Технологические испытания материалов: методы и применение

Чем отличаются от механических

Признак	Механические испытания	Технологические испытания
Результат	Числовые характеристики материала	Качественная оценка: годен или не годен
Критерий	Соответствие нормируемым значениям	Отсутствие трещин, надрывов, расслоений после воздействия
Цель	Данные для прочностных расчётов	Пригодность к конкретной операции обработки
Воспроизведение	Стандартная схема нагружения	Имитация технологической операции
Применение	Проектирование, подтверждение соответствия	Входной контроль, отработка технологии

Основные методы

Испытание	Что имитирует	Что оценивается
На загиб (изгиб на заданный угол)	Гибку листа, полосы, профиля	Отсутствие трещин в зоне растяжения
На перегиб	Многократную гибку проволоки и полосы	Число перегибов до разрушения
На осадку	Холодную высадку, ковку	Отсутствие трещин при сжатии до заданной высоты
На выдавливание (по Эриксену)	Вытяжку листа	Глубина выдавливания до появления трещины
На раздачу	Расширение конца трубы	Отсутствие трещин при заданном увеличении диаметра
На сплющивание труб	Деформацию трубы при монтаже и обработке	Отсутствие трещин при сжатии до заданного размера
На бортование	Отгибку борта трубы или листа	Состояние борта, отсутствие надрывов
На навивание проволоки	Навивку пружин и обмоток	Отсутствие разрушения витков
На свариваемость	Сварочный процесс	Отсутствие трещин, качество шва, свойства зоны влияния
На штампуемость	Штамповочные операции	Комплексная пригодность листа к формовке
На вытяжку колпачка	Глубокую вытяжку	Возможность получения детали без разрушения

Испытания на свариваемость

оценка склонности к образованию горячих трещин в шве;
оценка склонности к холодным трещинам в зоне термического влияния;
определение необходимости и режима предварительного подогрева;
оценка свойств металла шва и зоны влияния после сварки;
проверка ударной вязкости зоны термического влияния;
оценка склонности к разупрочнению или охрупчиванию после сварки;
подбор сварочных материалов и режима;
проверка на образцах, воспроизводящих реальную конструкцию соединения.

Где применяются

входной контроль металла, труб, проволоки, листа и профилей;
отработка технологии при постановке продукции на производство;
подбор режимов гибки, вытяжки, высадки, сварки;
оценка партий при смене поставщика материала;
разбор причин брака в производстве;
контроль после термообработки;
аттестация технологии сварки и сварщиков;
оценка возможности локализации импортных материалов.

Образцы и подготовка

форма и размеры образца задаются стандартом на метод;
образцы вырезаются с учётом направления проката;
кромки обрабатываются, чтобы исключить влияние надрезов от резки;
для труб образцы отбираются от концов и из середины;
поверхность образца не должна иметь дефектов, влияющих на результат;
для испытаний после сварки образцы включают шов и зону влияния;
число образцов обычно от двух до шести на партию;
образцы маркируются с привязкой к партии, плавке, номеру трубы.

Оценка результата

визуальный осмотр зоны деформации после воздействия;
критерий — отсутствие трещин, надрывов, расслоений;
допустимость мелких дефектов определяется стандартом или технической документацией;
для методов с измеряемым параметром — сопоставление с нормируемым значением;
при сомнении применяется осмотр с увеличением или капиллярный контроль;
результат по партии оценивается по наихудшему образцу;
при отрицательном результате возможно повторное испытание на удвоенной выборке.

Оформление

наименование материала, партия, плавка, сертификат поставщика;
метод и стандарт с указанием пунктов и параметров испытания;
сведения об образцах: размеры, направление вырезки, обработка кромок;
параметры воздействия: радиус, угол, степень деформации, температура;
результаты по каждому образцу;
описание обнаруженных дефектов с указанием расположения;
заключение о пригодности материала к заявленной операции;
фотографии образцов после испытания.

Типовые ошибки

доверие сертификату поставщика без технологических испытаний;
образцы без обработки кромок после термической резки;
игнорирование направления проката при вырезке;
вывод о свариваемости без указания способа и режима сварки;
испытание при температуре, отличной от производственной;
оценка партии по одному образцу;
отсутствие привязки образцов к партии и плавке;
смена поставщика материала без повторных технологических испытаний.

Чек-лист

Определить операции обработки, которым подвергается материал.
Подобрать методы, имитирующие эти операции.
Задать параметры испытания по производственным режимам.
Определить форму, число и направление вырезки образцов.
Обработать кромки образцов после резки.
Провести испытания с привязкой к партии и плавке.
Оценить результат по наихудшему образцу.
При отрицательном результате повторить на удвоенной выборке.
Оформить заключение о пригодности к конкретной операции.
Включить технологические испытания во входной контроль материалов.

Частые вопросы

Что такое технологические испытания?

Испытания, проверяющие пригодность материала к конкретной операции обработки: гибке, вытяжке, высадке, сварке. Результат качественный: отсутствие трещин и надрывов после воздействия.

Чем они отличаются от механических?

Механические дают числовые характеристики материала для расчётов. Технологические имитируют производственную операцию и отвечают на вопрос, можно ли из материала изготовить деталь.

Гарантирует ли сертификат на металл технологическую пригодность?

Нет. Материал может соответствовать по составу и механическим свойствам и при этом трескаться при гибке или рвать при вытяжке — технологические свойства зависят ещё от структуры и направления проката.

Какие методы применяются к листу?

Испытание на загиб, на выдавливание по Эриксену, на вытяжку колпачка, на штампуемость — в зависимости от того, какая операция предстоит.

Какие методы применяются к трубам?

На сплющивание, на раздачу конца, на бортование, на загиб, а для сварных труб — испытания сварного соединения.

Как проверяют свариваемость?

Испытаниями на склонность к горячим и холодным трещинам, оценкой свойств шва и зоны термического влияния, подбором режима и необходимости подогрева на образцах, воспроизводящих реальное соединение.

Свариваемость — свойство материала?

Не только. Это свойство сочетания материала, способа сварки, сварочных материалов и конструкции соединения, поэтому вывод без указания способа и режима бессмыслен.

Зачем обрабатывать кромки образцов?

Чтобы исключить влияние зоны термического влияния от плазменной или газовой резки: трещина стартует от кромки и даёт ложноотрицательный результат.

Влияет ли направление вырезки?

Да, существенно. Технологические свойства вдоль и поперёк направления проката различаются, поэтому направление задаётся методом и указывается в протоколе.

Сколько образцов нужно?

Обычно от двух до шести на партию. Результат по партии оценивается по наихудшему образцу, а при отрицательном результате испытание повторяют на удвоенной выборке.

Где применяются технологические испытания?

Во входном контроле материалов, при отработке технологии, при подборе режимов обработки, при смене поставщика и при разборе причин производственного брака.

Помогают ли они при разборе брака?

Это самое ценное их применение: если детали трескаются при гибке, испытание образцов из конкретной партии металла закрывает вопрос быстрее любых поисков в оснастке.

Нужны ли они при смене поставщика?

Обязательно. Материал того же обозначения от другого поставщика может иметь иную структуру и загрязнённость включениями, что меняет поведение при обработке.

Как оценивается результат?

Визуальным осмотром зоны деформации: отсутствие трещин, надрывов, расслоений. Допустимость мелких дефектов устанавливается стандартом или технической документацией.

С чего начать?

С перечня операций, которым материал подвергается в производстве. Методы подбираются под операции, а параметры испытаний задаются по фактическим производственным режимам.

Бесплатная консультация

Разберём ваш случай

Опишите товар и задачу — определим, какой документ нужен по техрегламентам, подберём схему подтверждения соответствия и назовём срок и стоимость до начала работ.

Проверим, попадает ли товар под технические регламенты
Подберём схему и состав испытаний под ваш код ТН ВЭД
Скажем срок и стоимость до начала работ
Проверим документы поставщика в реестре — без оплаты

Технологические испытания: пригодность материала к обработке