов и т. п.) возникают трудности как в обеспечении точности, так и в изготовлении микрообразцов. Машины для разрыва нитей, текстиля и кожи, фольги при нагрузках от граммов до неск. кг б. ч. имеют малую жесткость и потому при убывающей нагрузке (напр., после возникновения шейки при растяжении) не точны.

Ввиду малой абс. величины деформации микрообразца для сохранения точности необходимо обеспечить еще меньшее перемещение силоизмерителя в направлении деформации путем создания достаточно жестких микромашин. Это особенно важно при резких переходах от нагружения к разгружению при развитии трещин, шейки при растяжении, потере устойчивости, при разрыве отдельных нитей и т. п. С др. стороны, малые перемещения в силоизмерит. механизме уменьшают точность измерения нагрузки и диаграммы деформации. Высокая жесткость микромеханических испытаний достигнута в микромашинах РФ путем дифференциальной системы с большими передаточными числами, а также применением пружинного силоизмерителя. В микромашине Г. А. Дубова точность измерения усилия ±5 г, жесткость стеклянного датчика 50 кг]мк. Вполне применимы для М. и. особо жесткие испытательные машины для малых нагрузок типа «Инстрон» с электронными регистрирующими устройствами (США). Эти машины имеют весьма жесткие сменные упругие силоизмерители (при нагрузках до сотен кг деформация силоизмерителей не более 0,075 мм) с электротензометрич. датчиками сопротивления. Регистрация нагрузки осуществляется самописцем с управляемым серводвигателем. Микромашины имеют механич. привод и обычно оптич. диаграммную запись, т. к. трение карандаша или пера о бумагу создает значительные погрешности. Силоизмерителем служит тарированная пружина или рычажно-маятниковая система. Уменьшение диаметра рабочей части микрообразцов <0,5 мм б. ч. нецелесообразно ввиду значительных трудностей при изготовлении (особенно из мягких или пружинных материалов), сильного возрастания погрешностей и резкого проявления структурных неодно- родностей в очень малых сечениях. При изготовлении микрообразцов резанием становится существенным влияние поверхностного наклепа при резании, обычно малозаметного для стандартных образцов.

Для мягких материалов типа меди поверхностный наклеп может заметно повысить предел текучести, у сталей — исказить площадку текучести. Поэтому чистовые операции проводятся при минимальной глубине резания и подаче не более 0,01— 0,02 мм или с применением электрич. полировки. Влияние масштабного фактора при сопоставлении результатов испытаний микрообразцов и образцов d =5 мм проявляется в большей прочности и пластичности меньших образцов. Это влияние растет с ростом предела прочности и неравновесности структуры. У меди влияние размера образцов очень мало; у алюминиевых сплавов Д16 и В95 прочность микрообразцов повышается на 5—10%; у закаленных и низкоотпущенных сталей сопротивление разрушению у микрообразцов на 30— 50% выше, чем у образцов d=5 мм. Пластичность микрообразцов превышает пластичность образцов d—5 мм тем больше, чем ниже пластичность материала. Микромеханические испытания волоченых прутков показывают, что наклеп центральных и внутренних зон различен; в последних, в отличие от периферии прутка, наблюдается значительное понижение пластичности. М. и. сварных соединений обнаруживают значительные изменения прочности и пластичности в особенности в переходных зонах. Эти изменения нельзя выявить обычными испытаниями, при к-рых разрушение определяется св-вами наиболее слабых зон. Микромеханические испытания турбинных лопаток после их службы показывают значительные изменения св-в поверхностных слоев в результате совместного механич. и коррозионного повреждений. Микромеханические испытания являются надежным способом оценки локальных изменений св-в в условиях службы.

Лит.: Ройтман И. М., Фридман Я. Б., «ЖТФ», 1949, т. 19, вып. 3; Ройтман И. М., «ЗЛ», 1956, № 7; Конопленко В. П., Виноградов Д. К., там же, 1959, № 1; Регель В. Р., Бережкова Г. В., Дубов Г. А., там же.