Тестовое оборудование
1. Тестовая машина
(1) Как правило, уровень точности тестовой машины должен соответствовать требованиям GB/T16825.1 и должен быть класс 1 или лучше, если иное не указано в продукте.
Гибкость тестовой машины. Должен быть известна гибкость тестового оборудования (тестовая машина и криогенное устройство) (процент смещения самого оборудования в рамках испытательной силы). Чтобы измерить гибкость тестовой машины, должен быть подключен жесткий образец или специальный калиброванный образец, и для измерения гибкости следует применять максимальную испытательную силу, разрешенную тестовой машиной. Различная гибкость может влиять на удлинение и прочность на растяжение образца, поскольку образец будет подвергаться большей прерывистой деформации на тестовой машине с меньшей гибкостью.
Прочность проектного материала системы в жидкости обычно в два раза или больше, чем при комнатной температуре. В условиях низкой температуры, для образцов с теми же геометрическими размерами приспособления, термостат, компоненты силовой системы и приспособление будут подвергаться большим силам. Поскольку емкость многих тестовых машин не превышает 100 кН, оборудование должно учитывать использование небольших образцов в проекте.
Выбор материалов Многие материалы, в том числе большинство ферритных сталей, становятся хрупкими в 4K. Чтобы избежать повреждения оборудования, материалами, используемыми для изготовления светильников и других компонентов погрузочной цепи, должны быть высокопрочными, жесткими, низкотемпературными сплавами. Материалы с низкой теплопроводности могут эффективно предотвратить теплопровождение. Аустенитная нержавеющая сталь (022R19NI10N), мартенситная сталь (такая как 12CR13 с защищенным от ржавчины никеля), кованые супер сплавы на основе никеля и титановые сплавы (TC4 или TA7) были использованы для производства светильников, стяжных и термостатов. Неметаллические материалы (такие как композиты эпоксидной смолы) являются превосходными изоляторами и могут использоваться для изготовления сжатых деталей.
Точное выравнивание выравнивания в испытаниях на растяжение является основным средством минимизации деформации изгиба. Оборудование и приспособления должны быть отрегулированы, чтобы нагрузка могла быть точно применена к калибровке, чтобы максимальная деформация изгиба не превышала 10% от осевой деформации. Чтобы уменьшить деформацию изгиба до приемлемого уровня, регулятор баланса на термостате с функцией регулировки должен быть скорректирован, или расстояние прокладок следует использовать для компенсации нерегулируемых термостатов. Для квалифицированного оборудования деформация рассчитывается на основе показаний калибровочного образца при более низких и максимальных нагрузках.
Тестовое оборудование может быть проверено на соответствие, используя осесимметричный метод при комнатной температуре и 4K. Чтобы завершить осесимметричную проверку оборудования, состав образца и выбор термостата должен быть таким же, как и для фактического низкотемпературного теста, и дисперсия образца должна быть максимально небольшим. Во время нагрузки образец не должен подвергаться пластическому деформации в параллельной длине. В некоторых случаях необходимо использовать относительно жесткие, высокопрочные калибровочные образцы.
1) Для цилиндрических образцов максимальная деформация изгиба должна быть рассчитана с использованием трех датчиков деформации сопротивления, разгибателей или датчиков зажима, установленных в середине параллельной длины образца и на окружности с одинаковыми интервалами.
2) для образцов с квадратными или прямоугольными поперечными сечениями штаммы следует измерять в центре двух параллельных (симметричных) грани; Для образцов с тонкими пластинками штаммы следует измерять в центре двух широких грани.
3) Для резьбовых или закрепленных приспособлений можно использовать следующие шаги для оценки эффекта отклонения образца. Сохраняя приспособление и стержень все еще, поверните образец на 180 градусов, повторите осесимметричное измерение, а затем вычислите максимальную изгибающую деформацию и осевую деформацию образца. Если для оценки влияния отклонения образца используются другие приспособления или методы соединения, это следует отметить в отчете.
При измерении небольших штаммов в одном месте на образце в испытании на растяжение, аксиальность нагрузки (которая может быть вызвана обработкой образца) является основным фактором, вызывающим ошибки измерения. Следовательно, необходимо взять три одинаково расположенные точки на параллельной длине образца (или, по крайней мере, две симметричные точки, если оборудование хорошо выровнено), чтобы измерить деформацию отдельно. Наконец, сообщите о среднем напряжении трех или двух точек, которые симметрично центрированы в рамках параллельной длины образца.
Различные приспособления должны быть выбраны в соответствии с типом образца. Чтобы избежать повреждения оборудования, должны быть выбраны специальные низкотемпературные приспособления, изготовленные из низкотемпературных материалов.
Криостат и его вспомогательное оборудование
Cryostat The Cryostat (см. Рисунок 2-38) должен иметь возможность хранить жидкий гелий. Для существующих тестовых машин специально изготовлена рама криостата, а вакуумную бутылку можно приобрести по коммерческим каналам. Криостат может быть оборудован ручкой для регулировки направления нагрузки для регулировки центрирования.
Вакуумные бутылки из нержавеющей стали вакуумные бутылки (лучшая ударная стойкость) безопаснее, чем стеклянные вакуумные бутылки. Как правило, для краткосрочных испытаний на растяжение достаточно однослойной жидкой вакуумной бутылки с азотом. Конечно, также можно использовать двухслойную вакуумную бутылку с внешним слоем, заполненным жидким азотом и внутренним слоем, заполненным жидким гелием.
Вспомогательное оборудование вакуумная бутылка и жидкая инфузионная труба должны быть вакуумной изоляцией. Следовательно, требуется вспомогательное оборудование, такое как вакуумные насосы, воздух высокого давления и жидкие азотные бутылки.
3. Индикатор уровня жидкости
Чтобы обеспечить заранее определенные условия испытания, необходимо поддерживать определенный уровень жидкого азота в окружающей среде. В обычных испытаниях, поскольку образец полностью погружен в жидкий азот, нет необходимости использовать термопары для измерения температуры его поверхности. Индикаторы или метры могут использоваться для обеспечения того, чтобы образец был полностью погружен в жидкий азот на протяжении всего теста. В криостате выключатели индикатора углерода, расположенные в определенных точках отсчета, будут использоваться для обеспечения того, чтобы уровень жидкости всегда поддерживался над образцом. В качестве альтернативы, сверхпроводящий проволочный датчик соответствующей длины может быть установлен в вертикальном положении в криостате, чтобы непрерывно контролировать уровень жидкости.
4. Extensometer
(1) Типы любого типа экстензометра могут использоваться, если он может работать нормально при температуре азота жидкости. Уровень точности экстензометра должен соответствовать требованиям GB/T12160. Экстензометр с точностью не меньше, чем класс 1, должен использоваться для измерения указанной прочности удлинения пластикового удлинения и прерывистой прочности урожая разрушения; Экстензометр с точностью не меньше, чем класс 2, должен использоваться для измерения других свойств с большим удлинением.
Для измерения указанной прочности рекомендуется использовать средний экстензометр. Лучше всего непосредственно установить или обработать специфический для экстензометр край ножа на разделе параллельной длины образца.
При измерении с помощью емкостного экстензометр должен использоваться линейный раздел с регулируемой чувствительностью. Чтобы избежать пузырьков вокруг диапазона деформации из -за нагревательной поверхности манометра деформации, которая влияет на сигнал деформации, напряжение моста в системе деформации должно быть должным образом отрегулировано, чтобы он не влиял на измерение сигнала деформации. Во время теста, пока температура вокруг манометра деформации остается постоянной, а напряжение недостаточно высокое, чтобы привести к кипению жидкости, самостоятельное нагревание манометра деформации не будет проблемой. При измерении деформации при 4K манометр деформации может быть непосредственно связан с поверхностью образца. При использовании деформационных датчиков при низких температурах следует обратить внимание на выбор и соединение датчика деформации, материала субстрата и клея. Тем не менее, следует также считать, что датчик деформации слабо связан, когда штамм напряжена, но еще не в 0. 2% прочность удлинения пластика.
Калибровка экстензометра должна проводиться при комнатной температуре и 4K. Для калибровки при 4K можно использовать устройство измерения длины, например, микрометр, оснащенный вертикальной телескопической трубкой. После того, как низкотемпература установлен с помощью экстензометра, он погружен в жидкий азот. Если известно, что результат калибровки является точным, линейным и повторяемым, то прямая калибровка при 4K более необходима после того, как оборудование может быть сломано или отремонтировано. Проверка влажности комнаты перед каждым тестом может рассматриваться как косвенная проверка калибровки при 4K. Важно регулярно проверять экстензометр.
Проверка контента и выражения результатов
1. Установка образца
Образец установлен в низкотемпературном термостате. Обратите внимание, что сигнальная линия инструмента должна быть полностью расслаблена, так что сигнальная линия не будет растянута и не растянута при позиционировании вакуумной бутылки или во время теста.
1) Во время процесса центрирования растягивающая сила всегда должна быть сохранена ниже 1/3 упругого предела материала, а затем поддерживается при соответствующей силе, чтобы гарантировать, что образец остается центрированным в процессе охлаждения.
2) Во время процесса охлаждения, чтобы поддерживать центрирование и избежать неконтролируемого деформации образца, следует использовать условия свободной нагрузки.
2. Процесс охлаждения
Лед, образованный в разных частях образца, экстензометр и силовая система может блокировать жидкую инфузионную трубку гелия или вызвать аномальную испытательную силу. Чтобы избежать формирования льда, все жидкости, которые могут производить конденсацию, должны быть удалены из оборудования перед охлаждением. Воздушный струй или горячий фен можно использовать для тщательной сушки инструмента. Если экстензометр оснащен защитным корпусом, установите экстензометр, чтобы жидкость могла свободно течь в диапазоне движения экстензометр, чтобы избежать прикрепления пузырьков и связанного с ними шума.
Установите вакуумную бутылку и заполните криостат жидким азотом для предварительного охлаждения оборудования. После того, как кипячение утих (термическое равновесие достигается), опустошите весь жидкий азот в криостате, а затем заполняйте криостат жидкостью, пока образец и приспособление полностью погружены в жидкий азот. Тест может быть запущен после того, как система достигнет теплового равновесия при 4K. Во время теста образец должен быть погружен в жидкий азот. Газовый азот имеет более низкую теплопроводность, чем жидкий азот. Следовательно, образец должен быть полностью погружен в жидкий азот, чтобы минимизировать влияние повышения температуры на измерение механического свойства.
3. Тест
(1) Управление скоростью. Измерение характеристик распада температуры жидкого азота будет влиять на скорость тестирования. Следовательно, скорость смещения также следует измерять и контролировать во время теста. Из -за влияния прерывистого явления урожайности фактическая ставка испытаний не может быть точно контролируется и поддерживается. Следовательно, необходимо указать номинальную скорость деформации. Номинальная скорость деформации рассчитывается на основе скорости смещения параллельной длины.
Ограничение скорости Любое скорость смещения может быть использована, чтобы повысить стресс половину силы доходности. После этого скорость смещения следует контролировать, чтобы номинальная скорость деформации не превышала 10- s. Более высокие скорости деформации могут вызвать чрезмерное нагрев образца, что повлияет на точность измерения механических свойств материала.
Диапазон скоростей, как правило, рекомендуемый диапазон скоростей деформации для испытаний на растяжение при температуре 4K составляет 10-10-, но некоторые материалы показывают определенную чувствительность к изменениям скорости деформации в этом диапазоне. Некоторые высокопрочные аустенитные стали демонстрируют небольшие изменения в растягивании свойства в диапазоне скорости деформации {3}, а некоторые другие материалы с более высокой прочностью и теплопроводностью (такие как титановые сплавы) также могут показать сходные тенденции. Следовательно, в некоторых тестах можно рассмотреть очень низкие скорости деформации, а 10 - только максимальная скорость деформации, разрешенная в этом тесте.
Соответствующие изменения в скорости деформации также допускаются. Например, если измеряется штамм в начальной точке прерывистой силы урожайности, скорость деформации должна быть надлежащим образом уменьшена. Если отправная точка первой пилообразной кривой на напряженном деформации очень близка к 0. 2% прочности урожая, чтобы избежать конфликта с измерением прочности доходности, необходимо отложить возникновение первой пилоткой пилот путем уменьшения скорости тестирования (см. Рисунок 2-39). Более низкая скорость деформации может использоваться в начале теста для измерения прочности урожая, и скорость деформации может быть надлежащим образом увеличена для завершения теста.
4. Определение оригинальной области поперечного сечения
Оригинальная площадь поперечного сечения образца рассчитывается путем соответствующего измерения размера образца. Ошибка используемого инструмента измерения длины не должна превышать 0. 5% или 0. 010 мм, в зависимости от того, что больше.
5. Маркировка оригинальной длины датчика
Чернила или маркер могут быть использованы для обозначения соответствующей позиции в рамках параллельной длины образца. После маркировки исходная длина датчика должна быть измерена с точностью 0. 1 мм.
Для металлов с низкой пластичностью, маркировка путем точка или рисования на их параллельной длине может вызвать недостаточность испытаний из -за концентрации напряжения. Чтобы избежать этого, чернила можно использовать для распыления поверхностного покрытия в рамках параллельной длины образца, а затем покрытие может быть скранировано на поверхности образца с соответствующим интервалом для достижения цели маркировки исходной длины датчика. Шаг образца или полная длина образца также может использоваться в качестве исходной длины датчика для расчета удлинения. В этом случае ошибки могут возникнуть из -за изменений измеренного поперечного сечения, поэтому результаты измерения также ограничены.
6. Определение обычных механических свойств
Методы определения удлинения после перелома А, указанная прочность на удлинитель пластика R, прочность на растяжение R и поперечное усадка Z-это то же самое, что для испытания на растяжение комнатной температуры, за исключением того, что тест должен проводиться при температуре жидкого азота (4K).
7. Определение прерывистой силы урожайности (R)
Прерывистый прочность урожая получается путем деления максимальной испытательной силы в начале первого измеримого зубца на кривой напряжения на исходной площади поперечного сечения образца.
