Peralatan uji
1. Mesin uji
(1) Secara umum, tingkat akurasi mesin uji harus memenuhi persyaratan GB/T16825.1 dan harus kelas 1 atau lebih baik, kecuali ditentukan lain dalam standar produk.
Fleksibilitas mesin uji fleksibilitas peralatan uji (mesin uji dan perangkat cryogenic) (persentase perpindahan peralatan itu sendiri di bawah gaya uji) harus diketahui. Untuk mengukur fleksibilitas mesin uji, spesimen kaku atau spesimen kalibrasi khusus harus dihubungkan ke sistem gaya dan gaya uji yang rendah dan gaya uji maksimum yang diizinkan oleh mesin uji harus diterapkan untuk mengukur fleksibilitas. Fleksibilitas yang berbeda dapat mempengaruhi perpanjangan dan kekuatan tarik spesimen karena spesimen akan mengalami deformasi terputus yang lebih besar pada mesin uji dengan fleksibilitas yang lebih sedikit.
Kekuatan bahan desain sistem dalam cairan biasanya dua kali atau lebih dari pada suhu kamar. Dalam kondisi suhu rendah, untuk spesimen dengan dimensi geometris yang sama dari fixture, termostat, komponen dan fixture sistem gaya akan mengalami kekuatan yang lebih besar. Karena kapasitas banyak mesin uji tidak melebihi 100kN, peralatan harus mempertimbangkan penggunaan spesimen kecil dalam desain.
Pilihan bahan banyak bahan, termasuk sebagian besar baja feritik, menjadi rapuh pada 4K. Untuk menghindari kerusakan peralatan, bahan yang digunakan untuk memproduksi perlengkapan dan komponen rantai pemuatan lainnya harus berkekuatan tinggi, keras, paduan suhu rendah. Bahan dengan konduktivitas termal rendah dapat secara efektif mencegah konduksi panas. Austenitic Stainless Steel (022R19NI10N), Martensitic Steel (seperti 12CR13 dengan pelapisan nikel tahan karat), paduan super berbasis nikel dan paduan titanium (TC4 atau TA7) telah digunakan untuk produksi fixture, batang pengikat dan frame termostat. Bahan non-logam (seperti komposit resin epoksi) adalah isolator yang sangat baik dan dapat digunakan untuk membuat bagian kompresi.
Alignment Accactate System Alignment dalam tes tarik adalah sarana dasar untuk meminimalkan regangan lentur. Peralatan dan perlengkapan harus disesuaikan sehingga beban dapat secara akurat diterapkan pada spesimen kalibrasi sehingga regangan lentur maksimum tidak melebihi 10% dari regangan aksial. Untuk mengurangi regangan lentur ke tingkat yang dapat diterima, regulator keseimbangan pada termostat dengan fungsi penyesuaian harus disesuaikan, atau jarak shims harus digunakan untuk mengkompensasi termostat yang tidak dapat disesuaikan. Untuk peralatan yang memenuhi syarat, regangan dihitung berdasarkan pembacaan spesimen kalibrasi pada beban yang lebih rendah dan maksimum.
Peralatan uji dapat diperiksa untuk kepatuhan menggunakan metode axisymmetric pada suhu kamar dan 4K. Untuk menyelesaikan uji axisymmetric peralatan, komposisi spesimen dan pilihan termostat harus sama dengan untuk uji suhu rendah aktual, dan dispersi spesimen harus sekecil mungkin. Selama pemuatan, spesimen tidak boleh mengalami regangan plastik dalam panjang paralel. Dalam beberapa kasus, perlu menggunakan spesimen kalibrasi berkekuatan tinggi yang relatif keras.
1) Untuk spesimen silinder, regangan lentur maksimum harus dihitung menggunakan tiga pengukur regangan resistansi, ekstensometer atau pengukur klem yang dipasang di tengah panjang paralel spesimen dan pada keliling pada interval yang sama.
2) Untuk spesimen dengan penampang persegi atau persegi panjang, strain harus diukur di tengah dua wajah paralel (simetris); Untuk spesimen pelat tipis, strain harus diukur di tengah dua wajah lebar.
3) Untuk perlengkapan berulir atau disematkan, langkah -langkah berikut dapat digunakan untuk mengevaluasi efek defleksi spesimen. Sambil menjaga fixture dan batang tarik tetap diam, putar spesimen 180 derajat, ulangi pengukuran axisymmetric, dan kemudian menghitung regangan lentur maksimum dan regangan aksial spesimen. Jika perlengkapan atau metode koneksi lain digunakan untuk mengevaluasi efek defleksi spesimen, ini harus dicatat dalam laporan.
Saat mengukur strain kecil di satu lokasi pada spesimen dalam uji tarik, aksialitas pemuatan (yang mungkin disebabkan oleh pemesinan spesimen) adalah faktor utama yang menyebabkan kesalahan pengukuran. Oleh karena itu, perlu untuk mengambil tiga titik spasi yang sama pada panjang paralel spesimen (atau setidaknya dua titik simetris jika peralatan selaras dengan baik) untuk mengukur regangan secara terpisah. Akhirnya, laporkan strain rata -rata tiga atau dua poin yang berpusat simetris dalam panjang paralel spesimen.
Perlengkapan yang berbeda harus dipilih sesuai dengan jenis spesimen. Untuk menghindari kerusakan peralatan, perlengkapan suhu rendah khusus yang terbuat dari bahan tahan suhu rendah harus dipilih.
Cryostat dan peralatan tambahannya
Cryostat cryostat (lihat gambar 2-38) harus dapat menyimpan helium cair. Untuk mesin uji yang ada, kerangka cryostat dibuat khusus, dan botol vakum dapat dibeli melalui saluran komersial. Cryostat dapat dilengkapi dengan kenop untuk menyesuaikan arah beban untuk penyesuaian centering.
Botol vakum baja stainless baja stainless (ketahanan benturan yang lebih baik) lebih aman daripada botol vakum kaca. Secara umum, untuk uji tarik jangka pendek, botol vakum nitrogen cair tunggal cukup. Tentu saja, botol vakum lapis ganda juga dapat digunakan, dengan lapisan luar diisi dengan nitrogen cair dan lapisan dalam diisi dengan helium cair.
Peralatan tambahan botol vakum dan pipa infus cair perlu diisolasi vakum. Oleh karena itu, peralatan tambahan seperti pompa vakum, diperlukan botol nitrogen bertekanan tinggi dan botol cair.
3. Indikator Level Cairan
Untuk memastikan kondisi pengujian yang telah ditentukan, perlu untuk mempertahankan tingkat nitrogen cair tertentu di lingkungan. Dalam tes konvensional, karena spesimen sepenuhnya direndam dalam nitrogen cair, tidak perlu menggunakan termokopel untuk mengukur suhu permukaannya. Indikator atau meter dapat digunakan untuk memastikan bahwa spesimen benar -benar direndam dalam nitrogen cair selama pengujian. Di cryostat, sakelar indikator resistensi karbon yang terletak di titik referensi tertentu akan digunakan untuk memastikan bahwa tingkat cairan selalu dipertahankan di atas spesimen. Atau, sensor kawat superkonduktor dengan panjang yang sesuai dapat dipasang pada posisi vertikal di cryostat untuk terus memantau tingkat cairan.
4. Extensometer
(1) Jenis segala jenis ekstensometer dapat digunakan selama dapat beroperasi secara normal pada suhu nitrogen cair. Tingkat akurasi ekstensometer harus memenuhi persyaratan GB/T12160. Ekstensometer dengan akurasi tidak kurang dari Kelas 1 harus digunakan untuk mengukur kekuatan perpanjangan plastik yang ditentukan dan kekuatan luluh kegagalan yang terputus; Ekstensometer dengan akurasi tidak kurang dari kelas 2 harus digunakan untuk mengukur sifat lain dengan perpanjangan besar.
Untuk mengukur kekuatan yang ditentukan, disarankan untuk menggunakan ekstensometer rata -rata. Yang terbaik adalah secara langsung menginstal atau memproses tepi pisau spesifik ekstensometer pada bagian panjang paralel spesimen.
Saat mengukur dengan ekstensometer kapasitif, bagian linier dengan sensitivitas yang dapat disesuaikan harus digunakan. Untuk menghindari gelembung di sekitar pengukur regangan karena permukaan pemanasan pengukur regangan, yang mempengaruhi sinyal regangan, tegangan jembatan dalam sistem regangan harus disesuaikan dengan benar sehingga tidak mempengaruhi pengukuran sinyal regangan. Selama pengujian, selama suhu di sekitar pengukur regangan tetap konstan dan tegangan tidak cukup tinggi untuk menyebabkan nitrogen cair mendidih, pemanasan diri pengukur regangan tidak akan menjadi masalah. Saat mengukur regangan pada 4K, pengukur regangan dapat secara langsung diikat ke permukaan sampel. Saat menggunakan alat pengukur regangan pada suhu rendah, perhatian harus diberikan pada seleksi dan ikatan pengukur regangan, bahan substrat dan perekat. Namun, juga harus dipertimbangkan bahwa pengukur regangan secara longgar terikat ketika regangan tegang tetapi belum pada 0. Kekuatan perpanjangan plastik 2%.
Kalibrasi ekstensometer perlu dilakukan pada suhu kamar dan 4K. Untuk kalibrasi pada 4K, perangkat pengukur panjang dapat digunakan, seperti mikrometer yang dilengkapi dengan tabung teleskopik vertikal. Setelah ujung suhu rendah dipasang dengan ekstensometer, ia direndam dalam nitrogen cair. Jika hasil kalibrasi diketahui dan terbukti akurat, linier dan berulang, maka kalibrasi langsung pada 4K lebih diperlukan setelah peralatan dapat rusak atau diperbaiki. Pemeriksaan kelembaban kamar sebelum setiap tes dapat dianggap sebagai verifikasi tidak langsung dari kalibrasi pada 4K. Penting untuk secara teratur memeriksa ekstensometer.
Uji konten dan ekspresi hasil
1. Pemasangan spesimen
Spesimen dipasang dalam termostat suhu rendah. Perhatikan bahwa garis sinyal instrumen harus sepenuhnya rileks, sehingga garis sinyal tidak akan diregangkan atau keriput saat memposisikan botol vakum atau selama pengujian.
1) Selama proses pemusatan, gaya tarik harus selalu disimpan di bawah 1/3 dari batas elastis material dan kemudian dipelihara pada gaya yang tepat untuk memastikan bahwa spesimen tetap berpusat selama proses pendinginan.
2) Selama proses pendinginan, untuk mempertahankan pemusatan dan menghindari regangan spesimen yang tidak terkendali, kondisi pemuatan bebas harus digunakan.
2. Proses pendinginan
Es yang terbentuk di berbagai bagian spesimen, ekstensometer dan sistem gaya dapat memblokir tabung infus helium cair atau menyebabkan gaya uji abnormal. Untuk menghindari pembentukan es, semua cairan yang dapat menghasilkan kondensasi harus dikeluarkan dari peralatan sebelum pendinginan. Jet udara atau pengering rambut panas dapat digunakan untuk mengeringkan instrumen secara menyeluruh. Jika ekstensometer dilengkapi dengan rumah pelindung, pasang ekstensometer sehingga cairan dapat mengalir secara bebas dalam kisaran gerak ekstensometer untuk menghindari pemasangan gelembung dan kebisingan yang terkait dengannya.
Pasang botol vakum dan isi cryostat dengan nitrogen cair untuk memadukan peralatan. Setelah reda mendidih (kesetimbangan termal tercapai), kosongkan semua nitrogen cair dalam cryostat dan kemudian isi cryostat dengan cairan sampai spesimen dan fixture benar -benar direndam dalam nitrogen cair. Tes dapat dimulai setelah sistem mencapai keseimbangan termal pada 4K. Selama pengujian, spesimen harus direndam dalam nitrogen cair. Gaseous nitrogen memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah daripada nitrogen cair. Oleh karena itu, spesimen harus sepenuhnya direndam dalam nitrogen cair untuk meminimalkan efek kenaikan suhu pada pengukuran properti mekanik.
3. Tingkat uji
(1) Kontrol Laju Pengukuran kinerja pull-down suhu nitrogen cair akan dipengaruhi oleh laju uji. Oleh karena itu, laju perpindahan juga harus diukur dan dikendalikan selama pengujian. Karena pengaruh fenomena hasil diskontinu, laju uji aktual tidak dapat dikontrol dan dipertahankan secara akurat. Oleh karena itu, laju regangan nominal perlu ditentukan. Laju regangan nominal dihitung berdasarkan laju perpindahan panjang paralel.
Batas laju setiap laju perpindahan dapat digunakan untuk membuat tegangan mencapai setengah dari kekuatan luluh. Setelah itu, laju perpindahan harus dikontrol sehingga laju regangan nominal tidak melebihi 10- s. Laju regangan yang lebih tinggi dapat menyebabkan pemanasan yang berlebihan dari spesimen, yang akan mempengaruhi keakuratan pengukuran sifat mekanik material.
Rentang laju secara umum, kisaran laju regangan yang disarankan untuk tes tarik pada suhu 4K adalah 10-10- S, tetapi beberapa bahan menunjukkan sensitivitas tertentu terhadap perubahan laju regangan dalam kisaran ini. Beberapa baja austenitik berkekuatan tinggi menunjukkan sedikit perubahan sifat tarik dalam kisaran laju regangan 10-10-, dan beberapa bahan lain dengan kekuatan yang lebih tinggi dan konduktivitas termal (seperti paduan titanium) juga dapat menunjukkan kecenderungan yang sama. Oleh karena itu, dalam beberapa tes, laju regangan yang sangat rendah dapat dipertimbangkan, dan 10 hanya laju regangan maksimum yang diizinkan dalam tes ini.
Perubahan laju regangan yang tepat juga diperbolehkan. Misalnya, jika regangan pada titik awal dari kekuatan luluh yang terputus diukur, laju regangan perlu dikurangi secara tepat. Jika titik awal gigi gergaji pertama pada kurva tegangan-regangan sangat dekat dengan {0. 2% kekuatan hasil, untuk menghindari konflik dengan pengukuran kekuatan luluh, perlu untuk menunda terjadinya gigi gergaji pertama dengan mengurangi laju uji (lihat Gambar 2-39). Laju regangan yang lebih rendah dapat digunakan pada awal tes untuk mengukur kekuatan luluh, dan laju regangan dapat ditingkatkan dengan tepat untuk menyelesaikan tes.
4. Penentuan luas penampang asli
Luas cross-sectional asli spesimen dihitung dengan pengukuran yang sesuai dari ukuran spesimen. Kesalahan instrumen pengukuran panjang yang digunakan tidak boleh melebihi 0. 5% atau 0. 010mm, mana yang lebih besar.
5. Menandai panjang pengukur asli
Tinta atau penanda dapat digunakan untuk menandai posisi yang sesuai dalam panjang paralel spesimen. Setelah menandai, panjang pengukur asli perlu diukur dengan akurasi 0. 1mm.
Untuk logam dengan daktilitas rendah, menandai dengan menghiasi atau menggambar pada panjang paralelnya dapat menyebabkan kegagalan uji karena konsentrasi tegangan. Untuk menghindari hal ini, tinta dapat digunakan untuk menyemprotkan lapisan permukaan dalam panjang paralel spesimen, dan kemudian lapisan dapat dikikis pada permukaan spesimen pada interval yang tepat untuk mencapai tujuan menandai panjang pengukur asli. Langkah spesimen atau panjang penuh spesimen juga dapat digunakan sebagai panjang pengukur asli untuk menghitung perpanjangan. Dalam hal ini, kesalahan dapat terjadi karena perubahan penampang yang diukur, sehingga hasil pengukuran juga terbatas.
6. Penentuan sifat mekanik konvensional
Metode penentuan perpanjangan setelah fraktur A, kekuatan ekstensi plastik yang ditentukan R, kekuatan tarik R, dan penyusutan cross-sectional Z sama dengan uji tarik suhu kamar, kecuali bahwa tes perlu dilakukan pada suhu nitrogen cair (4K).
7. Penentuan Kekuatan Hasil Dispontinous (R)
Kekuatan luluh yang terputus diperoleh dengan membagi gaya uji maksimum pada awal gerigi yang dapat diukur pertama dalam kurva tegangan-regangan dengan luas penampang asli spesimen.
