«Методология и приборы экспериментальных исследований в машиностроении» Составляющие машиностроительного комплекса: Материально-техническая – материалы, оборудование, приборы, станки, аппараты, машины, механизмы и т.д. Технологическая – различные способы обработки материалов (механические, динамические, ударно-волновые, электроннолучевые, ионно-плазменные, ультразвуковые, газоразрядные и т.д., а также технологии конструирования различных узлов оборудования, конструкций, машин, механизмов, комплексов и т.д. Все эти составляющие являются предметом или объектом экспериментальных исследований в машиностроении, и от их категории зависит характер исследований, комбинация экспериментальных методик. Процесс экспериментального исследования предполагает ответ на вопросы: Что это? Из чего состоит? Как функционирует? Какие свойства? Где может применяться? Методики экспериментальных исследований делятся на две качественных группы: I группа – отвечает на вопросы Что это? Из чего состоит? - одним из основных методов экспериментальных исследований в машиностроении являются структурные исследования, где исследуются строение материала, определяются параметры его структуры, элементный и фазовый состав. II группа – отвечает на вопросы Как функционирует? Какие свойства? Где может применяться? К ним относятся все механические испытания, триботехнические, электрофизические, физико-химические и т.п. В соответствии с требуемой методикой исследований используется определенное (конкретное) оборудование и приборы, зачастую нестандартные и уникальные. Структурные исследования - дают возможность выявить строение и превращения, протекающие в материалах и изменяющие их строение, химический, фазовый состав, дать качественную и количественную оценку (размер структурных составляющих, их объемную долю, стехиометрический состав и т.д. а — методы структурные, использование которых позволяет непосредственно наблюдать или определять строение материалов б — методы, основанные на существовании связи между строением и свойствами материалов. Макроскопический анализ (макроанализ) заключается в определении строения материала (макростроения) невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях (до 30 раз). макрошлиф темплет Методом макроанализа определяют: вид излома — вязкий, хрупкий, нафталинистый (в стали), камневидный (в стали) и т. д.; нарушения сплошности материала — усадочная рыхлость, пористость, расслоение, свищи, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины и возникшие при обработке давлением и термической обработке, флокены в стали, дефекты сварки (непровары, газовые пузыри и др.); дендритное строение, зону транскристаллизации в литом металле; химическую неоднородность литого металла (ликвацию) и присутствие в нем грубых включений; волокнистую структуру деформированного металла; структурную и химическую неоднородность металла, созданную термической, термомеханической или химико-термической обработкой. Макроанализ излома металла Излом может быть разным по форме, виду и способности к отражению света, различаться в зависимости от состава металла, его строения, отдельных дефектов, условий обработки и напряженного состояния, при котором произошло разрушение образца (детали). Анализ излома позволяет установить многие особенности строения материалов, а в ряде случаев и причины хрупкого или вязкого разрушения. Область материаловедения, называется фрактографией. изучающая по изломам механизмы разрушения Наиболее часто наблюдаемые характеристики излома сплавов: - ровный, блестящий - характерен для хрупкого состояния, когда разрушение в условиях растяжения или изгиба (ударного) произошло без видимой пластической деформации; - выступами или чашечкой - для вязкого состояния. Излом, происходящий при кручении, наоборот, ровный и перпендикулярен оси образца у вязкого металла и сложной формы (по винтовой линии) у хрупкого. Анализ строения излома более полно характеризует поведение металла при разрушении. По этому признаку различают изломы: кристаллический (блестящий с фасетками) — наблюдается при хрупком разрушении сталей пониженной вязкости (в том числе закаленных со значительным перегревом) и сталей, испытанных ниже порога хладноломкости; матовый или волокнистый (зерна в этом случае не видны) – наблюдается при вязком разрушении, которому предшествовала значительная пластическая деформация; смешанный (кристаллический в одних участках и волокнистый в других) – характерен, например, для стали, разрушенной в переходном температурном интервале между верхним и нижним порогами хладноломкости или для стали не полностью прокаленной. Смешанный излом наблюдается также при усталостном разрушении. При использовании данной методики достаточно невооруженного осмотра или лупы с небольшим (х10-20) увеличением. Изломы не требуют какойлибо специальной химической и механической обработки. метод Приборы, инструменты Дополнительные методики и материалы Объект исследования Определяемые физические параметры I. Структурные исследования Макроанализ Невооруженный глаз, лупа с 10-30кратным увеличением, профилограф. А. Использование среза или излома; Отливки и поковки сплавов, Б. Приготовление спеченные макрошлифов, химическое заготовки, травление, реактивы, метод сварные швы, отпечатка (использование детали с фотобумаги) наплавкой и припоем Макроструктура: несплошности, поры, крупные включения и неоднородности, трещины, фрактография, характер ковки, прокатки и экструзии (все видимые невооруженным глазом структурные составляющие объекта исследования). 1. Геллер, Юлий Александрович. Материаловедение: Методы анализа, лабораторные работы и задачи: Учебное пособие / Ю. А. Геллер, А. Г. Рахштадт.— 5-е изд., перераб. и доп.—М.: Металлургия, 1983.—384 с. 2. Геллер, Юлий Александрович. Материаловедение: Методы анализа, лабораторные работы и задачи: Учебное пособие / Ю. А. Геллер, А. Г. Рахштадт.— 6-е изд., перераб. и доп.—М.: Металлургия, 1989.—456 с.—ISBN 5-229-00228-X. 3. Золоторевский, Вадим Семенович. Механические испытания и свойства металлов: Учебное пособие / В. С. Золоторевский; Под ред. И. И. Новикова.—М.: Металлургия, 1974.—304 с.: 4. Золоторевский, Вадим Семенович. Механические свойства металлов: учебник для вузов / В. С. Золоторевский.—3-е изд., перераб. и доп.—М.: МИСиС, 1998.— 400 с.—ISBN 5876230170.