2. Испытания на растяжение

Испытания материалов на растяжение применяются для получения числовых значений прочностных характеристик материалов.

Они проводятся при нормальных условиях, т. е. при температуре и под действием статических нагрузок (т. е. при малых скоростях изменения нагрузок и деформаций).

2.1. Образцы для проведения испытаний на растяжение

При испытаниях на растяжение используются образцы с круглым и прямоугольным поперечным сечением, которые изготовляются по ГОСТ 1497–84 или СТ СЭВ 471–77 (рис. 2).

Чаще используют цилиндрические образцы, т. е. с круглым сечением. Между двумя нанесенными на поверхность образца рисками располагается начальная расчетная длина образца (нормальный образец) или (укороченный образец), где  – начальный диаметр расчетной части образца. Стандарт предусматривает 7 видов образцов, диаметр которых может изменяться в пределах от 3 до 25 мм.

Рис. 2. Образцы для проведения испытаний на растяжение:

а – с круглым сечением; б – с прямоугольным сечением

2.2. Оборудование для проведения испытаний

Испытания на растяжение и сжатие проводят на специальных машинах, где усилие создают либо при помощи груза, действующего на образец через систему рычагов, либо при помощи гидравлического давления, передаваемого на поршень. В первом случае машина называется рычажной, во втором –гидравлической.

На рис. 3 приведена схема гидравлической испытательной машины универсального типа, т. е. предназначенной для испытаний на растяжение и сжатие.

В рабочую полость цилиндра 1 при помощи насоса 9 под давлением подается масло, и плунжер 2 поднимается. На плунжере установлена рама 3, в верхней части которой имеется захват для образца 5, испытываемого на растяжение. В случае испытания на сжатие образец 6 устанавливают на нижнюю часть рамы. Рама 4 неподвижна, её плоскость условно совмещена с плоскостью рисунка и рамы 3. Усилие измеряется манометром 7, проградуированным в единицах силы, приходящейся на образец. По окончании испытания масло под действием веса рамы 3 вытесняется через вентиль 8 обратно в масляную ванну 10.

Рис. 3. Схема универсальной испытательной машины

При испытании на растяжение образец закрепляют в зажимах разрывной машины либо при помощи самозатягивающихся клиньев (рис. 4, а), либо в разъёмных втулках (рис. 4, б). Зажимы должны исключить перекос образца и обеспечить по возможности центральную передачу усилий без дополнительного изгиба образца.

Рис. 4. Крепление образца в захватных приспособлениях машины:

а – при помощи самозатягивающихся клиньев; б – в разъёмных втулках

Для точного замера малых удлинений используют специальные приборы – тензометры. Установленный непосредственно на образце, такой прибор регистрирует взаимные смещения двух сечений на рабочей части образца.

Испытательная машина снабжена прибором для автоматической записи диаграммы растяжения вида (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма растяжения для образца из малоуглеродистой стали

Однако такая диаграмма зависит не только от свойств материала, но и от размеров образца, т. е. характеризует только конкретный образец. Чтобы получить диаграмму, характеризующую механические свойства материала, диаграмму перестраивают в диаграмму :

,

где – первоначальная площадь поперечного сечения образца.