Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация и технология испытаний. Учебное пособие-1
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»
В. В. Васильева
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИСПЫТАНИЙ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Санкт-Петербург
2019
1
УДК 620.1я73
В19
Васильева, В. В.
Организация и технология испытаний: учеб. пособие / В. В. Васильева. – СПб.: ФГБОУВО «СПбГУПТД», 2019. – 121 с.
ISBN 978-5-7937-1751-9
ISBN 978-5-7937-1751-9
ФГБОУВО «СПбГУПТД», 2019
Васильева В. В., 2019
ББК 30.3-1(075.8)
В19
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент кафедры метрологического
обеспечения инновационных технологий и промышленной безопасности
ФГАОУВО «Санкт-Петербургский государственный университет
аэрокосмического приборостроения»
А. С. Степашкина;
кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения
и товарной экспертизы ФГБОУВО «Санкт-Петербургский государственный
университет промышленных технологий и дизайна»
Е. В. Бызова
Учебное пособие рассматривает вопросы организации и технологии
проведения различных испытаний. Приведены основные понятия о методах и видах испытаний материалов и изделий. Рассмотрены вопросы планирования и автоматизации испытаний, а также раскрыты процедуры аккредитации испытательных лабораторий.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
27.03.01 – Стандартизация и метрология, а также может быть использовано при подготовке студентов других направлений, а также преподавателями, магистрантами, аспирантами и студентами других специальностей
для организации самостоятельной работы по изучению методов и процедур проведения испытаний продукции и материалов.
УДК 620.1я73
ББК 30.3-1(075.8)
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..5
1. Основные понятия в области испытаний………………………………………..5
1.1. Нормативная база испытаний продукции…………………………………..8
2. Классификация воздействий, оказывающих влияние на изделие
и материалы………………………………………………………………………….9
2.1. Климатические воздействия………………………………………………..11
2.2. Механические воздействия…………………………………………………11
2.3. Биологические воздействия………………………………………………...12
2.4. Космические воздействия………………………………………………......12
2.5. Ионизирующие и электромагнитные воздействия……………………......13
2.6. Специальные среды…………………………………………………………13
3. Классификация испытаний……………………………………………………...14
4. Способы проведения испытаний……………………………………………….21
5. Организация сертификационных испытаний………………………………….23
6. Организация ускоренных испытаний………………………………………......24
7. Оптимальное планирование испытаний………………………………………..31
8. Испытание на теплоустойчивость……………………………………………...33
9. Испытание на холодоустойчивость…………………………………………….38
10. Испытание на воздействие инея и росы………………………………………39
11. Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха……………….39
12. Испытание на воздействие атмосферного давления…………………………41
13. Испытание на воздействие солнечного излучения…………………………..42
14. Испытание на воздействие пыли……………………………………………...43
15. Испытание на воздействие плесневых грибов……………………………….46
16. Испытание на воздействие повышенного гидростатического
давления….................................................................................................................47
17. Испытание на воздействие соляного тумана…………………………………48
18. Испытание на внешние воздействия воды……………………………………48
19 Испытание на ветроутойчивость………………………………………………50
20. Испытание на герметичность………………………………………………….51
21. Многофакторные испытания………………………………………………….53
22. Механические и технологические испытания……………………………….55
22.1. Испытание на растяжение……………………………………………….55
22.2. Испытание на сжатие…………………………………………………….61
22.3. Испытание на изгиб……………………………………………………...63
22.4. Испытание на кручение……………………………………………….....66
22.5. Испытание на срез………………………………………………………..68
23. Испытания на длительную прочность и ползучесть…………………………69
23.1. Испытания на длительную прочность…………………………………..69
23.2. Испытания на ползучесть………………………………………………..73
24. Испытания при приложении циклических нагрузок………………………...73
3
24.1. Повреждение материала и критерии накопления
повреждений……………………………………………………………...75
25. Испытания на усталость……………………………………………………….80
26. Испытания при приложении ударных нагрузок……………………………...83
26.1. Поведение материала при повышенных скоростях деформации……83
26.2. Испытания на ударное расттяжение и ударное сжатие………………..85
26.3. Испытания на ударное кручение………………………………………...86
26.4. Испытания на ударную вязкость………………………………………..86
26.5. Испытания на образцах, имитирующих конструкции…………………89
27. Методы определения твердости……………………………………………….91
27.1. Понятие твердости……………………………………………………......91
27.2. Методы измерения твердости при статическом нагружении…………92
27.3. Определение твердости при динамическом нагружении……………...99
27.4. Прочие методы определения твердости………………………………100
27.5. Возможности пересчета показателей твердости...…………………....101
28. Испытание на износ…………………………………………………………..102
29. Разработка программы испытаний…………………………………………..104
29.1. Требования к оформлению программы испытаний………………….105
29.2. Выбор объекта испытаний и определяемых параметров…………….106
29.3. Принцип определения условий истпытания и воздействующих
факторов………………………………………………………………….107
29.4. Методика испытания……………………………………………………108
29.5. Пример общих требований к составлению программы
испытаний………………………………………………………………109
29.6. Планирование испытаний………………………………………………111
30. Автоматизация испытаний…………………………………………………...112
30.1. Структура автоматизированных систем испытаний…………………114
31. Аккредитация испытательных лабораторий………………………………..117
32. Порядок аттестации испытательного оборудования.
Общие положения…………………………………………………………….119
32.1. Порядок проведения аттестации……………………………………….119
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………121
4
ВВЕДЕНИЕ
Постоянное повышение требований к качеству выпускаемой продукции,
ее надежности и долговечности, создание новых видов продукции с использованием последних достижений науки и технологии, материалов с неизвестными
ранее свойствами, необходимость определения новых технических характеристик как в процессе разработки продукции, так и на всех дальнейших стадиях
ее жизненного цикла определили важность рациональной организации и проведения испытаний, обеспечения достоверности и единства их результатов, а
также необходимость значительного расширения видов испытаний, увеличения
их сложности и трудоемкости.
Большое внимание к этой проблеме определяется тем, что для обеспече-
ния экономического развития нашей страны в ближайщие годы необходимы
создание и выпуск машин, оборудования, приборов, материалов и другой продукции, которые бы отвечали по своим технико-экономическим показателям
высшему мировому уровню. Правильная организация испытаний позволяет избежать недостоверных результатов и предотвратить выпуск несоответствующей продукции.
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ОБЛАСТИ ИСПЫТАНИЙ
Испытания проводятся на всех этапах жизненного цикла продукта. Про-
ведение испытаний позволяет определить целесообразность применения того
или иного вида материалов или сырья для изготовления продукции, проконтролировать качество получаемого изделия, а также определить возможность использования технологических приемов и методов при его изготовлении.
Испытания – метрологическая деятельность в целях определения, удо-
влетворяет ли объект (измерительный прибор, устройство, изделие) предъявляемым требованиям, установленным в стандартах или ожидаемым в процессе
разработки.
По ГОСТ 16504–81 испытание – экспериментальное определение коли-
чественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний
как результата воздействия на него при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействий.
Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, анализов, диагностирования, органолептических методов, путем регистрации определенных
событий при испытаниях (отказы, повреждения) и т. д.
Характеристики свойств объекта при испытаниях могут оцениваться, если задачей испытаний является получение количественных или качественных
оценок, а могут контролироваться, если задачей испытаний является только
установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям. В
этом случае испытания сводятся к контролю. Поэтому ряд видов испытаний являются контрольными, в процессе которых решается задача контроля.
5
При проведении испытаний должно быть обеспечено единство измерений, установление рациональной номенклатуры и эффективного использования
парка средств измерений, постановки на производство и выпуска средств измерений, которые по своему техническому уровню и качеству соответствуют
лучшим отечественным и зарубежным образцам или превышают их.
По ГОСТ Р 51672–2000 метрологическое обеспечение испытаний –
это установление и применение научных и организационных основ, технических средств, метрологических правил и норм, необходимых для получения
достоверной измерительной информации о значениях показателей качества и
безопасности продукции и услуг, а также о значениях характеристик воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях, других условий испытаний.
Целью испытаний является объективное установление значений параметров, характеристик продукции (технологических процессов, материалов или
качества оказываемых услуг).
Основными задачами испытаний являются:
– установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям (контроль);
– получение количественных и качественных оценок свойств объекта
(оценка).
Проведение испытаний позволяет выявить:
1. Недостатки конструкции в технологии изготовления продукции, кото-
рые не позволят ей выполнить целевую функцию в условиях эксплуатации.
2. Отклонения от конструкции или технология, допустимые производ-
ством.
3. Скрытые случайные дефекты материалов, элементов конструкции, не
поддающиеся обнаружению при существующих методах технического контроля.
4. Резервы повышения качества, надежность разрабатываемого конструк-
тивно-технологического варианта продукции.
Испытанию подвергается объект испытаний – продукция, подвергаемая
испытаниям (единичное изделие, выборка по генеральной совокупности, модель, макет). При проведении испытаний важно воспроизвести требуемые
условия испытаний.
Условия испытаний (реальные и моделируемые) – совокупность воздей-
ствующих факторов (внутренних и внешних) и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. Испытания должны проводиться при нормальных
условиях испытаний, за которые принимаются условия, установленные нормативной документацией на данный вид продукции.
Экспериментальное определение характерных свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, анализов, диагностирования, органолептическими методами, а также путем регистрации определенных событий при испытаниях на надежность (отказы, повреждения) и т. д.
6
Регистрируемые в процессе испытаний значения характеристик свойств
объекта и условий формируют данные испытаний, которые позволяют получить
их результат. Результатом проведенных испытаний продукции может быть:
– оценка характеристик свойств объекта;
– установление соответствия объекта заданным требованиям;
– результат анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний.
Важнейшим признаком любых испытаний является принятие на основе
их результатов определенных решений. Другим признаком испытаний является
задание определенных условий испытаний (реальных или моделируемых), под
которыми понимается совокупность воздействий на объект и режимов функционирования объекта.
Определение характеристик объекта при испытаниях может производиться как при функционировании объекта, так и при отсутствии функционирования, при наличии воздействий, до или после их приложения.
Рассмотрим наиболее распространенные термины и их понятия, встречаемые при описании различных испытаний.
Вид испытаний – классификационная группировка испытаний по определенному признаку.
Категория испытаний – вид испытаний, характеризуемый организационным признаком их проведения и принятием решений по результатам оценки
объекта в целом.
Образец для испытаний – продукция или ее часть, или проба, непосредственно подвергаемая эксперименту при испытаниях.
Опытный образец – образец продукции, изготовленный по вновь разработанной рабочей документации для проверки путем испытаний соответствия
его заданным техническим требованиям в целях принятия решения о возможности его постановки на производство и использования по назначению.
Модель для испытаний – изделие, процесс, явление, математическая модель, находящаяся в определенном соответствии с объектом испытаний и воздействующими на него факторами, способная замещать их в процессе испытаний.
Макет для испытаний – изделие, представляющее упрощенное воспроизведение объекта испытаний или его части и предназначенное для испытаний
Объем испытаний – характеристика испытаний, определяемая количеством объектов и видов испытаний, а также суммарной продолжительностью
испытаний.
Средство испытаний – техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний.
Испытательное оборудование – средство испытаний, представляющее
собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.
Оценка пригодности средств испытаний к испытаниям − анализ приме-
няемых средств испытаний (испытательное оборудование, средства измерений,
вспомогательные технические устройства) на соответствие требований на само
средство испытаний и на конкретную продукцию, подвергаемую испытаниям.
7
Система испытаний – совокупность средств испытаний, исполнителей
и определенных объектов испытаний, взаимодействующих по правилам, установленным соответствующей нормативной документацией.
Точность результатов испытаний – свойство испытаний, характеризуемое близостью результатов испытаний к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний.
Воспроизводимость результатов испытаний – это характеристика результатов испытаний, определяемая близостью результатов испытаний одного
и того же объекта по единым методикам в соответствии с требованиями одного и того же нормативного документа с применением различных экземпляров
оборудования разными операторами в разное время в разных лабораториях.
Повторяемость (сходимость) результатов испытаний – это характеристика результатов испытаний, определяемая близостью результатов испытаний одного и того же объекта по одной и той же методике в соответствии c
требованиями одного и того же нормативного документа в одной и той же лаборатории одним и тем же оператором с использованием одного и того же экземпляра оборудования в течение короткого промежутка времени.
Результат испытаний – оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям по данным испытаний,
результаты анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний.
Испытательное подразделение – подразделение организации, на которое руководством последней возложено проведение испытаний для своих нужд.
1.1. Нормативная база испытаний продукции
Несопоставимость, а иногда и недостоверность результатов испытаний
зачастую вызываются использованием неутвержденных методик испытаний
или отступлением от них, неодинаковыми способами обработки и оценки точности данных испытаний, разным оформлением их результатов имногими другими причинами. Основой достижения качества испытаний является обеспечение единства измерений при испытаниях. Это, прежде всего, измерения характеристик испытуемого объекта и измерения характеристик условий испытаний.
Общие правила обеспечения единства измерений регламентированы законом
«Об обеспечении единства измерений».
Обеспечение единства испытаний – более сложная проблема, чем обеспечение единства измерений, потому как кроме точности и единства измерений
необходимо обеспечить способность средств испытаний воспроизводить и поддерживать с требуемой точностью заданный испытательный режим в течение
определенного периода времени.
Обеспечение единства испытаний – комплекс научно-технических и
организационных мероприятий, методов и средств, направленных на достижение требуемых точности, воспроизводимости и (или) достоверности результатов испытаний.
8
Обеспечение единства испытаний является основой эффективного использования испытаний в системах управления качеством продукции и направлено на следующие:
– устранение недопустимых расхождений в результатах повторных испытаний у поставщика и потребителя;
– создание условий для взаимного признания результатов испытаний у
поставщика и потребителя в кооперированном производстве, внутреннем и
международном товарообмене, национальной и международной сертификации
продукции; создание условий для сокращения объема повторных испытаний.
Работы по обеспечению единства испытаний организуются под методическим руководством Росстандарта министерствами и ведомствами через головные организации по государственным испытаниям продукции, головные и
базовые организации по стадартизации и метрологической службе, контрольноиспытательные и метрологические службы объединений, предприятий и организаций и проводятся в составе работ по государственным испытаниям продукции.
Технической основой обеспечения единства испытаний являются аттестованное испытательное оборудование и поверенные средства измерений,
средства аттестации и (или) поверки.
Нормативно-методической основой обеспечения единства испытаний являются:
– стандарты «Системы государственных испытаний продукции» (СГИП);
– стандарты «Государственной системы обеспечения единства измерений
(ГСИ)»;
– государственные, региональные, отраслевые стандарты и стандарты
предприятий на методы испытаний продукции, а также разделы методов испытаний в стандартах и технических условиях на продукцию;
– аттестованные методики испытаний продукции.
Нормативная база национальных и межгосударственных стандартов в области испытаний продукции содержит около 300 наименований.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ
НА ИЗДЕЛИЕ И МАТЕРИАЛЫ
В настоящее время большиноство машин, установок, приборов и различных устройств эксплуатируются в сложных комплексных условиях, которые
характеризуются широким диапазоном режимов работы, давлением, температурой, излучением, знакопеременных нагрузок, высоких скоростей и длительности эксплуатации. Под их влиянием происходит изменение электрических и
механических параметров изделий. Факторы, способные изменить электрические и механические характеристики изделий или вызвать их разрушение,
называют дестабилизирующими.
Изделия могут являться основными составными частями различных
устройств, широко применяемых в самых различных областях народного хо-
9
зяйства. Условия эксплуатации этих устройств а, следовательно, и изделий могут значительно различаться.
По условиям эксплуатации изделия делят на три группы, работающие:
– в нормальных условиях;
– в естественных климатических условиях;
– в специальных условиях (на борту скоростных самолетов; аппаратов
высокого давления и т. п.).
Нормальными условиями считают условия эксплуатации изделий в закрытых отапливаемых помещениях при отсутствии в воздухе пыли, паров, газов, кислот, растворов солей, микроорганизмов, а также механических воздействий. Нормальными считают: температуру (+20±5) °С, относительную влажность воздуха 50–80 % и атмосферное давление (9,5–10)·104 Па или 720–780 мм
рт. ст. без резких изменений. Нормальные условия обычно соблюдаются в процессе изготовления (настройки) различных изделий.
Дестабилизирующими факторами изделий, работающих в нормальных
условиях, обычно являются собственные перегревы, влажность. Следует также
учитывать, что при нормальных условиях эксплуатации устройства или изделия
могут подвергаться перевозке и хранению в условиях, резко отличающихся от
нормальных.
Естественными климатическими условиями считают условия эксплу-
атации изделий, установленных в стационарной и подвижной (переносной, автомобильной, танковой, судовой) аппаратуре, эксплуатируемой на открытом
воздухе средних широт, в пустыне, горных районах, в условиях арктического и
тропического климата. Дестабилизирующими факторами для изделий, работающих в наземных естественных климатических условиях, являются климат
данной местности, флора и фауна, плотность воздуха, его засоренность и влажность, осадки, возможность обледенения, абразивность пыли, солнечная радиация и инсоляция (освещение солнечными лучами).
Дестабилизирующие факторы: очень большие и быстрые изменения температуры, влажности и атмосферного давления, интенсивная солнечная и космическая радиация, большие линейные ускорения, акустические шумы и т. д.
Условия транспортирования изделий к месту назначения и мест, в которой они
установлены, могут быть самыми разнообразными: перевозка автотранспортом,
по железной дороге, по воде, на самолетах, на лошадях, ручная переноска и т. д.
При транспортировании изделия могут быть подвержены как климатическим,
так и механическими действиям. Климатические изменения при транспортировании происходят быстрее, чем в стационарных условиях. Условия транспортирования и хранения могут существенно повлиять на работоспособность изделий. Поэтому, кроме условий эксплуатации и прочих условий, в технических
условиях (ТУ) на изготовление изделий оговаривают условия хранения и
транспортирования.
К основным воздействующим факторам относят:
– механические;
– климатические;
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]