27.3. Методы механических испытаний
27.3.1. Испытания на растяжение и длительную прочность
Данные виды испытаний проводятся в соответствии с ГОСТ 28830-90 и с учетом ИСО 5187-85. Эти стандарты распространяются на паяные соединения металлов и сплавов и устанавливает методы статических испытаний на растяжение и длительную прочность при нормальной, высоких и низких температурах от 269 С до 1200 С. В нем изложены основы и методика испытаний при высокотемпературной и низкотемпературной пайке, метод обработки полученных результатов, требования при статических кратковременных и длительных испытаниях паяных изделий, изготавливаемых из паяемых металлов, припоев и флюсов для черных и цветных металлов и сплавов.
Настоящий стандарт устанавливает следующие характеристики паяных конструкций.
А – при высокотемпературной пайке:
- временное сопротивление при растяжении при низкой, высокой и комнатной температурах;
- предел прочности на срез при низкой, высокой и комнатной температурах;
- предел длительной прочности при повышенной температуре.
Б – при низкотемпературной пайке:
- временное сопротивление при растяжении при низкой, высокой и комнатной температурах;
- предел прочности на срез при низкой, высокой и комнатной температурах;
- предел длительной прочности при низкой, высокой и комнатной температурах.
Низкими температурами считают температуры от 269 до 15 С, комнатной температурой температуру 205 С, высокими температуры от 205 С до 120050 С.
Для получения воспроизводимых и сравнимых результатов испытаний на растяжение и срез стандарт предусматривает методику испытаний и образцы определенного типа.
Для определения стандартной прочности на срез используют телескопический образец с заданным зазором, а паяное соединение подвергают напряжению среза, если к образцу прикладывают растягивающее усилие. Образцы типов I и II приведены на рис. 27.1 и 27.2.
Для определения стандартного временного сопротивления при растяжении (предела прочности) используют торцевые соединения двух цилиндрических образцов с заранее заданным зазором в пределах допуска. Размеры образца для испытания на растяжение приведены на рис. 27.3.
Образцы, установленные ИСО 5187–85, являются основными, однако они не охватывают всех видов паяных соединений и типов нагружений. В целях более полного определения свойств паяных соединений допускается применение дополнительных типов и размеров плоских и цилиндрических образцов, указанных в ГОСТ 2883090.
Форма и размеры головок, а также размеры переходных частей от головки образца к его рабочей части не являются обязательными и определяются способом крепления в захватах испытательной машины.
При испытании образцов толщиной менее 3 мм допускается применение усиливающих накладок в захватных частях образцов.
Образцы, подлежащие испытанию в термически обработанном состоянии, следует подвергать термической обработке после пайки до окончательной обработки образцов.
Рис. 27.1. Образцы типа I для испытания на срез: а – детали образца; б – образец до пайки; в – образец после механической обработки.
Рис. 27.2. Заготовки типа I для испытаний на срез. Обозначение позиций ав см. на рис. 27.1.
Для определения стандартного предела прочности используют торцевые соединения двух цилиндрических образцов с заранее заданным зазором в пределах допуска. Размеры образца для испытания на растяжение приведены на рис. 27.3.
Образцы, установленные ИСО 5187–85, являются основными, однако они не охватывают всех видов паяных соединений и типов нагружений. В целях более полного определения свойств паяных соединений допускается применение дополнительных типов и размеров плоских и цилиндрических образцов, указанных в ГОСТе 2883090.
Форма и размеры головок, а также размеры переходных частей от головки образца к его рабочей части не являются обязательными и определяются способом крепления в захватах испытательной машины.
При испытании образцов толщиной менее 3 мм допускается применение усиливающих накладок в захватных частях образцов.
Образцы, подлежащие испытанию в термически обработанном состоянии, следует подвергать термической обработке после пайки до окончательной обработки образцов.
Рис. 27.3. Образцы типа II для испытаний на растяжение. Обозначение позиций ав см. на рис. 27.1.
Требования к заготовкам. Образцы для испытаний изготовляют из спаянных для этой цели заготовок. Заготовки для образцов вырезают механическим способом. Допускается применение других способов резки, при этом должен быть предусмотрен припуск, обеспечивающий удаление зоны термического влияния или наклепа.
При пайке заготовок марка паяемого материала, подготовка поверхности, припой, среда или флюс, зазор между паяемыми заготовками, способ и режим пайки должны быть такими, как в технологическом процессе.
Ширину нахлестки b подбирают так, чтобы разрушение при испытаниях образцов проходило по паяному шву.
Ширину зазора при пайке рекомендуется обеспечивать с помощью соответствующих приспособлений и прокладок. Прокладки рекомендуется изготавливать из паяемого материала. Участок паяемого шва с прокладками должен быть удален в процессе изготовления образцов.
Выбор паяемого материала и зазора. При проведении испытаний предел прочности паяемого соединения должен быть ниже (или равен) предела текучести паяемого материала.
Материал образцов и зазор в паяемом соединении должны соответствовать реальным условиям эксплуатации.
Подготовка поверхности. Поверхность перед пайкой должна быть очищена от оксидов, смазок, краски и т.д. Поверхность образцов под пайку должна иметь параметры шероховатости Rа 1,6–3,2 мкм из меди и её сплавов и Rа 1,6–6,3 мкм для стали.
Образцы следует изготавливать способами, максимально приближенными к конкретным технологическим процессам изготовления паяных конструкций. В случае проведения исследовательских испытаний способы изготовления паяных образцов должны быть согласованы с заказчиком.
Обработка образцов, их количество и требования к испытаниям должны соответствовать требованиям ГОСТ 2883090.
Прочность паяного соединения, выраженная в мегапаскалях (МПа), определяется путем деления усилия разрушения, выраженного в ньютонах (Н), на площадь поверхности паяного шва, выраженной в миллиметрах квадратных (мм2).