Комплексная оценка механических свойств материалов методом инструментального индентирования на базе измерительного комплекса УИМ-1

Комплексная оценка механических свойств материалов методом инструментального индентирования на базе измерительного комплекса УИМ-1 = UIM-1 Measuring Complex for Comprehensive Evaluation of Mechanical Properties of Materials by Instrumented Indentation / К. В. Пантелеев, А. П. Крень, В. А. Микитевич // Приборы и методы измерений. – 2026. – № 2. – С. 151-163.

Abstract

Традиционные разрушающие методы контроля механических свойств материалов требуют изготовления образцов, что исключает их применение для оценки готовых изделий. Актуальной задачей является развитие неразрушающих методов контроля, обеспечивающих достоверную оценку широкого спектра характеристик материалов. Целью работы было представление функциональных возможностей разработанного измерительного комплекса УИМ-1 для комплексного исследования механических свойств материалов методом инструментального индентирования. Метод основан на непрерывной регистрации диаграммы «контактное усилие – глубина внедрения». Комплекс оснащён приводом с нагрузкой до 2000 Н, тензометрическим датчиком силы (погрешность ≤ ± 1 %), фотоэлектрическим датчиком перемещения (разрешение 0,1 мкм). Реализованы методики согласно ISO 14577-1, СТБ 2495-2017, ГОСТ 22761-77, ГОСТ 22762-77. Анализ диаграммы индентирования позволяет определять твёрдость по Бринеллю и Роквеллу без оптического измерения отпечатка, модуль упругости (70–200 ГПа), предел прочности (380–1700 МПа), ползучесть, релаксацию, пластичность и коэффициент анизотропии. Комплекс УИМ-1 является универсальным инструментом неразрушающего контроля, обеспечивающим в рамках одного испытания получение комплекса механических характеристик материалов.

Abstract in another language

Traditional destructive methods for evaluating the mechanical properties of materials require the preparation of test specimens, which precludes their application for assessing finished products. Thus, the development of non-destructive testing that provide reliable evaluation of a wide range of properties is a relevant task. Aim of this work was to present the functional capabilities and confirm the effectiveness of the developed UIM-1 measuring system for comprehensive study of mechanical properties of materials using the instrumented indentation method. Method is based on the continuous recording of the "contact force – penetration depth" diagram. The system is equipped with an actuator providing a load of up to 2000 N, a strain gauge force sensor (error ≤ ±1 %), and a photoelectric displacement sensor (resolution 0.1 μm). The implemented measurement procedures comply with ISO 14577-1, STB 2495-2017, GOST 22761-77 and GOST 22762-77. Analysis of the indentation diagram allows determining Brinell and Rockwell hardness without optical measurement of the imprint, elastic modulus (70–200 GPa), ultimate tensile strength (380– 1700 MPa), creep, relaxation, plasticity and anisotropy coefficient. The UIM-1 system is a versatile nondestructive testing tool that provides a set of interrelated mechanical characteristics of materials within a single test.