ГОСТ 28830-90

ГОСТ 28830-90 (ІСО 5187-85) З'єднання паяні. Методи випробувань на розтягування та тривалу міцність

ГОСТ 28830-90
(ІСО 5187-85)

Група В09

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

З'ЄДНАННЯ ПАЯНІ

Методи випробувань на розтягування та тривалу міцність

Soldered and brazed joints.
Test methods for tension and long-term strength

МКС 25.160.50
ОКСТУ 0072

Дата введення 1992-01-01

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено та внесено Державним комітетом СРСР з управління якістю продукції та стандартами

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР з управління якістю продукції та стандартів від 28.12.90 N 3466

Цей стандарт розроблений методом прямого застосування міжнародного стандарту ISO 5187-85 з додатковими вимогами, що відображають потреби народного господарства.

3. ВЗАМІН ГОСТ 23047-78 , ГОСТ 25200-82 , ГОСТ 26102-84

4. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

5. ПЕРЕВИДАННЯ. Лютий 2005 р.


Цей стандарт поширюється на паяні сполуки металів і сплавів та встановлює методи статичних випробувань на розтягування та тривалу міцність при нормальних, високих та низьких температурах від мінус 269 °C до 1200 °З.

Додаткові вимоги та рекомендації виконані курсивом.

0. ВСТУП

Паяна сполука утворена з матеріалів з різними фізичними та хімічними властивостями. Воно складається з паяного матеріалу та припою. На контактних поверхнях зразків при паянні протікають дифузійні процеси з утворенням нових сплавів у поєднанні.

Положення теорії пружності, що застосовується для однорідних металевих тіл при розрахунку напруги, викликаних зовнішніми силами, що передаються рівномірно від елемента поверхні або об'єму до сусідніх елементів для вивчення міцності цих різнорідних сполук, не використовують. Міцність паяного з'єднання відрізняється від міцності паяних матеріалів, припоїв і залежить від різних факторів. Випробування визначення міцності необхідно проводити, враховуючи:

- хімічний склад і міцність паяного матеріалу;

- Форму зразка;

- геометрію та стан поверхні з'єднання;

- Флюс;

- технологію низькотемпературного (м'якого) і високотемпературного (твердого) паяння (джерело нагріву, температура паяння, швидкість нагріву і т. д. );

- Час витримки при температурі паяння;

- зазор між паяними деталями;

- кількість зразків для випробувань;

- використовувані методи подання результатів;

характер і розмір дефектів на поверхні зламу.

Цей стандарт встановлює такі характеристики паяних конструкцій:

а) при високотемпературному паянні:

- тимчасовий опір при розтягуванні при низькій, високій та кімнатній температурах;

- межа міцності на зріз при низькій, високій та кімнатній температурах;

- межа тривалої міцності за підвищеної температури;

б) при низькотемпературному паянні:

- межа міцності на зріз при низькій, високій та кімнатній температурах;

- межа тривалої міцності при низькій, високій та кімнатній температурах;

- тимчасовий опір при розтягуванні при низькій, високій та кімнатній температурах.

Примітки:

1. Низькими температурами слід вважати температури від мінус 269 °C до плюс 15 °C.

2. Кімнатною температурою слід вважати температуру (20±5) °С.

3. Високими температурами слід вважати температури від (20±5) °С до (1200±50) °С.


Для отримання відтворюваних та порівняних результатів випробувань на розтягування та зріз стандарт передбачає методику випробувань та зразки певного типу.

1. ОБЛАСТЬ ПОШИРЕННЯ

Цей стандарт встановлює основи та методику випробувань, призначені для визначення стандартних механічних характеристик паяних сполук при високотемпературній та низькотемпературній пайці, пропонує метод обробки отриманих результатів.

Стандарт встановлює вимоги при статичних короткочасних і тривалих випробуваннях паяних сполук, виготовлених з матеріалів, що паяються, припоїв і флюсів шляхом високотемпературного і низькотемпературного паяння чорних і кольорових металів і сплавів.

Стандарт слід застосовувати при контрольних та дослідницьких випробуваннях.

2. МЕТОДИ ВИПРОБУВАНЬ

2.1. Типи зразків

2.1.1. Стандартна міцність на зріз

Для визначення стандартної міцності на зріз використовують телескопічний зразок із заданим зазором, а паяне з'єднання піддають напрузі зрізу, якщо до зразка прикладають зусилля, що розтягує. Зразки типів I та II наведені на рис.1 та 2.

чорт.1. Зразки типу I для випробувань на зріз

Зразки типу I для випробувань на зріз

Чорт.1

Чорт.2. Заготівлі типу I для випробувань на зріз

Заготівлі типу I для випробувань на зріз

Чорт.2

Тип вибраного зразка вказують у протоколі випробувань (додаток 1).

2.1.2. Стандартний тимчасовий опір під час розтягування

Для визначення стандартної межі міцності використовують торцеві з'єднання двох циліндричних зразків із заздалегідь заданим зазором у межах допуску. Розміри зразка для випробування на розтяг наведені на рис.3.

Чорт.3. Зразки типу II для випробувань на розтягування

Зразки типу II для випробувань на розтягування

Чорт.3

2.1.3. Зразки, встановлені ISO 5187, є основними, проте вони не охоплюють всіх видів паяних з'єднань та типів навантажень. Для більш повного визначення властивостей паяних сполук допускається застосування додаткових типів і розмірів зразків.

Для випробувань на розтяг можна застосовувати зразки типів II і III, на зріз - типів I, IV і V, на тривалу міцність - типів IV.

Форма та розміри додаткових зразків повинні відповідати зазначеним на рис.9-13 та в табл.5-7 додатка 2.

При товщині матеріалу менше 3 мм застосовують зразки типу IV, при більше 3 мм – зразки типу V.

Форма та розміри головок плоских та циліндричних зразків, а також розміри перехідних частин від головок зразка до його робочої частини не є обов'язковими та визначаються способом кріплення у захватах випробувальної машини. Варіанти головок наведені на рис.14-16 та в табл.8 додатка 2.

При випробуванні зразків типів III та IV (без головок) товщиною менше 3 мм допускається застосування підсилювальних накладок у захватних частинах зразків.

Зразки, що підлягають випробуванню в термічно обробленому стані, слід термічно обробляти після паяння до остаточної обробки зразків.

2.1.4. Вимоги до заготівель

Зразки для випробувань виготовляють із заготовок, що спаяні для цієї мети.

Рекомендується брати довжину заготовок, що забезпечує вирізку не менше трьох зразків типів II, III та IV.

Заготовки для зразків вирізують механічним способом. Допускається застосування інших способів різання, при цьому повинен бути передбачений припуск, що забезпечує видалення зони термічного впливу або наклепу.

При паянні заготовок марка паяемого матеріалу, підготовка поверхні, припій, середовище або флюс, зазор між заготовками, що паяються, спосіб і режим паяння повинні бути такими, як у розроблюваному технологічному процесі.

Ширину нахлестки підбирають так, щоб при випробуваннях зразків руйнування відбувалося паяним швом.

Ширину зазору при пайці рекомендується забезпечувати за допомогою відповідних пристроїв. Допускається зазор за допомогою прокладок. Прокладки рекомендується виготовляти з матеріалу, що паяється. Ділянка паяного шва з прокладками має бути видалена у процесі виготовлення зразків.

2.2. Вибір паяного металу та зазору

При проведенні випробувань межа міцності паяної сполуки повинна бути нижчою ( або дорівнює їй ) межі плинності паяного матеріалу. Матеріал зразків і зазор паяного з'єднання повинні відповідати реальним умовам експлуатації.

Паяний метал і зазор у паяному з'єднанні вказують у протоколі випробувань (див. додаток 1).

2.3. Підготовка поверхонь

Поверхні перед паянням повинні бути очищені від пилу, оксидів, мастила, олії, фарби і т. д. Залежно від властивостей паяного матеріалу встановлюють методи очищення та відмивання.

Поверхня зразків під паяння повинна мати параметр шорсткості. 1,6-3,2 мкм для зразків з міді та її сплавів та 1,6-6,3 мкм - для зразків з нелегованої сталі.

Якщо випробування проводять на зразках спеціального призначення, поверхня зразків повинна відповідати встановленим вимогам.

У протоколі випробувань наводять метод очищення та очищувальну речовину, а також стан поверхні в місці з'єднань.

2.4. Застосування припоїв та флюсів при паянні

Складові частини зразків (типів I і II) збирають у вертикальному положенні, а припої та флюси відповідної форми (дрот, порошок і т. д. ) розташовують з одного боку з'єднання в достатній кількості для заповнення з'єднання після паяння.

При необхідності застосовують флюс, відповідний даному припою та паяному металу. Флюс застосовують згідно з інструкціями виробника. Характеристики флюсу мають бути наведені у звіті випробувань.

Зразки слід виготовляти способами максимально наближеними до конкретних технологічних процесів виготовлення паяних конструкцій. У разі проведення дослідницьких випробувань, способи виготовлення паяних зразків повинні бути встановлені за погодженням із замовником.

2.5. Умови нагріву

Для утримання зразків (типів I і II) у вертикальному положенні, вказаному на рис.1-3, щоб уникнути навантаження на з'єднання під час охолодження використовують опорний пристрій. Опорний пристрій не повинен заважати звуженню та розширенню зразка.

Паяння зразків типів III-V допускається проводити у будь-якому положенні.

Умови нагрівання повинні відповідати вибраному способу виготовлення зразків.

У разі нагрівання киснево-ацетиленовим полум'ям допускається використання пристрою, наведеного на рис.4. Пристосування складається з плити-основи 1 , на яку встановлюють опору зразка 2 затискного пристрою 3 хитної опори 4 для показаної схематично пальника 5 . Можуть бути використані інші кріпильні пристрої залежно від методу нагрівання.

чорт.4. Пристрій для паяння зразків

Пристрій для паяння зразків

Чорт.4

Весь вузол нагрівають до температури паяння за допомогою обраного методу нагріву (пальником, печі, індукційним методом та ін.). Якщо вузол не нагрівається рівномірно по всій довжині (наприклад, при нагріванні пальником або індукційним методом), необхідно забезпечити однакову температуру нагріву на відстані 10 мм з кожної сторони.

Примітка. Якщо зразок нагрівають пальником або індукційним методом, цикл нагрівання повинен бути таким, щоб температура паяння була досягнута за 40-60 с; витримка за цієї температури становить 5 з. В окремих випадках зразки необхідно витримувати при температурі паяння 10-30 с. Робочі режими мають бути записані у протоколі випробувань. Якщо зразки виготовляють для отримання спеціальної інформації, режими нагріву встановлюють при попередніх контрольних випробуваннях.

2.6. Кількість зразків

2.6.1. По п'ять зразків для випробування на міцність за кімнатної та низької температури.

2.6.2. Від п'яти до десяти зразків для побудови кривої повзучості або високотемпературних випробуваннях.

2.6.3. При проведенні дослідницьких випробувань кількість зразків визначають за такою методикою:

а) у більшості випадків експериментальні дані про механічні властивості паяних сполук мають нормальний або близький до нього розподіл;

б) виходячи з нормального закону розподілу для отримання достовірних даних із заданою точністю, число зразків визначають наступним чином:

- Задають значення відносної помилки середнього значення визначається характеристики та односторонню довірчу ймовірність . Значення вибирають із ряду 0,90; 0,95; 0,99. Для загальнотехнічних цілей довірчу ймовірність найчастіше приймають рівною 0,95;

- Задають очікуваний коефіцієнт варіації ;

- Для заданих значень , і за табл.1 визначають кількість зразків .


Таблиця 1

Число випробувань за нормального закону розподілу

Число зразків уточнюють під час статистичної обробки отриманих результатів випробувань;

в) у обґрунтованих випадках допускається застосовувати інші закони розподілу.

Таблиця 2

Число випробувань при логарифмічно нормальному законі розподілу

Таблиця 3

Число випробувань при розтягуванні Вейбулла

2.7. Обробка зразків та вимог до зразків

2.7.1. Після паяння зразки для випробувань на розтяг і зріз обробляють згідно з рис.1-3, не порушуючи властивості міцності паяного з'єднання.

2.7.2. Для зразків, що підлягають випробуванню в термічно обробленому стані, слід піддавати термічній обробці заготовки після паяння до обробки зразків.

2.7.3. Правка та рихтування паяних заготовок не допускається.

2.7.4. Зразки з паяних заготовок повинні виготовлятися на металорізальних верстатах або за допомогою анодно-механічного різання. Зразки з тонколистових матеріалів можна вирізати вулканітовими дисками. Задирки на гранях зразків повинні бути видалені легкою запиловкою з радіусом заокруглення не менше 1 мм.

2.7.5. Перед випробуваннями вимірюють з похибкою не більше 0,1 мм.

- поперечний переріз циліндричних зразків у місці розташування паяного шва;

- Довжину і ширину паяного шва плоских зразків;

- Ширину нахлестки.

За отриманими результатами обчислюють площу паяного шва, округляючи значення до 0,5 мм. .

При обчисленні площі паяного з'єднання перетин галтелі не враховувати.

2.7.6. Кожен зразок необхідно маркувати у місцях, вказаних на рис.9, 11, 13, 14, 15.

2.7.7. Зразки, що мають на паяному шві або робочій частині короблення, механічні пошкодження, підрізи, сторонні включення, що виходять на поверхню, пори, непропай і неспай, розшарування, раковини, тріщини, до дослідних випробувань не допускаються.

При контрольних випробуваннях вид та кількість дефектів зразків не повинні перевищувати допустимих значень, встановлених для паяних виробів.

2.7.8. Допустимі відхилення від заданої розрахункової довжини зразків, довжини ділянки робочої частини зразка, на якому вимірюється подовження, не повинні перевищувати ±1%.

2.7.9. Биття циліндричного зразка під час перевірки в центрах не повинно перевищувати 0,02 мм.

2.7.10. Допустиме відхилення за площею поперечного перерізу не повинно перевищувати ±0,5%.

2.7.11. Вимоги до точності вимірювання зразків до випробувань повинні відповідати ГОСТ 9651 якщо не пред'являються більш жорсткі вимоги.

2.7.12. Допуск площинності зразка типу IV не повинен перевищувати 2% товщини зразка.

2.7.13. При виготовленні зразків типів I, IV і V слід забезпечувати радіус жолобника не більше 0,3 мм. Допускається механічна обробка жолобника.

2.8. Проведення випробувань на зріз, розтягування та тривалу міцність

2.8.1. Випробування проводять у пристосуваннях, спеціально оброблених для зменшення згинальних напруг у зразках. Випробування на зріз зразків, наведених на рис.1 та 2, проводять у пристосуваннях, наведених на рис.5 та 6.

чорт.5. Пристрій для випробувань зразків типу I на зріз

Пристрій для випробувань зразків типу I на зріз

Чорт.5

Чорт.6. Пристосування для випробувань зразків типу II на розтягування

Пристосування для випробувань зразків типу II на розтягування

Чорт.6

Міцність паяного з'єднання, виражену в мегапаскалях, визначають шляхом поділу зусилля руйнування, вираженого в Ньютонах, на площу поверхні паяного шва, виражену в квадратних міліметрах. Результати дослідження руйнувань мають бути зазначені у звіті випробувань.

Для отримання порівняльних характеристик випробуваних припоїв при короткочасних випробуваннях на зріз і розтяг при низьких і високих температурах, а також кімнатній температурі необхідно навантаження зразків на випробувальній машині виконувати з швидкістю регульованої переміщення в мікрометрах в секунду або регульованим зусиллям в ньютонах в секунду.

Зразки для випробувань на зріз або розтяг при нагріванні повинні бути піддані навантаженням в машині для випробування на розтяг, оснащеної піччю. Температура зразка повинна бути стабілізована протягом 1 години до застосування навантаження, а регулювання температури печі має бути менше ±1%.

Зразки випробування на тривалу міцність випробовують у розривних машинах, в яких температура випробування повинна бути стабільною протягом 2 годин до навантаження, при цьому температура печі повинна мати регулювання менше ±1%.

Якщо випробування на повзучість проводять за кімнатної температури, то машину вибирають без печі.

Поверхні зламу зруйнованих зразків досліджують наявність дефектів , а результати досліджень записують у журналі випробувань.

2.8.2. Як випробувальні машини при короткочасних випробуваннях на розтяг і зріз повинні застосовуватися розривні та універсальні випробувальні машини за ГОСТ 28840 .

2.8.3. Вибір швидкостей переміщення активного захоплення за ГОСТ 1497 .

2.8.4. Зразки типу I слід випробовувати в пристрої, наведеному на рис.5. Розміри пристроїв слід перерахувати відповідно до розмірів зразків (межа міцності матеріалів пристрою - не нижче 700 МПа).

2.8.5. Кріостат (або посудина з охолоджувальною рідиною) повинен забезпечувати охолодження зразків та можливість підтримки сталості заданої температури зразка під час випробування.

Конструкція та схема розміщення зразків у кріостаті наведені на рис.19 та 20 додатка 3.

2.8.6. Для охолодження зразків як охолоджувачі можуть бути застосовані:

- до мінус 70 ° C - етиловий спирт у суміші з твердою вуглекислотою;

- Від мінус 70 ° C до мінус 100 ° C - Етиловий спирт з рідким азотом;

— від мінус 100 °C до мінус 196 °C — парорідинна суміш азоту;

— від мінус 196 °C до мінус 269 °C — парорідинна суміш гелію.

В якості охолоджувачів можуть бути застосовані інші рідини органічного і неорганічного походження або суміші холодоагентів, які не повинні бути токсичними, агресивними, вибухонебезпечними. Вміст кисню в рідкому азоті, що застосовується для охолодження зразків, - за ГОСТ 9293 .

Застосування як охолоджувач рідкого кисню або рідкого повітря забороняється.

2.8.7. Для вимірювання температури охолоджуючого середовища застосовують рідинні термометри з ціною розподілу шкали не більше 1 °C або термоелектричні термометри опору, або термоелектричні перетворювачі з вторинними приладами, що відповідають зазначеним вимогам щодо ціни розподілу шкали.

2.8.9*. Допустиме відхилення температури охолоджуючого середовища від температури випробувань:

±2 °С в інтервалі від 0 до мінус 100 °C;

±4 °С в інтервалі від мінус 100 до мінус 269 °C.
_______________
* Нумерація відповідає оригіналу. - Примітка "КОДЕКС".

Рівень рідкого охолоджувача в кріостаті вимірюють напівпровідниковими датчиками опору, рівнемірами та іншими приладами. Похибка визначення положення рівня рідкого охолоджувача – не більше 5 мм.

2.8.10. Температуру охолоджуючого середовища в негерметизованому кріостаті підтримують на необхідному рівні додаванням невеликих порцій охолоджувача при перемішуванні суміші.

2.8.11. Час витримки при випробуванні зразків у рідкому азоті має відповідати 5 хв після закінчення бурхливого кипіння рідини, а в рідкому гелії та водні – 5 хв після фіксації необхідного рівня заливання в кріостаті.

При випробуванні в інших охолоджувачах або суміші холодоагентів час витримки - не менше 10 хв після досягнення температури випробувань. Дозволяється переохолодження зразків під час витримки в межах, встановлених цим стандартом.

2.8.12. Нагрівальний пристрій повинен забезпечувати рівномірне нагрівання робочої частини зразка до заданої температури та підтримання цієї температури протягом усього часу випробувань.

Відхилення від заданої температури не повинно перевищувати:

±3 °С – при температурі нагріву до 600 °C;

±4 °С – при температурі нагріву від 600 °C до 900 °C;

±6 °С – при температурі нагріву від 900 °C до 1200 °C.

2.8.13. Для захисту зразка від окислення в період нагрівання допускається використання в нагрівальних пристроях захисної або іншої атмосфери або вакууму.

2.8.14. Похибка вимірювання температури при використанні термоелектричних перетворювачів із вторинними приладами класу точності 0,5 не повинна перевищувати ±1%.

2.8.15. Для вимірювання температури зразків на кінцях їхньої робочої частини має бути встановлене не менше двох термоелектричних перетворювачів.

Термоелектричні перетворювачі на зразках типу I слід закріплювати на відстані не більше ніж 5 мм від поверхні гайки пристосування (черт.5) після встановлення зразка пристосування для випробування.

2.8.16. Робочі кінці термоелектричних перетворювачів слід закріплювати на зразку зачеканкою, контактним зварюванням або іншими методами, що забезпечують надійний тепловий контакт із поверхнею зразка. Необхідно передбачити захист робочих кінців термоелектричних перетворювачів від впливу нагрівачів.

2.8.17. Тривалість нагрівання до температури випробування та час витримки при заданій температурі повинні бути наведені у нормативно-технічній документації на виріб. Якщо такі вказівки відсутні, то тривалість нагріву до температури випробування повинна становити не більше 1 години, а час витримки 20-30 хв.

Для зразків типу I допускається збільшення часу витримки до 1 год.

2.8.18. Випробування вважають недійсними за однієї з таких умов:

2.8.18.1. При розриві зразка у захватах випробувальної машини.

2.8.18.2. При розриві нахлесточного зразка за основним металом у робочій частині або зоні жолобників.

При розриві стикового зразка за основним металом у робочій частині випробування вважають дійсним, при цьому міцність паяного з'єднання слід вважати рівною міцності основного металу.

2.8.18.3. При виявленні дефектів паяної сполуки у зламі зразка (сторонні включення, пори, непропай, неспай) при дослідницьких випробуваннях.

2.8.18.4. При виході з ладу в період нагрівання чи охолодження хоча б одного термоелектричного перетворювача чи термометра.

2.8.18.5. При порушенні температурного режиму випробування (відключення установки, падіння напруги в мережі та ін.).

2.8.19. У зазначених випадках випробування має бути повторене. Число знову випробуваних зразків повинне відповідати числу недійсних випробувань, якщо випробування повторюють на зразках, взятих з тієї ж партії, або подвоєному числу зразків, взятих з іншої партії, виготовленої за ідентичним технологічним процесом.

3. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ

3.1. Результати випробувань на розтяг та зріз при кімнатній температурі

Допускається використовувати статистичну обробку результатів випробувань на розтяг та зріз при кімнатній температурі шляхом розрахунку середніх значень межі міцності та середньоквадратичних відхилень межі міцності від результатів випробувань.

Середнє значення межі міцності та середньоквадратичне відхилення межі міцності визначають наступним чином:

Результати наводять для конкретного матеріалу, що паяється, тому фіксують мінімально допустиме значення середньої ( ).

Дана обробка результатів може бути обґрунтована наступним чином:

— відношення між змінами, викликаними методом випробування та змінами, викликаними паяним матеріалом, невідомі;

— для фіксації «мінімальних допусків» потрібна низка попередніх випробувань для всіх типів існуючих паяних матеріалів;

— кількість випробувань, необхідні оцінки «мінімальних допусків», зазвичай більше, ніж кількість, необхідне оцінки середніх значень. Беручи до уваги результати випробувань, встановлюють правило приймання матеріалу, що паяється, якщо він характеризується мінімально допустимим середнім значенням .

Отже:

— ймовірність приймання матеріалу, що паяється, у якого середня міцність менша ніж , повинна дорівнювати відносно малому значенню - Ризик споживача;

— ймовірність приймання матеріалу, що паяється, у якого середня міцність більша ніж , повинна дорівнювати відносно великому значенню 1- , де - Ризик виробника.

Ці умови необхідно дотримуватися незалежно від середньоквадратичних відхилень, що характеризують поведінку матеріалу, що паяється під час проведення випробувань.

Кожен паяний матеріал розглядають як такий, що задовольняє даному значенню якщо середнє результатів виміру -го кількості випробувань відповідає умові

. (3)

Якщо задається ризик 0,10 для 10%, то, використовуючи існуючі різні таблиці вибіркових значень, можна отримати для 5, 0,68.

За цих умов для виконується співвідношення

. (4)

Розрахунок і ґрунтується на законі нормального розподілу. Невизначена змінна

(5)

відповідає центральному розподілу Стьюдента (якщо - мінімально допустиме середнє значення) або нецентрального розподілу Стьюдента 1,2816 (коли 10%), а значення і визначають двома варіантами:

(6) - для центрального розподілу;

(7) – для нецентрального розподілу.

Деяке значення передбаченого ризику виправдано встановлених режимів випробування, т.к. при цьому необхідна невелика кількість випробувань, що важливо з економічного погляду

.

3.2. Короткочасна міцність при високотемпературних випробуваннях зразків на зріз

Ці випробування дозволяють побудувати криву руйнівної напруги в координатах: міцність в мегапаскалях - температура в градусах Цельсія.

На рис.7 наведено приклад кривих, отриманих за значеннями трьох температурних випробувань.

чорт.7. Типові криві міцності при високотемпературних випробуваннях на зріз

Типові криві міцності при високотемпературних випробуваннях на зріз

1 - зразок, виготовлений низькотемпературною пайкою;

2 - зразок, виготовлений високотемпературною пайкою

Чорт.7

3.3. Випробування на тривалу міцність зразків на зріз

Мета випробувань при одній або декількох температурах - побудови однієї або декількох кривих в координатах: напруга, що руйнує, в мегапаскалях - час до руйнування в годинах.

Напруги повинні вибиратися так, щоб отримати час руйнування між 0,1 та 10 ч. Для спеціальних випадків можна дослідити напруги, що забезпечують час руйнування 10 або 10 ч. На рис.8 наведено приклад подання результатів.

Чорт.8. Типові криві міцності при випробуваннях на зсув при тривалій міцності

Типові криві міцності при випробуваннях на зсув при тривалій міцності

1 — зразки, виготовлені низькотемпературним паянням при 20 і 200 °C;
2 — зразки, виготовлені високотемпературним паянням при 500 °С

Чорт.8

3.4. Статистичну обробку результатів випробувань зразків всіх типів допускається проводити іншим методом, що забезпечує точність та сумісність результатів.

Одним із коректних методів обробки результатів є метод, наведений у додатку 4.

3.5. Забороняється порівнювати результати випробувань зразків різних типів.

3.6. Тимчасовий опір при розтягуванні ( ), МПа (кгс/мм ), обчислюють за формулою

, (8)

де - максимальне руйнівне навантаження, Н (кгс);

- Площа паяного шва, мм .

3.7. Межа міцності на зріз , МПа (кгс/мм ), обчислюють за формулою

. (9)

3.8. Межа тривалої міцності позначають і , де , - Величина напруги, що викликає руйнування за заданий час при фіксованій температурі .

ДОДАТОК 1. Протокол випробувань паяних зразків на розтяг при короткочасних та тривалих випробуваннях

ДОДАТОК 1

ПРОТОКОЛ N
випробувань паяних зразків на розтяг при короткочасних
та тривалих випробуваннях

Таблиця 4

Результати випробувань на розтяг при короткочасних та тривалих випробуваннях

У графі «Примітка» слід зазначати дефекти, виявлені у паяному шві та зоні термічного впливу після руйнування зразка.

ДОДАТОК 2 (рекомендований). ФОРМА І РОЗМІРИ ЗРАЗКІВ

ДОДАТОК 2
Рекомендоване

чорт.9. Тип I

Чорт.9

Таблиця 5

Розміри телескопічних зразків, мм

Чорт.10. Тип II

Чорт.10

Таблиця 6

Розміри циліндричних зразків, мм

Чорт.11. Тип III

- Товщина паяного шва

Чорт.11

Чорт.12. Тип IV

Чорт.12

Чорт.13. Тип V

Товщина матеріалу 3 мм; ;
;

Чорт.13

Таблиця 7

Розміри плоских зразків, мм

_______________
* У дужках вказано розмір зразків для випробувань за низьких температур.

Чорт.14-15. Варіанти виконання головок зразків

Варіанти виконання головок зразків

Чорт.14

Чорт.15

Таблиця 8

Розміри головок зразків, мм

Чорт.16-17. Виконання головок зразків типу II, що застосовуються у випробуваннях з кріостатом

Виконання головок зразків типу II, що застосовуються у випробуваннях з кріостатом

Чорт.16

При випробуванні паяних сполук, міцність яких дорівнює або вище міцності матеріалу, що паяється, допускається застосування хрестоподібних зразків (черт.17). (Дані випробування хрестоподібних зразків є оціночними і не можуть претендувати на достовірність фактичних значень міцності сполук).

10; 15; 20 мм

Чорт.17

Чорт.18. Форма та розміри заготовок хрестоподібних зразків

Форма та розміри заготовок хрестоподібних зразків

Чорт.18

ДОДАТОК 3 (рекомендований)

ДОДАТОК 3
Рекомендоване

Схема розміщення зразків у герметизованому кріостаті

Чорт.19. Схема розміщення зразків у герметизованому кріостаті

1 - випробуваний зразок; 2 - кріостат; 3 - захоплення; 4 - датчик рівня охолоджувача; 5 - герметизуюча гайка

Чорт.19

Чорт.20. Схема розміщення зразків у негерметизованому кріостаті

Схема розміщення зразків у негерметизованому кріостаті

1 - випробуваний зразок; 2 - верхня тяга (подовжувальна штанга); 3 - нижня тяга; 4 - охолодна рідина;
5 - теплоізоляція; 6 - набивання (парафінований графіт з азбестом); 7 - кожух кріостата;
8 - гайка-заглушка

Чорт.20

ДОДАТОК 4 (рекомендований). ПОРЯДОК СТАТИСТИЧНОЇ ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАНЬ

ДОДАТОК 4
Рекомендоване

1. Для статистичної обробки результатів випробувань становлять варіаційний ряд характеристик або .

Тимчасовий опір при розтягуванні ( ), МПа (кгс/мм ), обчислюють за формулою

, (10)

де - максимальне руйнівне навантаження, Н (кгс);

- Площа паяного шва, мм .

Межа міцності на зріз ( ), МПа (кгс/мм ), обчислюють за формулою

. (11)

Далі проводять первинну статистичну обробку отриманих значень і . За результат випробування приймають середньоарифметичне одержання характеристик і , середньоквадратичне відхилення характеристик, межі довірчого інтервалу випадкових похибок показників.

Обчислюють середньоарифметичне значення показників ( і ) за формулами:

, (12)

, (13)

де - тимчасовий опір при розтягуванні -го зразка, МПа;

- межа міцності на зріз -го зразка, МПа;

- Число значень характеристик або у варіаційному ряду;

1, 2, 3 …

.

2. Середньоквадратичне відхилення характеристик визначають за формулами:

; (14)

. (15)

3. Для визначення виду розподілу результатів випробувань необхідно побудувати графік розподілу дослідних даних у координатах ймовірність значення характеристики.

Потім порівняти його з відомими законами розподілу, наведеними у табл.9.

Таблиця 9

Далі перевіряють згоду розподілу досвідчених даних з передбачуваним теоретичним розподілом за критеріями згоди.

4. Найчастіше застосовуваним законом розподілу є нормальний.

Формули для розрахунку результатів випробувань:

- При рівноточних вимірах

; (16)

; (17)

; (18)

; (19)

- При нерівноточних вимірах

- Середнє зважене; (20)

- Зважене середньоквадратичне відхилення, (21)

де - Число результатів випробувань;

- Частота появи випадкового значення в інтервалі;

- Значення змінної величини;

- Середньоарифметичне значення;

- Число інтервалів;

- Середньоквадратичне значення;

- Дисперсія;

- межі довірчого інтервалу випадкової похибки;

- Коефіцієнт розподілу Стьюдента, що визначається за табл.10 і 11.

Таблиця 10

Значення коефіцієнта Стьюдента при односторонній довірчій ймовірності

- Число ступенів свободи,

Таблиця 11

Значення коефіцієнтів Стьюдента за двосторонньої довірчої ймовірності

5. Визначення незміщеної оцінки середньоквадратичного відхилення

. (22)

Таблиця 12

значення коефіцієнта при

- Число ступенів свободи.


Межі довірчого інтервалу випадкової похибки за нормального розподілу знаходять за формулою

; (23)

визначення довірчих меж середньоквадратичного відхилення

; (24)

. (25)

Значення визначають за табл.13.

Таблиця 13

6. Дисперсія, отримана при нерівноточних вимірах (розрахунок - за інтервалами на основі їх середин), завищена. Для уточнення дисперсії застосовується виправлення Шеппарда.

, (26)

де - Розмір інтервалу.

7. Далі слід провести перевірку належності характеристик або варіаційного ряду до нормального розподілу

8. Визначають розрахунковий коефіцієнт варіації та порівнюють його з прийнятим значенням .

(27)

або . (28)

Якщо розрахунковий коефіцієнт варіації більше від прийнятого, — обсяг випробувань перераховують для знайденого коефіцієнта варіації.

9. У разі, якщо у варіаційному ряді характеристик або , Який підпорядковується нормальному закону розподілу, одне або кілька значень викликають сумнів у належності їх до даного ряду, то використовують правила оцінки анормальності результатів випробувань для неприйняття значень, що різко виділяються (випадають).

Примітка. Якщо анормальне значення, що характеризує нижню межу властивості паяної сполуки і є мінімальною, повторюється, а за фрактографічним аналізом з'єднання якісне, такий результат виключати не слід, а випробування необхідно повторити на збільшеній вдвічі партії зразків.

10. При визначенні грубих похибок для інших законів розподілу застосовують інші критерії для неприйняття значень, що випадають. Використаний критерій має бути зазначений у протоколі випробування.

11. За винятком одного або декількох значень характеристик або з варіаційного ряду слід перерахувати середньоарифметичні результати вимірювань, середньоквадратичне відхилення та довірчі межі випадкової похибки для значень нового ряду.

12. Отримані значення є остаточними результатами проведених випробувань та оформлюються у формі табл.14, що додається до протоколу випробувань.

Таблиця 14

Результати статистичної обробки (додаток до протоколу N)

ПРИКЛАДИ СТАТИСТИЧНОЇ ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАНЬ

Кількість зразків, необхідне проведення експерименту, визначають відповідно до додатку 2.

За табл.1 для 10% = 0,1; 0,95 та 10%=0,1 у разі нормального закону розподілу 5.

Приклад 1

При обробці результатів випробувань п'яти паяних зразків було отримано наступний варіаційний ряд значень 18,7; 18,2; 17,4; 16,2; 16,0 кгс/мм .

Середньоарифметичне значення підраховують за формулою (12)

кгс/мм .

Для визначення середньоквадратичного відхилення знаходять значення (Див. табл.15).

Таблиця 15

кгс/мм

________________
* Відповідає оригіналу. - Примітка "КОДЕКС".


За формулою (14) визначають середньоквадратичне відхилення

кгс/мм .

Межі довірчого інтервалу випадкової похибки обчислюють за формулою (19)

кгс/мм .

Значення знаходять за табл.10 або 11. при 0,95.

Перевіряють коефіцієнт варіації, для чого за формулою (27) знаходять його значення , і результат порівнюють із прийнятим коефіцієнтом.

Отриманий коефіцієнт варіації менше заданого, отже, визначено правильно.

Для оцінки належності різко виділяється (випадаючого) значення даному варіаційному ряду та прийняття рішення про виключення або залишення кгс/мм у складі ряду визначають середньоквадратичне відхилення без значення, що випадає

; (29)

кгс/мм .

Знаходять відношення різниці випадаючого значення та середньоарифметичного до середньоквадратичного відхилення:

; (30)

.

Отриманий результат порівнюють з , взятим з табл.16 або 17 для даної кількості зразків та прийнятої довірчої ймовірності .

Таблиця 16

Граничні значення при 21

.

Примітка. Величини, позначені зірочкою, належать новому варіаційному ряду без анормальних значень.

Якщо , то підозрюваний в анормальності результат може бути виключений, інакше він належить даному варіаційному ряду та його не виключають.

При 21 значення знаходять за табл.16.

Таблиця 17

Граничні значення при 21

де .

З табл.16 для 4 та 0,95 знаходять 1,46, тобто.

.

Значення отримане при випробуванні першого зразка, не є грубою похибкою і належить даному варіаційному ряду.

Отже, значення, отримані під час статистичної обробки результатів випробувань, є остаточними:

17,3 кгс/мм , 1,19 кгс/мм ; 0,95, 1,13 кгс/мм .

Приклад 2

При обробці результатів випробувань п'яти паяних зразків отримано наступний варіаційний ряд значень 18,7; 17,8; 17,1; 16,7; 16,2 кгс/мм .

Середньоарифметичне значення 17,3 кгс/мм .

Таблиця 18

За формулою (14) визначають середньоквадратичне відхилення

кгс/мм ,

за формулою (19) знаходять

кгс/мм .

Визначають за формулою (27) розрахунковий коефіцієнт варіації

.

розрахункове менше заданого, отже, визначено правильно.

Визначення анормального (випадаючого) результату у вибірці

кгс/мм ,

кгс/мм ,

навіщо за формулою (14) підраховують , причому 18,7 кгс/мм до уваги не беруть

кгс/мм .

За формулою (30) знаходимо

.

При табличному значенні 1,46

,

отже, значення отримане при випробуванні першого зразка, є грубою похибкою і може бути виключено з даного варіаційного ряду.

І тут обчислюють нові значення , і :

кгс/мм ;

кгс/мм ;

кгс/мм .

Записують остаточний результат випробувань:

17 кгс/мм , 0,68 кгс/мм , 0,95, 0,72 кгс/мм .