Меню
Головна
 
Головна arrow Маркетинг arrow Теоретичні основи товарознавства і експертизи
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Коротка характеристика фізико-механічних методів визначення показників якості

Фізико-механічні методи найбільш часто застосовуються для визначення міцнісних властивостей матеріалів - твердості, межі міцності, зносостійкості матеріалів та ін

Ці методи, як правило, засновані на додатку до зразків зовнішніх механічних зусиль і вимірі роботи, що витрачається на деформування чи руйнування зразка.

Механічні методи визначення показників якості товарів засновані на застосуванні спеціальних технічних засобів (вимірювальних інструментів, приладів, установок). Ці методи використовуються для дослідження межі міцності матеріалів зі шкіри, хутра, полімерів, гуми, металевих сплавів; твердості металевих сплавів, лакофарбових плівок, глазурей; зносостійкості шкір, тканин та ін.

Випробування матеріалів (тканин, волокон, полімерних плівок, шкір, виробів з металів і сплавів) на розтяг матеріалу дозволяє визначити:

- пружність - здатність матеріалу змінювати форму і розміри під дією навантаження і повертатися в початковий стан після зняття цієї навантаження;

- пластичність - здатність матеріалу набувати незворотні деформації під дією навантаження і зберігати їх після її зняття;

- міцність - здатність матеріалу чинити опір прикладеним навантаженням без руйнування.

Рис. 10.2. Зразок для випробування на розтяг металу

L0 - довжина робочої частини зразка; (d0 - діаметр робочої частини зразка; F0 - площа поперечного перерізу робочої частини зразка; l0/d0 = 5/10 - співвідношення при випробуванні.

При випробуванні на розтяг металів використовують спеціально підготовлені зразки (рис. 10.2, 10.3).

В ході випробування головки зразка затискають в захопленнях навантажувальної (розривний) машини та зразок навантажують зростаючим зусиллям Р до розриву.

Подовження зразка, яке виникло через прикладання навантаження, вимірюють у робочій частині зразка:

(57)

де l - довжина робочої частини зразка під дією зусилля; /0 - початкова довжина робочої частини зразка; σ = P/F0 кгс/см2.

Подовження відносної деформації (ε)

(58)

Механічним методом випробувань є метод визначення твердості за Бриннелю.

Твердість - здатність матеріалу чинити опір впровадженню в нього стороннього тіла при статичному вдавлюванні.

Метод, ілюстрований на рис. 10.4, заснований на вдавлюванні у плоску поверхню зразка круглого наконечника заданого діаметра D = 2,5; 5; 10 мм.

Рис. 10.3. Діаграми розтягання металів (залежність відносного подовження від межі міцності і абсолютного подовження від навантаження)

σпц - межа пропорційності - максимальна напруга, до якого матеріал деформується пружно; σ0,2 - умовний межа плинності - максимальне напруження, при якому залишкова пластична деформація становить 0,2%; στ - фізичний межа плинності - максимальна напруга, при якому відбувається значна пластична деформація при постійному зусиллі; σΒ - межа міцності (тимчасовий опір) - максимальна напруга, що витримується матеріалом до руйнування.

Випробування твердості методом вдавлювання загартованого сталевого твердого кульки ґрунтується на вимірюванні величини місцевої деформації у випробуваному матеріалі.

У цьому випадку твердість (статична) визначається вдавленням твердого кульки певного діаметра (D = 2,5; 5; 10 мм) відповідним вантажем (Р = 187,5; 750; 3000 кг) при статичному додатку навантаження (протягом 15 с при подальшій витримці 30 с). Залежно від твердості матеріалу розміри вм'ятини, отримуваної при вдавлюванні сталевої кульки (даного діаметра при відповідному навантаженні), будуть різні, що встановлюється вимірюванням величин d і h.

Рис. 10.4. Метод визначення твердості металів і сплавів

Твердість розраховується на основі площі отриманого відбитка за формулою

(59)

де d - діаметр відбитка.

Метод Роквеллу заснований на вдавлюванні у поверхня конічного індентора (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Прилад для визначення твердості за Роквеллом

Індентор навантажується зусиллям Р0 для забезпечення контакту з зразком.

Про твердості зразка судять за глибиною відбитка конуса.

У методі Роквелла існує три шкали, які відрізняються зусиллям, що прикладаються до индентору, і типом індентора: шкала "В" індентор - кулька, шкали "А" і "С" - конуси.

Шкала

Позначення твердості

"А"

HRA

"В"

HRB

"З"

HRC

Метод придатний для вимірювання твердості зразків тільки великої товщини (з-за великих навантажень); непридатний для вимірювання твердості матеріалів з неоднорідною структурою.

Метод визначення твердості за Віккерсом (HRV) (рис. 10.6) заснований на вдавлюванні індентора у формі прямокутної піраміди з силою від 9,8 до 1900 Н у досліджуваних зразках.

(60)

де k - розмірна константа; Р - зусилля вдавлювання; D - діагональ відбитка.

Завдяки зміні навантаження (Р) метод Віккерса забезпечує вимірювання твердості матеріалів в широкому діапазоні, в тому числі і для тонких зразків. Однак, методом Віккерса неможливо вимірювання твердості матеріалів з неоднорідною структурою.

Рис. 10.6. Метод визначення твердості за Віккерсом - вид зверху відбитка

Визначення твердості методом дряпання засноване на використанні олівців твердості, виготовлених відповідно до мінералогічною шкалою Мооса (табл. 10.1).

Таблиця 10.1

Шкала твердості Мооса

Показник твердості

Робочий матеріал

Характеристика за Одингу

1

Тальк

Можна нанести подряпини нігтем

2

Кам'яна сіль або гіпс

Можна нанести подряпини нігтем

3

Вапняний шпат

Твердість мідної монети

4

Плавиковий шпат

Твердість заліза

5

Апатит

Твердість заліза

6

Польовий шпат

Твердість віконного скла

7

Кварц

Твердість напилка

8

Топаз

Дряпає скло

9

Корунд

Ріже скло

10

Алмаз

Ріже скло

Метод визначення ударної в'язкості матеріалів проілюстрований на рис. 10.7.

В'язкість - здатність матеріалу поглинати енергію розвивається в ній тріщини. Чим вища в'язкість, тим менше швидкість росту тріщини.

Ударна в'язкість КС (Дж/м2) розраховується за формулою

КС = Едозв / Fизл (61)

де Еразр - енергія, необхідна для руйнування зразка;

Е = mg(H - h); Fизл - площа поверхні зламу.

Рис. 10.7. Метод визначення ударної в'язкості матеріалів

Методи визначення міцності матеріалів при стиску відображені в табл. 10.2.

Наприклад, при визначенні міцнісних властивостей будівельних матеріалів визначають межу міцності на стиск Rсж (МПа):

(62)

де Ррозр - тиск руйнівної сили; F - площа поперечного перерізу зразка.

В таблиці систематизовані характерні зразки, які застосовуються для визначення межі міцності будівельних матеріалів при стиску.

Методи визначення зносостійкості матеріалів до зовнішнього механічного зносу засновані на визначенні опору стирання матеріалу.

Для різних матеріалів використовуються прилади різних конструкцій для стирання досліджуваних зразків, причому в якості истирающих абразивних поверхонь використовують металеві сплави (сталь, бронзу), карборунд, наждачний папір, тканини та ін

Опір матеріалів внутрішнього зносу визначають на підставі даних, одержуваних при встановленні механічних властивостей матеріалів, і додатковими дослідженнями шляхом застосування багаторазових навантажень (багаторазового розтягування, стиснення, вигину та ін.).

Стійкість матеріалів і виробів до зносу при фізико-хімічних впливах встановлюється шляхом вивчення фізико-хімічних властивостей і спеціальних досліджень матеріалів, що піддаються різним впливам з подальшим визначенням змін названих властивостей - міцності, подовження, опору стирання та ін.

Таблиця 10.2

Стандартні методи визначення міцності будівельних матеріалів на стиск

Зразок

Ескіз

Розрахункова формула

Матеріал

Розмір стандартного зразка, см

Куб

Бетон

Розчин

10 х 10 х 10;

15 х 15 х 15;

20 х 20 х 20;

7,07 х 7,07 х 7,07

Природний камінь

5 х 5 х 5 і ін.

Циліндр

Бетон

d = 15; h = 30

Природний камінь

d=k=5; 7; 10; 15

Призма

Бетон

а = 10; 15; 20

h = 40; 60; 80

Деревина

а = 2; h = 3;

Складовою

зразок

Цегла

а = 12; b = 12,3; h=14

Половина зразка-призми, виготовленої з цементно-піщаного розчину

Цемент

а = 4; S = 25 см2

Проба щебеню (гравію) у циліндрі

Крупний заповнювач для бетону

d = 15; k = 15

При визначенні зносостійкості виробів в експлуатації враховується, що на неї буде впливати не тільки матеріал і його властивості, але і конструкція виробу. Наприклад, неправильна конструкція одягу і взуття крім того, що вона викликає незручності при носінні, провокує швидкий знос або навіть повне руйнування виробів в початковій стадії шкарпетки.

Для дослідження безпеки, обумовленої фізико-механічними показниками матеріалів і конструкції товару, проводяться випробування на готових виробах.

Так, транспортні засоби відчувають за показниками міцності на заводах-виготовлювачах, проектно-конструкторських бюро, міжнародним некомерційним об'єднанням EURO NCAP (European New Саг Assessment Programme) та іншими подібними організаціями (рис. 10.8).

В процесі випробувань визначають деформації автомобіля, напруги на деталях кузова і манекені, характер травм манекена-водія і манекенів-пасажирів при зіткненні з перешкодами і бічними ударами автомобіля. Напрямки ударних навантажень, форма і розмір поверхонь зіткнення імітують найбільш поширені дорожньо-транспортні пригоди. Випробування на зіткнення з 40% перекриття бар'єрного перешкоди проводяться на швидкості 64 км/ч. Бічні зіткнення імітують ударом вагонетки шириною 1,5 м на швидкості 50 км/год в нерухомий автомобіль в бік з боку водія. Імітація бічного удару в стовп проводиться при бічному русі автомобіля зі швидкістю 29 км/год і вдаряється об твердий стовп діаметром 254 мм

Механічні методи використовуються для визначення показників комфортабельності меблів при цьому встановлюється м'якість, податливість, загальна деформація елементів. При проведенні випробувань до м'яких елементів меблів для сидіння і лежання прикладають навантаження (3; 5; 15; 70 даН) з допомогою натискного диска, вимірюють деформації елементів і розраховують податливість і рівномірність усадки м'яких елементів. На зразок поміщають натискний диск так, щоб геометричний центр його опорної поверхні збігався з однієї з контрольних точок.

М'якості м'яких елементів меблів характеризують піддатливістю і загальною деформацією під навантаженням 70 даН.

Максимальна оцінка за фронтальні і бічні зіткнення - 37 балон

Імітація фронтального зіткнення

Максимальна оцінка - 16 балів - відповідає 100-відсоткової захисту за даних умов випробувань

Удар зі зміщенням про бар'єр, що деформується відбувається на швидкості 64 к. м/год

Імітація бічних зіткнень

Зіткнення зі стовпом в зоні центральної стійки на швидкості 29 км/год

Зіткнення з бар'єром у зоні бічних дверей відбувається на швидкості 50 км/год

Рис. 10.8. Випробування легкових автомобілів EURO NCAP

Максимальна оцінка - 16 або 18* балів (* додаткові 1-2 бали - при наявності надувних шторок безпеки)

Податливість (П), мм · даН-1, обчислюють з округленням результату до десяткового знака за формулою

(63)

де Н5 і H15 - відповідні висоти зразка під навантаженням 5 і 15 даН, мм.

Загальну деформацію елемента (D) в міліметрах, що визначається під навантаженням 70 даН, обчислюють з округленням до цілого числа за формулою

(64)

де Н3 - початкова висота зразка під навантаженням 3 даН, мм; Н70 - висота зразка іод навантаженням 70 даН, мм.

Для визначення багатьох показників якості непродовольчих товарів використовуються комбіновані методи. Наприклад, при визначенні функціональних показників пральних машин - ефективності відпирання зразки тканин попередньо забруднюють модельними забруднювачами, потім перуть і фотометричним методом визначають вихідну білизну тканин, білизну забруднених тканин і отстиранных.

Коротка характеристика мікробіологічних методів визначення показників якості товарів

Мікробіологічні методи застосовуються для визначення гігієнічних властивостей товарів; дослідження процесів, що проходять при зберіганні товарів у різних умовах. Вони засновані на вимірюванні інтенсивності розвитку мікроорганізмів залежно від кількості визначуваної речовини.

Інтенсивність розвитку (зростання) мікроорганізмів встановлюють по кількості та діаметру вирослих колоній мікроорганізмів, по інтенсивності помутніння живильного середовища (з використанням методу нефелометрии), за кількістю утворилася молочної кислоти (з використанням алкалиметрического методу), з висушеної маси виросли мікроорганізмів (з використанням гравіметрії).

До основних недоліків мікробіологічних методів відносять високу трудомісткість і тривалість вимірювань, низьку чутливість.

 
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Схожі тими

Коротка характеристика фізико-хімічних методів визначення показників якості товарів
Коротка характеристика хімічних методів визначення показників якості товарів
Реєстраційні методи визначення якості товару
Вимірювальні методи визначення показників якості товару
Метод калькулювання витрат на якість.
Коротка характеристика хімічних методів визначення показників якості товарів
Коротка характеристика фізико-хімічних методів визначення показників якості товарів
Реєстраційні методи визначення якості товару
Вимірювальні методи визначення показників якості товару
Розрахункові методи визначення якості товару
 
Предмети
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика і естетика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Соціологія
Страхова справа
Товарознавство
Філософія
Фінанси