ІV. Зразки для механічних випробувань

Оскільки більшість механічних характеристик матеріалів не є їх константами, то умови проведення випробувань суттєво впливають на результати. Тому порівняння властивостей матеріалів, визначених при різних умовах може привести до хибних висновків. Для можливості отримання істинної величини тої чи іншої властивості, необхідно виконання певних умов проведення випробувань:

- забезпечення повторюваності результатів при багаторазових випробуваннях, що можуть бути виконані в різних лабораторіях;

- забезпечення максимального відображення властивостей матеріалу, а не впливу умов випробувань.

Умови, що забезпечують таку повторюваність та зіставність результатів називають умовами подібності механічних випробувань. Існує три умови подібності:

- геометрична (форма та розміри зразка);

- механічна (схема та швидкість прикладання навантажень);

- фізична (зовнішні фізичні умови).

В разі необхідності отримання зіставних даних про властивості різних матеріалів, виконання умови фізичної подібності ускладнюється. Наприклад, співставлення механічних властивостей при однаковій температурі для матеріалів з суттєво температурами плавлення, що суттєво відрізняються немає фізичного сенсу. Тому, для металевих матеріалів найбільш правильно проводити порівняння при однакових гомологічних температурах (тобто, співвідношеннях температури випробування до температури плавлення матеріалу).

Окрім вищезгаданих трьох умов подібності для максимального відображення властивостей матеріалу велике значення має методика виготовлення зразка, яка має бути такою, щоб зразок мав структуру, ідентичну до структури матеріалу відповідної деталі.

Для забезпечення виконання всіх вимог, розміри, форма та методика виготовлення зразків регламентуються стандартом.

Зразок повинен мати таку форму, щоб у певній частині його об’єму розподіл напружень був однаковим (так звана робоча частина зразка). Краще всього цій вимозі задовольняють зразки циліндричної форми (хоча іноді використовують й прямокутні зразки). Стандарт регламентує не тільки абсолютні розміри зразків, але і співвідношення між розмірами, щоб при переході з одного розміру на інший не змінився пружний стан. У зв’язку з цим стандартні зразки називають пропорційними.

Зразок розміщується в силовому ланцюзі за допомогою системи захватів та тяг. Захвати забезпечують жорстке кріплення та нерухомий стан зразка при навантаженні. Тяги через систему шарнірів запобігають перекосу у навантажуючому ланцюзі.

Кожен зразок перед випробуванням маркують, вимірюють і розмічають. Маркування наносять поза межами робочої довжини зразка. Діаметр циліндричних зразків d_o варто вимірювати з точністю не нижче 0,01 мм при d_o ≤ 10 мм і 0,05 мм при d_o >10 мм. З такою же точністю необхідно вимірювати товщину плоских зразків a_o, відповідно при a_o ≤ 2 мм і a_o> 2 мм. Початкова розрахункова довжина зразка l_o в межах робочої довжини обмежується неглибокими кернами чи рисками з точністю до 1% від величини l_o .

Усі розміри після випробування визначають з точністю не нижче 0,1 мм. Для одержання більш точних результатів використовують інструментальні мікроскопи. Кожен розмір варто вимірювати кілька разів. Наприклад, ГОСТ 1497—73 зобов'язує робити вимірювання діаметра в середині і по краях робочої частини зразка з наступним визначенням середнього значення, по якому й розраховують площу поперечного перерізу.