1.Методы исследования структуры металлов и сплавов

Внутреннее строение, или структуру, металлов и их дефекты изучают с помощью макроструктурного, микроструктурного, магнитного, люминесцентного, ультразвукового, рентгеновского и γ-дефектоскопического методов анализа.

Макроструктура — это строение металла, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении с помощью лупы. Макроструктурный анализ используют для выявления формы и расположения зерен в литом металле, направления волокон в поковках и штамповках, местонахождения, размеров и форм нарушения сплошности, дефектов сварки, оценки толщины поверхностного слоя в изделиях, подвергнутых специальной поверхностной обработке, и др. Его осуществляют просмотром отшлифованной, отполированной и протравленной поверхности металлического изделия или макрошлифа (вырезанного из заготовки или металлоизделия темплета), поверхность которого шлифуют и протравливают.

Микроструктурный анализ — это исследование структуры металлов и сплавов с помощью микроскопов с увеличением от 1500 до 100000. Его осуществляют посредством изучения микрошлифов — вырезанных из металлоизделия или заготовки образцов, поверхность которых шлифуют, полируют и подвергают травлению специальными реактивами. При использовании электронных микроскопов рассматривают тонкий прозрачный слепок с микрошлифа — фольгу, или реплику.

В последнее время для исследования структуры и свойств металлов широко применяются методы фрактографии, позволяющие исследовать строение изломов, т. е. поверхностей, образующихся в результате разрушения металлоизделий или заготовок. Изломы изучают посредством макро- и микроструктурного анализа.

Магнитный метод (магнитная дефектоскопия) применяется для выявления трещин, волосовин, раковин и других дефектов, находящихся на поверхности (или близко около нее) изделий из ферромагнитных материалов. Сущность метода заключается в намагничивании изделия. Затем на поверхность наносится магнитный порошок окиси железа или его суспензия в керосине. Частицы порошка под действием магнитного потока, рассеивающегося в месте расположения дефекта, ориентируются по силовым линиям. В результате отчетливо выделяются даже самые мелкие дефекты.

Люминесцентный метод (люминесцентная дефектоскопия) используется для выявления поверхностных дефектов изделий (микротрещин). Он основывается на свойстве некоторых органических веществ светиться под действием ультрафиолетовых лучей. Сущность метода заключается в нанесении на поверхность изделия специального флуоресцирующего раствора и ее освещении ультрафиолетовым светом. Проникающий в микротрещины раствор под действием лучей светится, тем самым позволяя их выявить.

С помощью ультразвукового метода (ультразвуковая дефектоскопия) выявляют дефекты, расположенные глубоко в толще металла. Для этого используются ультразвуковые дефектоскопы, с помощью которых через толщу металла пропускают пучок ультразвуковых волн и контролируют их прохождение. Любая несплошность металла нарушает нормальное распространение волн, что можно увидеть на экране имеющегося в приборе осциллографа.

Рентгеновский метод (рентгеновская дефектоскопия) применяется для контроля литых, кованых и штампованных деталей, а также сварных соединений. Он заключается в просвечивании деталей рентгеновским излучением и фиксировании выходящего излучения на специальной светочувствительной пленке. При этом темные места на пленке свидетельствуют о наличии дефектов в исследуемых деталях. Разновидностью рентгеновского метода является γ-дефектоскопия.

2. Методы испытаний

Статические Методы испытаний

Для статических методов испытания характерным является то, что определенные параметры узлов — напряжение, ток, частота, полоса пропускания, усиление, затухание—измеряются в установившемся режиме.' Статический метод испытания может содержать намерения как постоянного, так н переменного напряжения. Преимущество статического метода испытания заключается в том, что применяются относительно простое измерительное устройство и генератор и более точно устанавливается место неисправностей, чем при функциональном методе испытаний. Для узлов с аналоговыми функциями результаты статического метода испытания более достоверны, чем для цифровых узлов поскольку объем испытаний аналоговых схем ограничивается в общем только числом измеряемых параметров. В цифровой технике важную роль играют переходные процессы в схемах, особенно не высокой частоте, поэтому статические методы испытаний цифровых узлов менее достоверны, тем не менее они применяются довольно часто из-за своей простоты.

Динамические испытания свай

 

Суть динамического испытания заключается в замере отказа (осадки сваи) при сбрасывании дизель-молота на оголовок уже погруженной на проектную отметку сваи. Данный тип испытаний может использоваться для любых типов забивных свай. Также можно испытать несущую способность забитых труб (шпунта).

Дизель-молот, без подачи топлива, тоесть "вхолостую" сбрасывается с определенной высоты (для используемых нашей компанией молотов с ударной частью 2,5 тонны высота сброса - 1,8 метра). Далее лаборант замеряет осадку сваи с помощью специального прибора, либо обычным нивелиром. В случае если осадка слишком мала, записывается значение осадки с 10 холостых ударов.

Имея данные по осадке сваи, ее длине, глубине погружения в грунт, типе молота, его весе и высоте его сброса, лаборант рассчитывает несущую способность сваи в тоннах (Тс) и выдает отчет установленной формы.  

Преимущества динамических испытаний:

- в низкая себестоимость

- время, затрачиваемое на испытание составляет не больше 20 минут (к концу для можно получить отчет)

- точные показатели несущей способности

Обычно, проектировщик назначает динамические испытания до 2% от общего количества свай.

Предел выносливости материала определяют с помощью испытаний серий одинаковых образцов (не менее 10 шт.): на изгиб, кручение, растяжение-сжатие или в условиях комбинированного нагружения (последние два режима для имитации работы материала при асимметричных циклах нагружения или в условиях сложного нагружения).

Испытание начинают проводить при высоких напряжениях (0,7 — 0,5 от предела прочности), при которых образец выдерживает наименьшее число циклов. Постепенно уменьшая напряжения можно обнаружить, что стальные образцы не проявляют склонности к разрушению независимо от длительности испытания. Опыт их испытания показывает, что если образец не разрушился до   циклов, то и при более длительном испытании он не разрушится. Поэтому это число циклов обычно принимают за базу испытаний и устанавливают то наибольшее значение максимального напряжения цикла, при котором образец не разрушается до базы испытаний. Это значение и принимают за предел выносливости.

Результаты испытаний можно представить в виде кривой усталости (также кривая Веллера, S-N диаграмма), которая строится для симметричных циклов нагружения. По оси абсцисс на логарифмической шкале откладывают количество циклов, по оси ординат напряжения: