Õpetus kutsekoolide jaoks. — M.: Mashinostroenie, 1990. — 256 lk.: ill. — ISBN 5-217-00830-X. Metallide ja sulamite tugevuse, plastilisuse teooria põhialused on esitatud juurdepääsetaval kujul. Arvesse võetakse seadet, tööpõhimõtet, testimiseks mõeldud instrumentide ja seadmete tööreegleid, vigade tuvastamist. Antakse mõõtetulemuste töötlemise matemaatilised alused. Käsiraamatut saab kasutada töötajate ettevalmistamisel tootmises. Ohutus, tuleohutus ja tööstuslik kanalisatsioon
Põhiline ohutusteave.
Tuleohutus.
Tööstuslik kanalisatsioon.
Materjali põhiomadused
Esialgsed metallmaterjalid. Põhiteave metallide ja sulamite tootmise kohta.
Metallide ja sulamite põhiomadused.
Mittemetallilised materjalid, nende omadused ja rakendused.
Elastse ja plastilise deformatsiooni ning murdumise teooria alused
Metallide ja sulamite üldomadused ja aatom-kristalliline struktuur.
Stressi-pingeseisundi mõiste.
Elastsed ja plastilised deformatsioonid.
Temperatuuri mõju metallide ja sulamite tugevusele ja plastilisusele.
Teave hävitamisprotsessi kohta.
Metallide ja sulamite mehaaniline testimine
Katsemeetodite klassifikatsioon.
staatilised testid.
Löögikatsed.
Väsimustestid.
Pikaajalise tugevuse ja roomamise testid.
Kõvaduse mõõtmine.
Seadmed ja instrumendid mehaaniliseks testimiseks
Mehaaniliste katsete seadmete ja instrumentide klassifikatsioon.
Masinate seade ja tööpõhimõte staatilisteks katseteks.
Põrutustestimise masinate seade ja tööpõhimõte.
Masinate seade ja tööpõhimõte korduvalt muutuvate koormuste jaoks (väsimustestid).
Masinate seade ja tööpõhimõte erikatseteks.
Instrumendid kõvaduse mõõtmiseks.
Katsetamisel kasutatud seadmed.
Mittepurustavad kontrollimeetodid. Definitsioon füüsikalised omadused metallid ja sulamid
Mittepurustavate katsemeetodite klassifikatsioon.
Metallide ja sulamite defektid, nende põhjused.
Termilised meetodid defektide tuvastamiseks.
Metallide ja sulamite faasimuutuste termiline analüüs.
Termiline analüüs kõrgetel temperatuuridel.
Termiline analüüs kl suured kiirused küte ja jahutamine.
Kalorimeetriline analüüs.
dilatomeetriline meetod.
magnetilised meetodid.
elektrilised meetodid.
Parameetriline pöörisvoolu meetod.
akustilised meetodid.
Kapillaaride kontrollimise meetodid.
Lekke tuvastamise meetodid.
Radiograafilised ja radioskoopilised meetodid.
Testid mitte metallmaterjalid
Testid ehitusmaterjalid ja tooted.
Tekstiilmaterjalide testimine.
Plastide testimine.
Spetsiaalsed testid
Katsed metallide töödeldavuse kohta lõikamise teel.
Tehnoloogilised testid.
Tööriistade testimine.
Põhiteave standardimise, metroloogia ja tootekvaliteedi kontrolli kohta
Riiklikud standardid ja metroloogia.
Standardimine ja toote kvaliteet.
Materjalide ja valmistoodete testimise standardid.
Nõuded katsekehadele ja katsetulemuste töötlemise meetodid
Proovid ja nendest katsekehade valmistamine.
Testitulemuste statistiline töötlemine.
Katsetulemuste registreerimine.
Bibliograafia
Tugevus on metalli võime seista vastu hävitamisele väliste koormuste mõjul. Metalli väärtuse insenerimaterjalina koos muude omadustega määrab tugevus.
Tugevuse väärtus näitab, kui palju jõudu on vaja molekulidevahelise sisemise sideme ületamiseks.
Metallide tõmbetugevuse testimine viiakse läbi erineva võimsusega spetsiaalsetel masinatel. Need masinad koosnevad laadimismehhanismist, mis tekitab jõu, venitab katsekeha ja näitab proovile rakendatud jõu suurust. Mehhanismiks on mehaaniline ja hüdrauliline toime.
Masinate võimsus on erinev ja ulatub 50 tonnini. 7 on kujutatud masina seadet, mis koosneb raamist 2 ja klambritest 4, millega katsenäidised 3 on kinnitatud.
Ülemine klamber fikseeritakse liikumatult raami sisse ja alumine klamber langeb testimise ajal spetsiaalse mehhanismi abil aeglaselt alla, venitades proovi.
Riis. 7. Metallide tõmbekatsed:
a - seade metallide pinge kontrollimiseks; b - tõmbekatse proovid: I - ümmargune, II - tasane
Prooviga katsetamisel ülekantavat koormust saab määrata seadme noole asukoha järgi mõõteskaalal 1.
Proove tuleks alati testida samadel tingimustel, et tulemusi oleks võimalik võrrelda. Seetõttu kehtestavad asjakohased standardid katsekehade teatud suurused.
Tõmbekatsete standardnäidised on ümarate ja lamedate sektsioonide proovid, mis on näidatud joonisel fig. 7b.
Lehtede, ribamaterjali jms katsetamisel kasutatakse lamedaid proove ja kui metallprofiil lubab, siis tehakse ümarad näidised.
Lõplik tugevus (σ b) on suurim pinge, mida materjal võib kogeda enne selle hävimist; metalli tõmbetugevus on võrdne katsekeha purunemise katsetamisel maksimaalse koormuse suhtega proovi esialgse ristlõike pindalaga, s.o.
σ b = P b / F 0 ,
kus R b - proovi purunemisele eelnev suurim koormus, kgf;
F 0 - proovi esialgne ristlõikepindala, mm 2.
Selleks, et ohutu töö masinate ja konstruktsioonide puhul on vajalik, et töötamise ajal ei ületaks materjalis esinevad pinged kehtestatud proportsionaalsuse piiri, st suurimat pinget, mille korral deformatsioone ei tekitata.
Mõnede metallide tõmbetugevus tõmbekatses, kgf / mm 2:
Plii 1.8
Alumiinium 8
Määramise meetodid mehaanilised omadused metallid jagunevad:
- staatiline, kui koormus kasvab aeglaselt ja sujuvalt (tõmbe-, surve-, painde-, väände-, kõvaduse testid);
- dünaamiline, kui koormus suureneb suur kiirus(löökpainde katsed);
- tsükliline, kui koormuse suurus ja suund muutub korduvalt (väsimustestid).
Tõmbekatse
Pinges katsetamisel määratakse tõmbetugevus (σ in), voolavuspiir (σ t), suhteline pikenemine (δ) ja suhteline kitsenemine (ψ). Katsed tehakse tõmbemasinatel, kasutades standardnäidiseid, mille ristlõikepindala on Fo ja tööpikkus (arvutuslik) lo. Katsete tulemusena saadakse tõmbediagramm (joon. 1). Abstsiss näitab deformatsiooni väärtust, ordinaat näitab proovile rakendatavat koormust.
Tõmbetugevus (σ in) on maksimaalne koormus, mida materjal võib kahjustamata taluda, võrreldes proovi esialgse ristlõike pindalaga (Pmax / Fo).
Riis. 1. Venitusdiagramm
Tuleb märkida, et venitamisel proov pikeneb ja selle ristlõige väheneb pidevalt. Tegelik pinge määratakse kindlaks, jagades teatud hetkel mõjuva koormuse pindalaga, mis proovil sellel hetkel on. Tõelisi pingeid igapäevapraktikas ei määrata, vaid kasutatakse tingimuslikke pingeid, eeldades, et näidise ristlõige Fo jääb muutumatuks.
Voolupiir (σ t) on koormus, mille juures toimub plastiline deformatsioon, mis on viidatud proovi esialgsele ristlõikepinnale (Pt / Fo). Tõmbekatsete ajal pole aga enamikul sulamitel diagrammidel saagikuse platood. Seetõttu määratakse tingimuslik voolavuspiir (σ 0,2) - pinge, mis vastab plastsele deformatsioonile 0,2%. Valitud väärtus 0,2% iseloomustab üsna täpselt üleminekut elastselt plastilistele deformatsioonidele.
Materjali omaduste hulka kuulub ka elastsuspiir (σ pr), mis tähendab pinget, mille juures plastne deformatsioon saavutab etteantud väärtuse. Tavaliselt kasutatakse jääkdeformatsiooni väärtusi 0,005; 0,02; 0,05%. Seega σ 0,05 \u003d Rpr / Fo (Rpr on koormus, mille juures jääkpikenemine on 0,05%).
Proportsionaalsuse piir σ pts = Rpts / Fo (Rpts on maksimaalne koormus, mille toimel Hooke'i seadus ikkagi täidetud).
Plastilisust iseloomustab suhteline pikenemine (δ) ja suhteline kitsenemine (ψ):
δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%
kus lk on proovi lõplik pikkus; lo ja Fo on proovi algpikkus ja ristlõikepindala; Fk on ristlõike pindala murdekohas.
Madala plastilisusega materjalide puhul tekitavad tõmbekatsed raskusi, kuna proovi paigaldamise ajal esinevad väikesed moonutused toovad kaasa olulise vea purunemiskoormuse määramisel. Selliste materjalidega tehakse tavaliselt paindekatse.
Kõvaduse test
Määrused:
Kõvadus - materjali võime seista vastu teise, tugevama keha - taandri - tungimisele sellesse. Materjali kõvadus määratakse Brinelli, Rockwelli, Vickersi, Shore'i meetoditega (joon. 2).
 |
 |
 |
| a | b | sisse |
Riis. 2. Skeemid kõvaduse määramiseks Brinelli (a), Rockwelli (b) ja Vickersi (c) järgi
Metalli kõvadust Brinelli järgi tähistavad tähed HB ja number. Kõvadusarvu teisendamiseks SI-süsteemi kasutatakse koefitsienti K = 9,8 106, millega Brinelli kõvaduse väärtus korrutatakse: HB = HB K, Pa.
Brinelli kõvaduse meetodit ei soovitata kasutada teraste puhul, mille kõvadus on üle HB 450, ja värviliste metallide puhul, mille kõvadus on üle 200 HB.
Erinevate materjalide puhul on leitud korrelatsioon tõmbetugevuse (MPa) ja kõvadusarvu HB vahel: σ in ≈ 3,4 HB - kuumvaltsitud süsinikteraste puhul; σ ≈ 4,5 HB - vasesulamite puhul, σ ≈ 3,5 HB - alumiiniumsulamite puhul.
Kõvaduse määramine Rockwelli meetodil toimub teemantkoonuse või teraskuuli metalli sissepressimisega. Rockwelli instrumendil on kolm skaalat – A, B, C. Teemantkoonust kasutatakse kõvade materjalide testimiseks (skaalad A ja C), kuuli kasutatakse pehmete materjalide testimiseks (skaala B). Sõltuvalt skaalast tähistatakse kõvadust tähtedega HRB, HRC, HRA ja seda väljendatakse eriühikutes.
Kõvaduse mõõtmisel Vickersi meetodil pressitakse metalli pinnale (lihvitakse või poleeritakse) tetraeedriline teemantpüramiid. Seda meetodit kasutatakse väikese paksusega osade ja õhukeste pinnakihtide kõvaduse määramiseks, millel on suur kõvadus (näiteks pärast nitridimist). Vickersi kõvadust nimetatakse HV-ks. HV kõvaduse arvu teisendamine SI süsteemiks toimub sarnaselt HB kõvaduse arvu translatsiooniga.
Kõvaduse mõõtmisel Shore'i meetodil kukub proovile, selle pinnaga risti, taandriga kuul, mille kõvadus määratakse palli tagasilöögi kõrgusega ja tähistatakse HS-ga.
Kuznetsovi-Herbert-Rehbinderi meetod - kõvadus määratakse pendli võnkumiste summutusajaga, mille toeks on uuritav metall.
Löögikatse
Löögitugevus iseloomustab materjali võimet taluda dünaamilisi koormusi ja sellest tulenevat kalduvust puruneda. Lööktestimiseks valmistatakse spetsiaalsed sälguga proovid, mis seejärel pendliga löögitestril hävitatakse (joonis 3). Pendli löögikatse skaalal määratakse hävitamisele kulunud töö K ja arvutatakse nende katsete tulemusel saadud peamine omadus - löögitugevus. See määratakse proovi hävitamise töö ja selle ristlõikepindala suhtega ja mõõdetakse MJ/m 2 .
Löögitugevuse tähistamiseks kasutatakse tähti KS ja lisatakse kolmas, mis näitab sälgu tüüpi proovil: U, V, T. KCU kirje tähendab U-sarnase sälguga proovi löögitugevust KCV. - V-kujulise sälguga ja KCT - sälgu põhja tekkinud praoga. Proovi purunemise töö löökkatsetuse käigus sisaldab kahte komponenti: pragude tekke töö (Az) ja pragude levimise töö (Ap).
Löögitugevuse määramine on eriti oluline madalatel temperatuuridel töötavate metallide puhul, millel on kalduvus külma rabedusele, st löögitugevuse vähenemisele koos töötemperatuuri langusega.
Riis. 3. Pendli löökkatseseadme ja löögiproovi skeem
Sälguga proovide löögitestimisel madalatel temperatuuridel määratakse külma rabeduse lävi, mis iseloomustab temperatuuri alandamise mõju materjali kalduvusele puruneda. Üleminekul plastiliselt haprale murdumisele täheldatakse temperatuurivahemikus löögitugevuse järsku langust, mida nimetatakse külma rabeduse temperatuuriläveks. Sel juhul muutub murru struktuur kiulisest matist (plastiline murd) kristalliliseks läikivaks (habras murd). Külma rabedusläve tähistatakse temperatuurivahemikuga (tw. - thr.) või ühe temperatuuriga t50, mille juures täheldatakse proovi purunemisel 50% kiulist komponenti või vähendatakse löögitugevuse väärtust poole võrra. .
Materjali sobivust antud temperatuuril töötamiseks hinnatakse temperatuuri viskoossusmarginaali järgi, mille määrab töötemperatuuri ja külmahapruse üleminekutemperatuuri vahe ning mida suurem see on, seda töökindlam on materjal.
Väsimuse test
Väsimus on materiaalsete kahjustuste järkjärguline kuhjumine korduvate vahelduvate pingete mõjul, mis põhjustab pragude ja luumurdude teket. Metalli väsimise põhjuseks on pingete koondumine selle üksikutesse mahtudesse (mittemetalliliste ja gaasiliste lisandite kogunemise kohtades, struktuurivigades). Metalli omadust taluda väsimust nimetatakse vastupidavuseks.
Väsimuskatsed tehakse ühes või mõlemas otsas fikseeritud pöörleva proovi korduva painutamise masinatel või tõmbe-surve või korduva keerdumise katsetamiseks mõeldud masinatel. Katsete tulemusena määratakse vastupidavuspiir, mis iseloomustab väsimusmaterjali vastupidavust.
Vastupidavuspiir on maksimaalne pinge, mille korral ei teki pärast põhilist laadimistsüklite arvu väsimustõrkeid.
Vastupidavuspiir on tähistatud σ R , kus R on tsükli asümmeetriategur.
Vastupidavuspiiri määramiseks testitakse vähemalt kümmet proovi. Iga proovi testitakse ainult ühel pingel kuni rikkeni või tsüklite baasarvuga. Tsüklite baasarv peab olema vähemalt 107 laadimist (terase puhul) ja 108 (värviliste metallide puhul).
Konstruktsiooni tugevuse oluline tunnus on vastupidavus tsüklilisele koormusele, mille all mõistetakse detaili tööaega esimese makroskoopilise 0,5–1 mm suuruse väsimusprao tekkimise hetkest kuni lõpliku rikkeni. Vastupidavus on eriti oluline toodete töökindluse seisukohalt, mille tõrgeteta töö tagatakse väsimuspragude varajase avastamise ja edasise arengu ennetamisega.
Metalle iseloomustab kõrge plastilisus, soojus- ja elektrijuhtivus. Neil on iseloomulik metalliline läige.
Umbes 80 D.I perioodilise süsteemi elemendil on metallide omadused. Mendelejev. Metallide, aga ka metallisulamite, eriti struktuursete puhul on suur tähtsus mehaanilistel omadustel, millest peamised on tugevus, plastilisus, kõvadus ja löögitugevus.
Välise koormuse mõjul tekivad tahkes kehas pinged ja deformatsioonid. viitab proovi esialgsele ristlõikepinnale.
Deformatsioon - see on tahke keha kuju ja mõõtmete muutumine välisjõudude mõjul või kehas toimuvate füüsikaliste protsesside tulemusena faasimuutuste, kokkutõmbumise jne käigus. Deformatsioon võib olla elastne(kaob peale mahalaadimist) ja plastist(säilitatakse pärast mahalaadimist). Üha suureneva koormuse korral läheb elastne deformatsioon reeglina plastiks ja seejärel proov hävib.
Sõltuvalt koormuse rakendamise meetodist jaotatakse metallide, sulamite ja muude materjalide mehaaniliste omaduste testimise meetodid staatilisteks, dünaamilisteks ja vahelduvateks.
Tugevus - metallide võime vastu pidada deformatsioonile või hävimisele staatiliste, dünaamiliste või vahelduvate koormuste mõjul. Metallide tugevust staatiliste koormuste all testitakse pinge, surve, painde ja väände suhtes. Purustustest on kohustuslik. Dünaamiliste koormuste tugevust hinnatakse spetsiifilise löögitugevuse ja vahelduva koormuse korral - väsimustugevuse järgi.
Tugevuse, elastsuse ja plastilisuse määramiseks testitakse ümmarguste või lamedate proovikehade kujul olevate metallide staatilist pinget. Katsed viiakse läbi tõmbekatse masinatel. Katsete tulemusena saadakse tõmbediagramm (joon. 3.1) . Selle diagrammi abstsissteljele on kantud pingeväärtused ja ordinaatteljel proovile rakendatud pingeväärtused.
Graafikult on näha, et olenemata sellest, kui väike on rakendatud pinge, põhjustab see deformatsiooni ning algdeformatsioonid on alati elastsed ja nende suurus on otseselt sõltuv pingest. Diagrammil näidatud kõveral (joonis 3.1) iseloomustab elastset deformatsiooni joon OA ja selle jätk.
Riis. 3.1. Deformatsioonikõver
punktist kõrgemal AGA rikutakse stressi ja pinge proportsionaalsust. Stress ei põhjusta mitte ainult elastset, vaid ka jääkplastset deformatsiooni. Selle väärtus on võrdne horisontaalse segmendiga katkendjoonest pideva kõverani.
Elastse deformatsiooni käigus välisjõu mõjul muutub kristallvõres aatomite vaheline kaugus. Koormuse eemaldamine kõrvaldab aatomitevahelise kauguse muutuse põhjustanud põhjuse, aatomid naasevad oma algsetele kohtadele ja deformatsioon kaob.
Plastiline deformatsioon on täiesti erinev, palju keerulisem protsess. Plastilise deformatsiooni käigus liigub üks kristalli osa teise suhtes. Kui koormus eemaldatakse, ei naase kristalli nihkunud osa oma vanasse kohta; deformatsioon jääb alles. Neid nihkeid leidub mikrostruktuuriuuringutes. Lisaks kaasneb plastilise deformatsiooniga mosaiikplokkide killustumine terade sees ning olulisel deformatsiooniastmel on märgatav ka terade kuju ja paiknemine ruumis ning terade vahele tekivad tühimikud (poorid) (mõnikord ka terade sees).
Esindatud sõltuvus OAB(vt joonis 3.1) väliselt rakendatud pinge ( σ ) ja sellest põhjustatud suhteline deformatsioon ( ε ) iseloomustab metallide mehaanilisi omadusi.
sirgjoone kalle OA näitab metalli kõvadus, või kirjeldus, kuidas väljastpoolt rakendatav koormus muudab aatomitevahelisi kaugusi, mis esimeses lähenduses iseloomustab aatomitevahelisi tõmbejõude;
sirge kaldenurga puutuja OA võrdeline elastsusmooduliga (E), mis on arvuliselt võrdne pinge jagamisega suhtelise elastse deformatsiooniga:
pinge, mida nimetatakse proportsionaalsuse piiriks ( σ pc) vastab plastse deformatsiooni ilmnemise hetkele. Mida täpsem on deformatsiooni mõõtmise meetod, seda madalam on punkt. AGA;
tehnilistes mõõtmistes karakteristiku nn voolavuspiir (σ 0,2). See on pinge, mis põhjustab jäävdeformatsiooni, mis on võrdne 0,2% proovi, toote pikkusest või muust suurusest;
maksimaalne pinge ( σ c) vastab pinges saavutatud maksimaalsele pingele ja seda nimetatakse ajutine vastupanu või tõmbetugevus .
Materjali tunnuseks on veel purunemisele eelnev plastilise deformatsiooni hulk, mida defineeritakse suhtelise pikkuse (või ristlõike) muutusena - nn. suhteline laiend (δ ) või suhteline ahenemine (ψ ), iseloomustavad need metalli elastsust. Kõveraalune ala OAB võrdeline tööga, mis tuleb metalli hävitamiseks kulutada. See näitaja on kindlaks määratud erinevatel viisidel(peamiselt sälgulise isendi lüües), iseloomustab viskoossus metallist.
Proovi venitamisel purunemiseni registreeritakse graafiliselt sõltuvused rakendatud jõu ja näidise pikenemise vahel (joonis 3.2), mille tulemusena saadakse nn deformatsioonidiagrammid.
Riis. 3.2. Diagramm "jõud (stress) - pikenemine"
Proovi deformatsioon sulami koormuse all on esmalt makroelastne ja seejärel liigub ebaühtlase koormuse korral järk-järgult ja erinevates terades plastiks, mis toimub nihkega vastavalt dislokatsioonimehhanismile. Dislokatsioonide kuhjumine deformatsiooni tagajärjel viib metalli tugevnemiseni, kuid märkimisväärse dislokatsioonitiheduse korral, eriti teatud piirkondades, on hävimiskeskused, mis lõppkokkuvõttes viib proovi kui terviku täieliku hävimiseni. .
Tõmbetugevust hinnatakse järgmiste omadustega:
1) tõmbetugevus;
2) proportsionaalsuse piir;
3) voolavuspiir;
4) elastsuse piir;
5) elastsusmoodul;
6) voolavuspiir;
7) venivus;
8) suhteline ühtlane pikenemine;
9) suhteline ahenemine pärast rebenemist.
Tõmbetugevus (ülimtugevus või tõmbetugevus) σ sisse, on maksimaalsele koormusele vastav pinge R B enne proovi hävitamist:
σ in \u003d P in / F 0,
See omadus on metallide puhul kohustuslik.
proportsionaalne piirang (σ hc) on tingimuslik stress R pc, millest algab kõrvalekalle silla proportsionaalsest sõltuvusest deformatsiooni ja koormuse vahel. See on võrdne:
σ pc \u003d R pc / F 0.
Väärtused σ PC mõõdetakse kgf / mm 2 või MPa .
Tootmisjõud (σ t) on pinge ( R t) mille juures proov deformeerub (voolab) ilma märgatava koormuse suurenemiseta. Arvutatakse järgmise valemi järgi:
σ t = R t / F 0 .
Elastne piirang (σ 0,05) - pinge, mille juures jääkpikenemine ulatub 0,05% -ni proovi tööosa lõigu pikkusest, mis on võrdne tensoanduri põhjaga. Elastne piirang σ 0,05 arvutatakse järgmise valemiga:
σ 0,05 = P 0,05 /F 0 .
Elastsusmoodul (E) – pinge suurenemise ja vastava pikenemise juurdekasvu suhe elastse deformatsiooni piires. See on võrdne:
E = Pl 0 / l vrd F 0 ,
kus ∆Р– koormuse juurdekasv; l 0 on valimi esialgne hinnanguline pikkus; l vrd on keskmine pikenemise juurdekasv; F 0 – esialgne ristlõikepindala.
Tootmisjõud
(tingimuslik)
- pinge, mille juures jääkvenivus ulatub 0,2% prooviosa pikkusest selle tööosal, mille pikenemist arvestatakse kindlaksmääratud karakteristiku määramisel.
Arvutatakse järgmise valemi järgi:
σ 0,2 = P 0,2 /F 0 .
Tingimuslik voolavuspiir määratakse ainult siis, kui tõmbediagrammil pole voolavuspiiri.
Suhteline laiend (pärast vaheaega) - üks materjalide plastilisuse omadusi, mis on võrdne proovi hinnangulise pikkuse juurdekasvu suhtega pärast hävitamist ( ma kuni) esialgse hinnangulise pikkuseni ( l 0) protsentides:
Suhteline ühtlane pikenemine (δ p)- proovi tööosa lõikude pikkuse juurdekasvu suhe pärast rebenemist katseeelsesse pikkusesse, väljendatuna protsentides.
Suhteline kokkutõmbumine pärast rebenemist (ψ ), samuti suhteline pikenemine – materjali plastilisuse tunnus. Määratletakse erinevuse suhtena F 0 ja miinimum ( F kuni) proovi ristlõikepindala pärast murdumist esialgse ristlõikepinnani ( F0), väljendatud protsentides:
Elastsus – metallide omadus taastada oma esialgne kuju pärast deformatsiooni põhjustavate välisjõudude eemaldamist. Elastsus on omadus, mis on plastilisuse vastand.
Väga sageli kasutavad nad tugevuse määramiseks lihtsat, mittepurustavat toodet (proovi), lihtsustatud meetodit - kõvaduse mõõtmist.
Under kõvadus materjali all mõistetakse vastupanuvõimet võõrkeha sissetungimisele, s.t tegelikult iseloomustab kõvadus ka vastupidavust deformatsioonile. Kõvaduse määramiseks on palju meetodeid. Kõige tavalisem on Brinelli meetod (joonis 3.3, a), olles katsekehas jõu mõjul R sisestatakse läbimõõduga pall D. Brinelli kõvadusarv (HB) on koormus ( R) jagatud jäljendi sfäärilise pinna pindalaga (läbimõõt d).
Riis. 3.3. Kõvaduse test:
a - Brinelli järgi; b - Rockwelli järgi; c - Vickersi sõnul
Kõvaduse mõõtmisel Vickersi meetod (joonis 3.3, b) surutakse sisse teemantpüramiid. Mõõtes trükise diagonaali ( d), hinnake materjali kõvadust (HV).
Kõvaduse mõõtmisel Rockwelli meetod (Joonis 3.3, c) Teemantkoonus (mõnikord väike teraskuul) toimib taandena. Kõvadusarv on taande sügavuse pöördväärtus ( h). Skaalat on kolm: A, B, C (tabel 3.1).
|
|
Pehmete materjalide puhul kasutatakse Brinelli ja Rockwell B meetodit ning kõvade materjalide puhul Rockwell C meetodit ning õhukeste kihtide (lehtede) puhul Rockwell A meetodit ja Vickersi meetodit. Kirjeldatud kõvaduse mõõtmise meetodid iseloomustavad sulami keskmist kõvadust. Sulami üksikute konstruktsioonikomponentide kõvaduse määramiseks on vaja deformatsioon järsult lokaliseerida, suruda teemantpüramiid väga väikese koormuse korral 100–400-kordse suurendusega õhukese lõigu teatud kohta. (1 kuni 100 gf), millele järgneb jäljendi diagonaali mõõtmine mikroskoobi all. Saadud omadus ( H) kutsutakse mikrokõvadus , ja iseloomustab teatud konstruktsioonikomponendi kõvadust.
Tabel 3.1 Rockwelli kõvaduse testi tingimused
|
Katsetingimused |
Nimetus t kõvadus |
|
|
R= 150 kgf |
||
|
Teemantkoonuse ja koormusega testimisel R= 60 kgf |
||
|
Kui teraskuul on sisse surutud ja laaditud R= 100 kgf |
HB väärtust mõõdetakse kgf / mm 2 (sel juhul ühikuid sageli ei näidata) või SI - MPa (1 kgf / mm 2 \u003d 10 MPa).
Viskoossus – metallide võime taluda löökkoormusi. Viskoossus on rabeduse vastandomadus. Paljud osad ei koge töötamise ajal mitte ainult staatilist koormust, vaid on allutatud ka šokk- (dünaamilistele) koormustele. Näiteks kogevad selliseid koormusi rööbaste ristmikel vedurite ja vagunite rattad.
Peamine dünaamilise testimise liik on sälkudega proovikehade löögikoormus paindetingimustes. Dünaamiline löökkoormus toimub pendli pearaamidele (joonis 3.4), samuti langeva koormuse abil. Sel juhul määratakse proovi deformeerimiseks ja hävitamiseks kulutatud töö.
Tavaliselt määratakse nendes katsetes välja konkreetne töö, mis kulub proovi deformatsioonile ja hävitamisele. See arvutatakse järgmise valemiga:
COP =K/ S 0 ,
kus KS- spetsiifiline töö; To- proovi deformatsiooni ja hävitamise kogutöö, J; S0- proovi ristlõige sälgu juures, m 2 või cm 2.
Riis. 3.4. Löögikatse pendli löögitestriga
Igat tüüpi proovide laiust mõõdetakse enne katsetamist. U- ja V-kujulise sälguga proovikehade kõrgus mõõdetakse enne katsetamist, T-sälguga pärast katsetamist. Vastavalt sellele tähistatakse murdude deformatsiooni spetsiifilist tööd KCU, KCV ja KST.
haprus nimetatakse madalatel temperatuuridel metallideks külm rabedus . Löögitugevuse väärtus on sel juhul oluliselt madalam kui toatemperatuuril.
Teine materjalide mehaaniliste omaduste tunnus on väsimustugevus. Mõned osad (võllid, ühendusvardad, vedrud, vedrud, siinid jne) kogevad töötamise ajal koormusi, mis on erineva suurusega või nii suuruse kui ka suuna (märk). Selliste vahelduvate (vibratsiooni)koormuste mõjul metall justkui väsib, selle tugevus väheneb ja detail hävib. Seda nähtust nimetatakse väsimus metall ja sellest tulenevad luumurrud - väsimus. Nende üksikasjade jaoks peate teadma vastupidavuse piir, need. suurima pinge väärtus, mida metall teatud arvu koormuse muutuste (tsüklite) korral võib purunemata taluda ( N).
Kulumiskindlus - metallide kulumiskindlus hõõrdeprotsesside tõttu. See on oluline omadus näiteks kontaktmaterjalide ja eriti elektrifitseeritud sõidukite voolukollektori kontaktjuhtme ja voolu koguvate elementide puhul. Kulumine seisneb üksikute osakeste hõõrdepinnast eraldumises ja selle määrab detaili geomeetriliste mõõtmete või massi muutus.
Väsimustugevus ja kulumiskindlus annavad kõige täielikuma pildi osade vastupidavusest konstruktsioonides ning sitkus iseloomustab nende osade töökindlust.
Keemiline testimine seisneb tavaliselt selles, et kvalitatiivse ja kvantitatiivse keemilise analüüsi standardmeetodid määravad kindlaks materjali koostise ja tuvastavad soovimatute ja lisandite olemasolu või puudumise. Sageli lisandub neile materjalide, eelkõige pinnakatete, korrosioonikindluse hindamine keemiliste reaktiivide toimel. Makrosöövitamisel allutatakse metallmaterjalide, eriti legeeritud teraste pinnale keemiliste lahuste selektiivne toime, et paljastada poorsus, segregatsioon, libisemisjooned, kandmised ja ka jäme struktuur. Väävli ja fosfori olemasolu paljudes sulamites saab tuvastada kontaktprintide abil, mille metallpind surutakse vastu sensibiliseeritud fotopaberit. Spetsiaalsete keemiliste lahuste abil hinnatakse materjalide vastuvõtlikkust hooajalisele pragunemisele. Sädemete test võimaldab kiiresti määrata uuritava terase tüübi.
Spekroskoopilise analüüsi meetodid on eriti väärtuslikud selle poolest, et need võimaldavad kiiresti kvalitatiivselt määrata väikese koguse lisandeid, mida teised ei suuda tuvastada. keemilised meetodid. Mitme kanaliga fotoelektrilised salvestusseadmed, nagu kvantomeetrid, polükromaatorid ja kvantisaatorid, analüüsivad automaatselt metalliproovi spektrit, mille järel näitab indikaatorseade iga olemasoleva metalli sisaldust.
mehaanilised meetodid.
Mehaaniline katsetamine viiakse tavaliselt läbi selleks, et määrata kindlaks materjali käitumine teatud pingeseisundis. Sellised testid annavad olulist teavet metalli tugevuse ja elastsuse kohta. Lisaks standardsed tüübid testide käigus saab kasutada spetsiaalselt loodud seadmeid, mis reprodutseerivad toote teatud spetsiifilisi töötingimusi. Mehaanilisi katseid saab läbi viia kas pingete järkjärgulise rakendamise (staatiline koormus) või löökkoormuse (dünaamiline koormus) tingimustes.
Pingete tüübid.
Vastavalt toime iseloomule jagunevad pinged tõmbe-, surve- ja nihkepingeteks. Väändemomendid põhjustavad erilisi nihkepingeid, paindemomendid aga tõmbe- ja survepingete kombinatsiooni (tavaliselt nihkejõu olemasolul). Kõik need erinevat tüüpi pingeid saab näites luua kasutades standardvarustus, mis võimaldab määrata maksimaalsed lubatud ja hävitavad pinged.
Tõmbekatsed.
See on üks levinumaid mehaaniliste testide liike. Hoolikalt ettevalmistatud proov asetatakse võimsa masina käepidemetesse, mis rakendavad sellele tõmbejõude. Igale tõmbepinge väärtusele vastav pikenemine registreeritakse. Nende andmete põhjal saab koostada pinge-deformatsiooni diagrammi. Väikeste pingete korral põhjustab antud pinge suurenemine ainult väikese deformatsiooni suurenemise, mis vastab metalli elastsele käitumisele. Pinge-deformatsioonijoone kalle on elastsusmooduli mõõt, kuni saavutatakse elastsuspiir. Elastsuspiirist kõrgemal algab metalli plastiline vool; venivus suureneb kiiresti, kuni materjal puruneb. Tõmbetugevus on maksimaalne pinge, mida metall katse ajal talub.
Löögikatse.
Üks olulisemaid dünaamilise testimise liike on löögitestid, mida tehakse pendliga löögitestitel, millel on sälgud või ilma. Vastavalt pendli massile, algkõrgusele ja tõstekõrgusele pärast proovi hävitamist arvutatakse vastav löögitöö (Charpy ja Izodi meetodid).
Väsimustestid.
Sellised katsed on suunatud metalli käitumise uurimisele tsüklilisel koormusel ja materjali väsimuspiiri määramisel, s.o. pinge, millest madalamal ei purune materjal pärast teatud laadimistsüklite arvu. Kõige sagedamini kasutatav paindeväsimuse katsemasin. Sel juhul mõjuvad silindrilise proovi välimised kiud tsükliliselt muutuvatele pingetele, mõnikord tõmbe-, mõnikord survejõule.
Süvajoonistustestid.
Näidis Lehtmetall kinnitatakse kahe rõnga vahele ja sellesse surutakse kuullöök. Sisenemise sügavus ja purunemiseni kuluv aeg on materjali plastilisuse näitajad.
Roomamise testid.
Sellistel katsetel koormuse pikaajalise rakendamise koosmõju ja kõrgendatud temperatuur materjalide plastilise käitumise kohta pingetel, mis ei ületa lühiajaliste katsetega määratud voolavuspiiri. Usaldusväärseid tulemusi on võimalik saada ainult seadmetega, mis kontrollivad täpselt proovi temperatuuri ja mõõdavad täpselt väga väikseid mõõtmete muutusi. Roomamistestide kestus on tavaliselt mitu tuhat tundi.
Kõvaduse määramine.
Kõvadust mõõdetakse kõige sagedamini Rockwelli ja Brinelli meetoditega, mille puhul on kõvaduse mõõdupuuks teatud kujuga "sisenemise" (tipu) süvendamise sügavus teadaoleva koormuse mõjul. Shori skleroskoopil määratakse kõvadus teatud kõrguselt proovi pinnale langeva teemantotsaga lööja tagasilöögi järgi. Kõvadus on väga hea näitaja metalli füüsikaline olek. Antud metalli kõvaduse järgi saab sageli kindlalt hinnata selle sisemist struktuuri. Kõvaduse testivad sageli osakonnad tehniline kontroll lavastustes. Juhtudel, kui üheks toiminguks on kuumtöötlus, on see sageli ette nähtud kõigi automaatliinilt väljuvate toodete kõvaduse täielikuks kontrolliks. Sellist kvaliteedikontrolli ei saa läbi viia teiste ülalkirjeldatud mehaaniliste katsemeetoditega.
Katkestustestid.
Sellistes katsetes murtakse kaelaga proov terava löögiga ja seejärel uuritakse luumurdu mikroskoobi all, paljastades poorid, kandmised, juuksepiirid, salgad ja segregatsioon. Sellised katsed võimaldavad ligikaudselt hinnata terase tera suurust, karastatud kihi paksust, karburiseerimise või dekarburiseerimise sügavust ja muid terase brutostruktuuri elemente.
Optilised ja füüsikalised meetodid.
Mikroskoopiline uurimine.
Metallurgilised ja (vähemal määral) polariseerivad mikroskoobid annavad sageli usaldusväärse ülevaate materjali kvaliteedist ja selle sobivusest kõnealuseks rakenduseks. Sel juhul on võimalik määrata struktuuriomadused, eelkõige terade suurus ja kuju, faasisuhted, hajutatud võõrmaterjalide olemasolu ja jaotus.
radiograafiline kontroll.
Tugev röntgen- või gammakiirgus suunatakse testitavale osale ühelt poolt ja salvestatakse teisel pool asuvale fotofilmile. Saadud variröntgen või gammagramm paljastab puudused, nagu poorid, segregatsioon ja praod. Kahes erinevas suunas kiiritades saab määrata defekti täpse asukoha. Seda meetodit kasutatakse sageli keevisõmbluste kvaliteedi kontrollimiseks.
Magnetpulberjuhtimine.
See juhtimismeetod sobib ainult ferromagnetiliste metallide – raud, nikkel, koobalt – ja nende sulamite puhul. Enamasti kasutatakse seda teraste puhul: teatud tüüpi pinna- ja sisedefekte saab tuvastada, kandes eelnevalt magnetiseeritud proovile magnetpulbrit.
Ultraheli juhtimine.
Kui metallisse saadetakse lühike ultraheliimpulss, peegeldub see osaliselt sisemisest defektist - praost või kandmisest. Peegeldunud ultrahelisignaalid salvestatakse vastuvõtva anduri abil, võimendatakse ja esitatakse elektroonilise ostsilloskoobi ekraanil. Nende pinnale jõudmise mõõdetud aja järgi saab arvutada defekti sügavuse, millest signaal peegeldus, kui on teada heli kiirus antud metallis. Juhtimine toimub väga kiiresti ja sageli pole vaja osa kasutusest kõrvaldada.
Spetsiaalsed meetodid.
On mitmeid spetsiaalseid kontrollimeetodeid, mille rakendatavus on piiratud. Nende hulka kuulub näiteks stetoskoobiga kuulamise meetod, mis põhineb materjali vibratsiooniomaduste muutumisel sisemiste defektide olemasolul. Mõnikord tehakse materjali summutusvõime määramiseks tsüklilisi viskoossuse katseid, s.t. selle võime neelata vibratsioone. Seda hinnatakse soojuseks muundatud tööga materjali mahuühiku kohta ühe täieliku pinge ümberpööramise tsükli jooksul. Vibratsioonile alluvate konstruktsioonide ja masinate projekteerimisega tegeleval inseneril on oluline teada ehitusmaterjalide summutusvõimet.
