Как выбрать разрывную машину для испытаний
Выбор разрывной машины начинается с трёх параметров: максимального усилия, которое потребуется для разрушения образца, типа привода (электромеханический или сервогидравлический) и класса точности силоизмерителя. Дальше подбирают захваты под форму образца, способ измерения деформации и климатическое оснащение, если испытания идут не при комнатной температуре. Всё остальное — интерфейсы, программное обеспечение, протоколы — вторично, хотя и влияет на удобство работы. Каталоги производителей испытательного оборудования, например ntest-expert.ru, позволяют сопоставить эти характеристики между собой до обращения к поставщику.
С каких характеристик начинать подбор
Максимальное усилие рассчитывают по пределу прочности материала и площади поперечного сечения образца, а затем добавляют запас. Работать на верхней границе диапазона нежелательно: точность силоизмерительного датчика нормируется в определённом диапазоне нагрузок, и на краях шкалы погрешность растёт.
- Полимеры, плёнки, ткани, резина, тонкая проволока — обычно хватает машин до 5–50 кН.
- Арматура, крепёж, сварные образцы, конструкционные стали — как правило, требуются десятки и сотни килоньютонов.
- Бетон, кирпич, композитные блоки — это чаще всего область прессов, а не растяжения, машина подбирается по сжимающему усилию.
Класс точности по силе для большинства заводских лабораторий — 1, для арбитражных и исследовательских задач иногда нужен класс 0,5. Здесь есть нюанс: класс точности машины и класс точности измерения деформации — разные вещи, и одно не заменяет другое.
Если методика испытаний прописана в ГОСТ или ISO, характеристики машины сверяют не с рекламным описанием, а с текстом стандарта: там указаны допустимые скорости нагружения, класс точности и требования к креплению образца.
Электромеханическая или сервогидравлическая — что выбрать?
Электромеханические машины работают от ШВП и серводвигателя. Они тише, чище, точнее держат малые скорости перемещения траверсы и удобны для растяжения полимеров, пластиков, эластомеров и тонколистового металла. Типичный потолок таких машин — до 300 кН, отдельные модели выше.
Сервогидравлика выигрывает там, где нужны большие усилия и высокие скорости нагружения: испытания арматуры, канатов, крупных металлических образцов, циклические и усталостные испытания. Минусы предсказуемые — гидростанция, шум, масло, обслуживание.
- Статика на малых и средних нагрузках — обычно электромеханика.
- Большие усилия, циклика, малоцикловая усталость — сервогидравлика.
- Смешанная программа испытаний — иногда выгоднее две машины разного класса, чем одна универсальная с компромиссными характеристиками.
Оснастка, деформация и температура
Захваты подбирают под геометрию образца: клиновые — для плоских и круглых металлических образцов, пневматические — для плёнок и резины, реверсивные — для сжатия, отдельные комплекты — для изгиба по трёх- и четырёхточечной схеме. Стандартная оснастка закрывает не все задачи, поэтому производители нередко разрабатывают приспособления по чертежам и требованиям заказчика.
Перемещение траверсы — не то же самое, что удлинение образца: в него входит податливость самой машины и проскальзывание в захватах. Для корректного определения модуля упругости, условного предела текучести и относительного удлинения ставят экстензометр — навесной контактный или бесконтактный оптический.
Испытания при повышенных или отрицательных температурах требуют термокамеры либо электропечи с системой поддержания температуры и удлинённых тяг из жаропрочной стали. Учтите, что часть оснастки при нагреве теряет прочность, и это ограничивает максимальное усилие.
Что делать, если бюджета на новую машину не хватает?
Имеющуюся машину нередко проще модернизировать, чем менять. Рама и привод у машин советского производства часто в рабочем состоянии, а устарели измерительная часть и управление — их меняют на современный тензометрический датчик, цифровой контроллер и программное обеспечение с записью диаграммы «нагрузка — деформация».
Модернизация оправдана не всегда: при износе ШВП, люфте траверсы или трещинах в раме ремонт по стоимости приближается к новой машине. Отдельный вопрос — поверка: после замены измерительного тракта машину заново калибруют и поверяют, иначе результаты не будут признаны.
Вопросы и ответы
Можно ли на одной машине испытывать и металл, и пластик?
Можно, если диапазон усилий и точность датчика покрывают оба случая, а захваты меняются под тип образца. Проблема обычно в другом: датчик на 100 кН плохо измеряет разрыв плёнки, поэтому ставят сменные датчики силы разных номиналов.
Как часто нужна поверка разрывной машины?
Стандартный интервал для средств измерений — один раз в год, но конкретный срок указан в описании типа и свидетельстве о поверке. Внеочередная поверка нужна после ремонта, замены датчика силы или перемещения машины на другое место.
Обязателен ли экстензометр, если машина пишет диаграмму растяжения?
Для определения предела прочности — нет, достаточно данных силоизмерителя. Для модуля упругости, предела текучести и относительного удлинения экстензометр практически обязателен, иначе погрешность по деформации оказывается слишком большой.