"ГОСТ Р 71735-2024. Национальный стандарт Российской Федерации. Керамика. Спаи керамики с металлом. Методы испытания на механическую прочность"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 28.10.2024 N 1511-ст)

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" (АО "РНИИ "Электронстандарт")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 303 "Электронная компонентная база, материалы и оборудование"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2024 г. N 1511-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на керамику и спаи керамики с металлом, а также на керамические изделия (стержни, трубки, кольца, диски, пластины, выводы электрические), применяемые в электровакуумном производстве, и устанавливает методы испытания на механическую прочность.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.423 Государственная система обеспечения единства измерений. Секундомеры механические. Методы и средства поверки

ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 28840 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

ГОСТ Р 70658 Керамика вакуумплотная. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 70658.

4.1 Методы испытания на механическую прочность основаны на нагружении образца равномерно возрастающей нагрузкой и на измерении значения нагрузки, разрушающей образец.

По значению разрушающей нагрузки определяют предел прочности образца.

4.2 Методы испытания керамики, спаев керамики с металлом, а также керамических изделий должны соответствовать приведенным в таблице 1.

4.3 Испытание проводят в нормальных климатических условиях:

- температура воздуха - от 15 °C до 35 °C;

- относительная влажность воздуха - от 45% до 80%;

- атмосферное давление - от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт. ст.).

При температуре выше 30 °C относительная влажность не должна быть более 70%.

5.1 Для испытаний используют образцы керамики, спаев керамики с металлом, а также изделия (стержни, трубки, кольца, диски, пластины, подложки, выводы электрические).

5.1.1 Форма и размеры образцов из керамики и спаев керамики с металлом должны соответствовать приведенным на рисунках 1 и 2.

Примечание - В технически обоснованных случаях допускается применение образцов с размерами, отличными от приведенных в таблицах 2 и 3.

Примечание - .

5.1.2 На поверхности образцов не должно быть трещин, сколов, царапин, инородных включений и других дефектов, видимых невооруженным глазом.

5.1.3 Форма и размеры изделий (детали, сборочные единицы) должны соответствовать рабочим чертежам.

Примечания

1 Размеры стержней (трубок) должны удовлетворять соотношению

где l - длина стержня (трубки);

D - диаметр стержня, диаметр эквивалентной окружности стержня прямоугольного сечения, наружный диаметр трубки.

2 Размеры колец, дисков, пластин должны удовлетворять соотношению

где D_к.д - наружный диаметр кольца, диаметр диска (вписанной в пластину окружности);

h_к.д.п - толщина кольца, диска, пластин.

5.2 Испытания на механическую прочность керамики проводят не менее чем на десяти образцах; спаев керамики с металлом - не менее чем на пяти образцах.

5.3 Испытание на механическую прочность изделий проводят не менее чем на десяти изделиях от партии.

Если выпускаемая партия менее 100 шт., испытание проводят на 10% изделий от партии, но не менее чем на двух изделиях.

Для проведения испытаний следует применять:

- машину разрывную с наибольшей предельной нагрузкой 5000 Н (500 кгс) по ГОСТ 28840, допускается применение разрывных машин с другой предельной нагрузкой;

- устройство универсальное к разрывной машине, позволяющее проводить испытания образцов и изделий путем смены нажимных и опорных элементов, или любое другое устройство, обеспечивающее данные условия испытаний.

Радиус закругления рабочих частей призм должен быть не менее 1 мм;

- микрометр с ценой деления по ГОСТ 6507;

- штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм по ГОСТ 166;

- секундомер по ГОСТ 8.423.

7.1 Проводят подготовку разрывной машины к работе в соответствии с эксплуатационной документацией, прилагаемой к разрывной машине.

7.2 Устанавливают скорость возрастания нагрузки, равную 10 - 40 Н/с (1 - 4 кгс/с). Для этого лимб скорости перемещения захвата разрывной машины ставят в положение, при котором значение нагрузки на образец, равное 10 - 40 Н, достигается в течение 1 с при измерении по секундомеру.

Скорость возрастания нагрузки устанавливают один раз перед началом измерений на разрывной машине.

Примечание - Если шкала указателя силы разрывной машины проградуирована в килограмм-силе (кгс), то при измерении следует провести перерасчет в ньютоны (1 Н = 0,1 кгс).

8.1.1 При испытании образец располагают на двух опорных призмах (см. рисунки 3 и 4).

Нагрузку прикладывают к середине образца в одной точке (см. рисунок 3) либо в двух точках, расположенных симметрично середины образца (см. рисунок 4).

Примечание - При испытании образцов спаев керамики с металлом предпочтительно прикладывать нагрузку в двух точках.

8.1.2 Порядок определения предела прочности керамических образцов, образцов спаев керамики с металлом, стержней и трубок должен быть следующим:

- измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях диаметр (для образцов круглого сечения и трубок), а также внутренний диаметр трубок, ширину и толщину (для образцов прямоугольного сечения) в средней части образца с помощью штангенциркуля;

- кладут образец для испытаний на призмы приспособления разрывной машины;

- включают рабочий ход разрывной машины, нагружая образец равномерно возрастающей нагрузкой до его разрушения;

- отсчитывают значение разрушающей нагрузки по указателю разрушающего усилия разрывной машины с точностью до одного деления шкалы и записывают это значение;

- включают обратный ход разрывной машины, возвращая указатель усилия в исходное положение;

- удаляют разрушенный образец с нагружающего приспособления;

- повторяют операции, указанные в данном пункте, для каждого из образцов.

8.1.3 Вычисляют значения предела прочности каждого образца по следующим формулам:

- при одной сосредоточенной нагрузке (см. рисунок 3):

- при двух сосредоточенных нагрузках (см. рисунок 4):

для образца спая керамики с металлом (трубки)

где - предел прочности каждого образца, МПа ;

P_i - разрушающая нагрузка для каждого образца, Н;

D - диаметр стержня или наружный диаметр трубки, мм;

d - внутренний диаметр трубки, мм;

b - ширина стержня прямоугольного сечения, мм;

h - толщина стержня прямоугольного сечения, мм;

L - расстояние между опорами, мм. При испытании образцов (см. рисунки 1 и 2) расстояние между опорами равно 50 мм.

8.2.1 При испытании на изгиб кольцо располагают плоской поверхностью (торцом) на опорной призме приспособления так, чтобы кольцо свободно опиралось на нее. Нагрузку прикладывают к торцу кольца через нагружающую призму, перпендикулярную опорной (см. рисунок 5).

8.2.2 Порядок определения предела прочности кольца на изгиб должен быть следующим:

- измеряют толщину, наружный и внутренний диаметры кольца в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью штангенциркуля;

- устанавливают кольцо на опору нагружающего приспособления разрывной машины;

- включают рабочий ход разрывной машины, нагружая кольцо равномерно возрастающей нагрузкой до его разрушения;

- отсчитывают значение разрушающей нагрузки по указателю разрывной машины с точностью до одного деления и записывают его значение;

- включают обратный ход машины, возвращая указатель силы в исходное положение;

- удаляют разрушенное кольцо с нагружающего приспособления;

- повторяют операции, указанные в данном пункте, для каждого кольца.

8.2.3 Вычисляют значения предела прочности каждого кольца , МПа, по следующей формуле:

где P_i - разрушающая нагрузка для каждого кольца, Н;

K_к - коэффициент, вычисляемый по формуле

здесь D_к - наружный диаметр кольца, мм;

d_к - внутренний диаметр кольца, мм;

h_к - толщина кольца, мм.

8.3.1 При испытании на центрально-симметричный изгиб диск или пластину располагают на кольцевой опоре нагружающего приспособления так, чтобы изделие лежало на опоре и нагрузка через стержень приспособления прикладывалась к центру изделия (см. рисунок 6).

Конец стержня должен быть плоским диаметром d_с, равным от 1 до 2 мм.

8.3.2 Порядок определения предела прочности дисков и пластин на изгиб должен быть следующим:

- измеряют толщину диска (пластины) в центральной части с помощью микрометра;

- устанавливают диск (пластину) для испытания на опору нагружающего приспособления разрывной машины;

- включают рабочий ход разрывной машины, нагружая диск (пластину) равномерно возрастающей нагрузкой до его разрушения;

- отсчитывают значение разрушающей нагрузки по указателю усилия разрывной машины с точностью до одного деления шкалы и записывают это значение;

- включают обратный ход разрывной машины, возвращая указатель силы в исходное положение;

- удаляют разрушенное изделие с нагружающего приспособления;

- повторяют операции, указанные в данном пункте, для каждого диска (пластины).

8.3.3 Вычисляют значение предела прочности каждого диска (пластины) , МПа, по следующей формуле:

где k_д - множитель, значения которого приведены в таблице А.1 для различных диаметров опор, вычисляемый по формуле

здесь D_о - диаметр опоры, мм;

d_о - диаметр окружности, по которой распределена нагрузка, мм;

- коэффициент Пуассона, равный 0,33;

P_i - разрушающая нагрузка для каждого диска (пластины), Н;

h_д - толщина диска (пластины), мм.

8.4.1 При испытании вывод располагают на кольцевой опоре, который свободно опирается на нее (см. рисунок 7).

8.4.2 Порядок определения предела прочности вывода на срез должен быть следующим:

- измеряют диаметр стержня вывода и высоту спая с помощью штангенциркуля;

- устанавливают вывод для испытания на опору нагружающего устройства разрывной машины и присоединяют конец вывода со стороны опоры через захват к тяге разрывной машины;

- включают рабочий ход разрывной машины, нагружая вывод равномерно возрастающей нагрузкой до его разрушения;

- отсчитывают значение разрушающей нагрузки по указателю усилия разрывной машины и записывают это значение;

- включают обратный ход разрывной машины, возвращая указатель силы в исходное положение;

- повторяют операции, указанные в данном пункте, для каждого вывода.

Примечания

1 При испытании выводов (см. рисунок 7) с размерами, удовлетворяющими соотношению , разрушающее усилие может быть приложено к выводу сверху (метод выдавливания).

2 Если в процессе испытания разрушение происходит по стержню вывода, то результаты испытания считают недействительными и испытание повторяют.

8.4.3 Вычисляют значение предела прочности каждого вывода , МПа, по следующей формуле:

где P_i - разрушающая нагрузка для каждого вывода, Н;

D_в - диаметр стержня вывода, мм;

h_с - высота спая, мм.

9.1 Вычисляют среднее значение предела прочности одной партии образцов , МПа, по формуле

где - предел прочности каждого образца, МПа;

n - число испытаний.

9.2 Определяют доверительный интервал , в котором с вероятностью 0,95 находится среднее значение предела прочности образцов в партии. Для этого вычисляют половину доверительного интервала , МПа, по формуле

где t_0,95 - коэффициент, значение которого приведено в таблице Б.1;

S - оценка среднего квадратического отклонения результата измерения, МПа, вычисляемая по формуле

9.3 Вычисляют нижний предел , МПа, выше которого с вероятностью 0,95 находятся значения предела прочности не менее чем 95% образцов в испытуемой партии, по формуле

где K - коэффициент, значение которого приведено в таблице В.1.

Примечание - При контроле изделий допускается оценивать предел прочности , МПа, по формуле

где - среднее значение половины доверительного интервала, вычисляемое по формуле

9.4 Пример записи результатов испытания при числе испытанных образцов 10 шт. приведен в приложении Г.

Г.1 Дата испытания - ____________.

Стержень из керамики А-995.

Размер стержня 7 x 7 x 60, партия 43.

Нагрузка приложена в одной точке.