Keemiline testimine koosneb tavaliselt kvalitatiivse ja kvantitatiivse keemilise analüüsi standardmeetoditest, et määrata kindlaks materjali koostis ning teha kindlaks soovimatute ja lisandite olemasolu või puudumine. Sageli lisandub neile materjalide, eelkõige pinnakatete, korrosioonikindluse hindamine keemiliste reaktiivide toimel. Makrosöövitamisel pind metallmaterjalid, eriti legeeritud terased, puutuvad selektiivselt kokku keemiliste lahustega, 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 tüüpe mehaaniline katsetamine. 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.
Sellistes katsetes hinnatakse pikaajalise koormuse ja kõrgendatud temperatuuri koosmõju materjalide plastilisele käitumisele pingetel, mis ei ületa lühiajalistes katsetes 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 metalli füüsikalise oleku näitaja. 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.
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 maksimaalse koormuse suhtega katsekeha rebenemise suhtes esialgsesse pindala ristlõige näidis, st.
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
Arvutused ja tugevuskatsed masinaehituses METALLIDE MEHAANILISE TESTIMISE MEETODID
Väsimuse testimise meetodid
Tugevuse analüüs ja testimine masinas GOST 23026-78
hoone. Metallide mehaanilised meetodid ja GOST 2860-65
testimine. Väsimuskatse meetodid osades 6L ja 6.2
MKS 77.040.10 OKP 00 2500
dekreet Riigikomitee NSVL 30. novembri 1979 standardite nr 4146 järgi kehtestatakse kasutuselevõtu kuupäev
Kehtivusaeg eemaldati vastavalt riikidevahelise standardimis-, metroloogia- ja sertifitseerimisnõukogu protokollile nr 2-92 (IUS 2-93)
See standard kehtestab meetodid metallide ja sulamite proovide väsimuse kontrollimiseks:
pinges - kokkusurumine, painutamine ja vääne;
sümmeetriliste ja asümmeetriliste pinge- või deformatsioonitsüklitega, mis muutuvad konstantsete parameetritega lihtsa perioodilise seaduse järgi;
stressikontsentratsiooni olemasolul ja puudumisel;
normaalsel, kõrgel ja madalal temperatuuril;
agressiivse keskkonna olemasolul või puudumisel;
kõrge ja madala tsükliga elastsetes ja elastoplastilistes piirkondades.
Standardis kasutatud terminid, määratlused ja tähistused vastavad standardile GOST 23207-78.
Standard ei kehtesta spetsiaalseid katsemeetodeid proovide jaoks, mida kasutatakse kõrge pingega konstruktsioonide tugevuse testimisel.
Standardi jaotisi 2-4 ja lisa saab kasutada masina elementide ja konstruktsioonide väsimustestimiseks.
1. PROOVIVÕTUMEETODID
1.1. Metallide väsimuskatse tehakse I (joonis 1, tabel 1) ja II tüüpi ümmarguse lõigu (joonis 1, tabel 1) ja II (joonis 2, tabel 2) ning ristkülikukujuliste proovide puhul. tüübid III(joonis 3, tabel 3) ja IV (joonis 4, tabel 4).
Ametlik väljaanne
Kordustrükk keelatud
★
Väljaanne muudatusega nr 1, heaks kiidetud detsembris 1985 (IUS 3-86).
I proovitüübi tööosa
Tabel 1 mm
II proovitüübi tööosa
G-2
Laud 2mm
IV näidistüübi tööosa
Laud 4mm
1.2. Metalli tundlikkus pingekontsentratsioonile ja absoluutmõõtmete mõju määratakse kindlaks järgmiste tüüpide näidistel:
V - V-kujulise rõngakujulise sisselõikega (joon. 5, tabelid 5-8);
U näidistüübi tööosa
Tabel 5
|
Painutamisel |
|||||||
Tabel 6
|
Pinges-surumises |
|||||||
Tabel 7
|
Torsioon |
|||||||
Tabel 8
|
Pinges-surumises |
torsioon |
|||||||
VI - V-kujulise profiili sümmeetriliste külgmiste sälkudega (joonis 6, tabel 9);
VI näidistüübi tööosa
Tabel 9
VIII - ringikujulise profiiliga rõngakujulise allalõikega (joonis 8, tabel 11); VIII proovitüübi tööosa
|
Kasvamisel | ||||||
|
torsioon |
||||||
IX - kahe sümmeetriliselt paigutatud auguga (joonis 9, tabel 12);
IX proovitüübi tööosa
X - V-kujulise profiili sümmeetriliste külgmiste sälkudega (joonis 10, tabel 13).
Näidistüübi X tööosa
Proovikehade mõõtmed valitakse selliselt, et väsimusrikke sarnasuse parameeter
(L on proovi või selle suurenenud pingealaga külgneva osa töölõike ümbermõõt; G on esimese põhipinge suhteline gradient).
Pööramise, väändumise ja pingega painutamisel - I, II, V, VIII tüüpi proovikehade kokkusurumine
L w "d,
III, IV, VI tüüpi näidiste painutamisel ühes tasapinnas, samuti pinges - VI tüüpi näidiste kokkusurumine L = 2b;
pinges - III, IV, VII, IX, X tüüpi proovide kokkusurumine L = 2h.
1.3. Madala tsükliga väsimustesti jaoks kasutatakse II ja IV tüüpi näidiseid, kui ei esine paindumise ohtu.
Kasutada võib I ja III tüüpi proove.
1.4. Proovide tööosa tuleb teha täpsusega, mis ei ole madalam kui GOST 25347-82 7. klass.
1.5. Proovide tööosa pinna kareduse parameeter Ra peaks vastavalt standardile GOST 2789-73 olema 0,32-0,16 µm.
Pind peab olema puhas korrosioonist, räbudest, valukividest ja värvimuutustest jne. välja arvatud juhul, kui see on uuringu eesmärkidega ette nähtud.
1.6. Katsemasina käepidemete vaheline kaugus valitakse nii, et välistada näidise paindumine ja käepidemetes olevate jõudude mõju selle tööosa pingele.
1.7. Tühistamine, märgistamine ja proovide võtmine ei tohiks oluliselt mõjutada lähtematerjali väsimusomadusi. Proovi kuumutamine valmistamise ajal ei tohiks põhjustada metalli struktuurimuutusi ega füüsikalis-keemilisi muutusi; töötlemisvarud, režiimi parameetrid ja töötlemisjärjestus peaksid minimeerima töökõvenemist ja välistama proovide kohaliku ülekuumenemise jahvatamise ajal, samuti praod ja muud defektid. Viimase kiibi eemaldamine tööosast ja näidiste peadest tehakse proovi ühest paigaldusest; proovide külgpindadelt ja sälkude servad tuleb eemaldada. Toorikud on välja lõigatud kohtadest, millel on toodete makrostruktuuri ja pingeseisundi suhtes teatud orientatsioon.
1.8. Kavandatavas katseseerias peaks sama tüüpi metallidest proovide valmistamise tehnoloogia olema sama.
1.9. Valmistatud näidiste tööosa mõõtmete mõõtmine enne katsetamist ei tohiks selle pinda kahjustada.
1.10. Proovi tööosa mõõdetakse veaga, mis ei ületa 0,01 mm.
2.1. Väsimuskatsemasinad peavad võimaldama proovide laadimist vastavalt ühele või mitmele joonisel fig. 11-16. Väsimuskatsemasinad, mis pakuvad ka statistilist tõmbekatset, peavad vastama GOST 1497-84 nõuetele.
2. SEADMED
Puhas painutamine I, II, V, VIII tüüpi näidiste pöörlemisel
Põikpainutus I, II, V, VHI tüüpi proovikehade pöörlemisel konsoolkoormusel
Puhas painutamine I-VIII tüüpi näidiste ühel tasapinnal
Näidistööosa
Põikpainutamine ühes Korduv-muutuv venitus
I-VIII tüüpi proovide tasapind I-X tüüpi proovide kokkusurumine
konsoolkoormuse all
Töötav osa
| Näidis |
Jama. 14 Kurat. viisteist
I, II, U, VIII tüüpi näidiste korduv muutuv torsioon
2.2. Kogu laadimisviga proovide testimise protsessis sõltub masina tüübist ja laadimise sagedusest ning ei tohiks ületada vahemikus 0,2-1,0 igast laadimisvahemikust protsendina mõõdetud väärtusest:
± 2% - juures /< 0,5 Гц;
± 3% - 0,5 juures
± 5% - sagedusel /> 50 Hz.
Katsetamisel hüdrauliliste pulsatsiooni- ja resonantsmasinatega ilma tensomeetrilise jõu mõõtmiseta iga koormusvahemiku vahemikus 0–0,2 ei tohiks koormuse mõõtmise viga ületada ± 5% määratud pingetest.
2.3. Viga deformatsioonide mõõtmisel, säilitamisel ja registreerimisel madala tsükliga katsete ajal ei tohiks ületada ± 3% mõõdetud väärtusest vahemikus 0,2–1,0 igast koormusvahemikust.
2.4. Koormuste ja deformatsioonide mõõtmise, hooldamise ja registreerimise absoluutne viga iga vahemiku vahemikus 0-0,2 ei tohiks ületada absoluutseid vigu selle koormusvahemiku alguses.
2.5. Koormused (pehme koormuse korral) või deformatsioonid (kõva koormuse korral) peaksid vastama 0,2–0,8 kohaldatavast mõõtevahemikust.
2.6. Madala tsükliga pinge või surve ja pinge - kokkusurumise katsetamisel ei tohiks proovi täiendavad paindedeformatsioonid, mis tulenevad koormuse kõrvalekaldest, ületada 5% tõmbe- või survedeformatsioonidest.
2.7. Madala tsükliga väsimuse testimisel tuleks tagada pidev mõõtmine, samuti proovi tööosa deformatsiooniprotsessi pidev või perioodiline registreerimine.
2.8. Katseseadmeid on lubatud kalibreerida staatilistes tingimustes (sh koormuse kõrvalekaldumine) vea dünaamilise komponendi hindamisega arvutus- või kaudmeetodil.
3. TESTIMINE
3.1. Proovide testimisel on lubatud pehme ja kõva laadimine.
3.2. Kavandatava katseseeria raames laaditakse kõik näidised ühtemoodi ja testitakse sama tüüpi masinatega.
3.3. Proove testitakse pidevalt kuni etteantud suurusega pragu tekkeni, täieliku hävimiseni või kuni tsüklite baasarvuni.
Katsetes on lubatud teha vaheaegu, võttes arvesse nende läbiviimise tingimusi ja pauside mõju kohustuslikku hindamist katsetulemustele.
(Muudetud väljaanne, rev. nr 1).
3.4. Proovide testimise käigus kontrollitakse etteantud koormuste (deformatsioonide) stabiilsust.
3.5. Sarja identseid proove testitakse asümmeetriliste tsüklitega:
või kõigi näidiste puhul samade tsükli keskmiste pingete (deformatsioonide) juures;
või kõigi proovide sama tsükli asümmeetria koefitsiendiga.
3.6. Vastupidavuse jaotuskõvera joonistamiseks ja vastupidavuse logaritmi keskmise väärtuse ja standardhälbe hindamiseks antud pingetasemel testitakse vähemalt 10 identse proovi seeriat kuni täieliku hävimiseni või makropragude tekkeni.
3.7. Suure tsükli väsimuse testid
3.7.1. Peamised murdumiskriteeriumid vastupidavuspiiride määramisel ja väsimuskõverate koostamisel on täielik hävimine või etteantud suurusega makropragude ilmnemine.
3.7.2. Väsimuskõvera joonistamiseks ja vastupidavuse piiri määramiseks, mis vastab 50% tõrke tõenäosusele, testitakse vähemalt 15 identset proovi.
Pingevahemikus 0,95-1,05 alates vastupidavuspiirist, mis vastab tõrketõenäosusele 50%, tuleks testida vähemalt kolme proovi, kusjuures vähemalt pooled neist ei tohiks enne katsebaasi ebaõnnestuda.
3.7.3. Vastupidavuspiiride määramise katsebaas on aktsepteeritud:
10 10 6 tsüklit - metallide ja sulamite jaoks, mille väsimuskõveral on peaaegu horisontaalne osa;
100 10 6 tsüklit - kergsulamite ja muude metallide ja sulamite puhul, mille väsimuskõverate ordinaadid vähenevad pidevalt kogu pikkuses koos tsüklite arvu suurenemisega.
Võrdluskatsete puhul on vastupidavuse piiride määramise aluseks vastavalt 3 10^ ja 10 10^ tsüklit.
3.7.4. Väsimuskõverate perekonna koostamiseks vastavalt rikete tõenäosuse parameetrile, väsimuspiiri jaotuskõvera koostamiseks, väsimuspiiri keskmise väärtuse ja standardhälbe hindamiseks testitakse vähemalt 10 identset proovi seeriat iga 4-6 pinge juures. tasemed.
3.7.5. 10 kuni 300 Hz ei reguleerita tsüklite sagedust, kui katsed viiakse läbi tavalistes atmosfääritingimustes (vastavalt standardile GOST 15150-69) ja kui proovi tööosa temperatuur ei ole testimise ajal kõrgem kui 50 ° C.
Madalsulavate ja muude sulamite proovide jaoks, mis näitavad muutusi mehaanilised omadused kuni temperatuurini 50 °C määratakse lubatud katsetemperatuur eraldi.
3.8. Madala tsükli väsimustestid (vastupidavus kuni 5 1 (I tsükkel *)
3.8.1. Katsetamise ajal on koormuse peamine tüüp pinge - kokkusurumine.
3.8.2. Katsesageduste ülemine tase on piiratud väärtustega, mis välistavad proovi isekuumenemise kergsulamite puhul üle 50 °C ja teraste puhul üle 100 °C.
Kõikidel juhtudel märgitakse katsetulemuste esitamisel tsüklite sagedus.
Deformatsioonidiagrammide registreerimiseks on katse ajal lubatud lülituda madalamatele sagedustele, mis vastavad tsükliliste pingete ja deformatsioonide mõõtmise ja salvestamise instrumentide nõutavale lahutusvõimele ja täpsusele.
3.8.3 II ja IV tüüpi näidiste tõmbe-kokkusurumise katsetamisel tuleb deformatsioone mõõta pikisuunas.
I ja III tüüpi näidiste katsetamisel on lubatud mõõta deformatsioone põikisuunas.
Märge. Põiksuunalise deformatsiooni ligikaudseks teisendamiseks pikisuunaliseks kasutatakse valemit
E prod - ^ (e y) popper ^ (E p) popper '
kus (Ey) poper on põikisuunalise deformatsiooni elastne komponent;
(Ep) poper – põiktüve plastiline komponent.
3.9. Testid kõrgel ja madalal temperatuuril
3.9.1. Katsed kõrgendatud ja madalatel temperatuuridel viiakse läbi sama tüüpi deformatsioonide ja samade proovidega kui normaaltemperatuuril.
* Tsüklite arv 5 ■ 10 4 on madala ja kõrge tsükli väsimuse tingimuslik piir. See väärtus plastilise terase ja sulamite puhul iseloomustab keskmist tsüklite arvu tsoonis, mis on üleminekul elastselt plastiliselt elastselt tsüklilisele deformatsioonile. Väga plastiliste sulamite puhul nihkub üleminekutsoon suurema vastupidavuse, rabedate sulamite puhul väiksemate suunas.
3.9.3. Proovide katsetemperatuuri kontrollitakse vastavalt proovi ja ahju ruumi temperatuuride erinevuse dünaamilise kalibreerimise andmetele. Temperatuuri kalibreerimine viiakse läbi, võttes arvesse katse kestuse mõju. Kalibreerimisel kinnitatakse proovile termopaarid.
3.9.4. Termopaarid kontrollitakse nii enne testimist kui ka pärast seda vastavalt standardile GOST 8.338-2002. Kui testitakse enam kui 10 7 tsüklit alustel, tehakse lisaks termopaaride vahekontrollid.
3.9.5. Temperatuuri ebaühtlane jaotus tööosa pikkuses II ja IV tüüpi siledate proovide katsetamisel ei tohiks ületada 1% määratud katsetemperatuuri 10 mm kohta. I, III tüüpi siledate proovide ja pingekontsentraatoritega proovide testimisel reguleeritakse temperatuurijaotuse ebaühtlust proovi minimaalsest lõigust ± 5 mm kaugusel. Hälve seatud temperatuurist ei tohiks ületada 2%.
3.9.6. Katse ajal ei tohiks proovi tööosa lubatud temperatuurihälbed ° C-des ületada:
kuni 600 kaasa arvatud........±6;
St. 601 kuni 900"............±8;
» 901 » 1200 »...±12.
3.9.7. Proovid laaditakse pärast püsiolekut termiline režiim süsteem "prooviahju", kui proovi määratud temperatuur on saavutatud.
3.9.8. Katsealus on aktsepteeritud vastavalt käesoleva standardi punktile 3.7.3.
3.9.9. Tulemuste võrreldavuse huvides tehakse antud prooviseeria katseid sama sageduse ja alusega, kui katsete eesmärk ei ole koormussageduse mõju uurimine. Katseprotokollid näitavad mitte ainult läbitud tsüklite arvu, vaid ka iga proovi testimise koguaega.
3.10. Testid agressiivses keskkonnas
3.10.1. Katsed agressiivses keskkonnas viiakse läbi sama tüüpi deformatsioonidega ja samade proovidega kui agressiivse keskkonna puudumisel. Proovide rühma samaaegne testimine on lubatud, registreerides iga proovide hävitamise hetke.
3.10.2. Proov peab olema pidevalt agressiivses gaasi- või vedelikukeskkonnas.
3.10.3. Agressiivses keskkonnas testimisel tuleb tagada agressiivse keskkonna parameetrite stabiilsus ja selle koostoime proovipinnaga. Nõuded agressiivse keskkonna koostise seire sagedusele määratakse keskkonna koostise ja uuringu eesmärkidega.
3.10.4. Tulemuste võrreldavuse huvides tehakse antud prooviseeria katseid sama sageduse ja alusega, kui katsete eesmärk ei ole koormussageduse mõju uurimine.
3.9-3.9.9, 3.10-3.10.4. (lisatud täiendavalt, muudatus nr 1).
4. TULEMUSTE TÖÖTLEMINE
4.1. Väsimustestide tulemuste põhjal tehakse järgmist:
väsimuskõvera koostamine ja 50% rikke tõenäosusele vastava vastupidavuspiiri määramine;
piiravate pingete ja piiravate amplituudide diagrammide koostamine;
väsimuskõvera loomine madala tsükliga piirkonnas;
elasts-plastiliste deformatsiooniskeemide koostamine ja nende parameetrite määramine;
väsimuskõverate koostamine rikke tõenäosuse parameetri järgi;
vastupidavuspiiri määramine antud murdumise tõenäosuse tasemel;
vastupidavuse logaritmi keskmise väärtuse ja standardhälbe määramine antud pinge- või deformatsioonitasemel;
kestvuspiiri keskmise väärtuse ja standardhälbe määramine.
Need metallide väsimuskindluse karakteristikud määratakse makropragude arengu ja (või) täieliku hävimise erinevateks etappideks.
4.2. Kõrge tsükliga väsimustesti tulemuste töötlemine
4.2.1. Proovi iga katse algandmed ja tulemused kantakse katseprotokolli (lisad 1 ja 2) ning identse proovi seeria testimise tulemused - koondkatseprotokolli (lisad 3 ja 4).
4.2.2. Väsimuskõverad joonistatakse poollogaritmilistes koordinaatides (o max ; lgN või o a; lg/V) või topeltlogaritmilistes koordinaatides (lg o max ; lg/V või lg o a; lg/V).
4.2.3. Asümmeetriliste tsüklite väsimuskõverad koostatakse identsete katsekehade seeria jaoks, mida on testitud samade keskmiste pingete või samade asümmeetriategurite juures.
4.2.4. Piiratud koguse proovide katsete tulemustel põhinevad väsimuskõverad (punkt 3.7.2) koostatakse katsetulemuste graafilise interpoleerimise meetodil või vähimruutude meetodil.
4.2.5. Vastupidavuse ja vastupidavuse piiride jaotuskõverate joonistamiseks, keskmiste väärtuste ja standardhälbete hindamiseks, samuti väsimuskõverate perekonna koostamiseks vastavalt rikete tõenäosuse parameetrile töödeldakse katsetulemusi statistiliselt (lisad 5-7 ).
4.2.6. Lõplike pingete ja amplituudide diagrammid koostatakse väsimuskõverate perekonna abil, mis on saadud iga seeria vähemalt kolme või nelja identse näidise erinevate keskmiste pingete või pingetsükli asümmeetriategurite testimise tulemuste põhjal.
4.3. Madala tsükli väsimustesti tulemuste töötlemine
4.3.1. Tulemuste töötlemine toimub vastavalt punktile 4.2.4.
4.3.2. Iga proovi lähteandmed ja katsetulemused märgitakse katseprotokolli ning identsete proovide seeria katsetulemused märgitakse koondkatseprotokolli (lisad 8 ja 9).
4.3.3. Vastavalt jäiga koormuse all tehtud proovide katsetulemustele koostatakse väsimuskõverad topeltlogaritmilistes koordinaatides (joonis 17):
kogudeformatsiooni E amplituud ja - tsüklite arv enne prao tekkimist NT või kuni N hävimiseni;
plastilise deformatsiooni amplituud r ra - tsüklite arv, mis vastab poolele tsüklite arvust enne prao tekkimist N T või enne hävimist N.
Märkused:
1. Plastilise deformatsiooni amplituudiks E pa määratakse pool elastoplastilise hüstereesi silmuse laiusest r p või määratud summaarse deformatsiooni amplituudi ja mõõdetud koormuse, vastava pinge ja mooduli alusel määratud elastse deformatsiooni amplituudi vahel. materjali elastsusest.
2. Plastilise deformatsiooni amplituud Epa poolele tsüklite arvule vastavate tsüklite korral enne pragude tekkimist või enne tõrget määratakse amplituudi väärtuste interpoleerimise teel eelnevalt valitud tsüklite arvu lähedal. oodatud neile.
Väsimuskõverad kõva koormuse korral Väsimuskõverad pehme koormuse korral
Che R t - 17 Kurat. kaheksateist
4.3.4. Pehme koormuse all tehtud katsete tulemuste kohaselt ehitavad nad:
väsimuskõver poollogaritmilistes või topeltlogaritmilistes koordinaatides: pinge amplituud o a - tsüklite arv enne prao tekkimist N T või enne hävimist N (joon. 18);
plastiliste deformatsioonide amplituudi (pool hüstereesisilmuse laiust) r sõltuvust koormuse pooltsüklite arvust K pingeamplituudi parameetri järgi valitud pingetsükli asümmeetriakordaja juures (joon. 19).
Plastiliste deformatsioonide amplituudi sõltuvus koormuse pooltsüklite arvust
a - tsükliliselt pehmeneva materjali jaoks; b tsükliliselt stabiliseeritud materjali puhul; c - tsükliliselt kõveneva materjali jaoks
PROTOKOLL
näidistestimine (lisa koondprotokollile nr __)
Testi eesmärk_
Masin: tüüp_, №_
Tsükli pinged:
maksimum_, keskmine_, amplituud_
Koormused (jaotuste arv koormusskaalal):
maksimum_, keskmine_, amplituud_
Seadmete näidud, mis registreerivad koormuse telje või proovi väljavoolu:
testi alguses
testi lõpus
Lõpetatud tsüklite arv_
Laadimissagedus_
Hävitamise kriteerium_
Katsed viis läbi _
labori juhataja _
proovi testimine (lisa koondprotokollile nr _)
Testi eesmärk_
Näidis: kood_, põikmõõtmed_
Masin: tüüp_, №_
Tsükli kõverus:
maksimum_, keskmine_, amplituud_
Jaotuste arv deformatsiooninäidikul: maksimaalne_
keskmine_, amplituud_
Koormuse teljelisust registreerivate instrumentide näidud:_
seade #1_, seade #2_, seade #3
Arvesti näidud (kuupäev ja kellaaeg):
testi alguses
testi lõpus
Lõpetatud tsüklite arv_
Laadimissagedus_
Hävitamise kriteerium_
Testid läbi viidud
Labori juhataja
Testimise eesmärk___
Materjal:
mark ja seisukord
kiu suund_
Katsetingimused:
laadimise tüüp_
testibaas__
laadimissagedus_
Hävitamise kriteerium_
Näidiste tüüp ja nende ristlõike nimimõõtmed
Pinna seisukord_
Testimasin:
Testi kuupäev:
esimese proovi testimise algus_, testimise lõpp
viimane proov_
Labori juhataja
Testimise eesmärk___
Materjal:
mark ja seisukord
kiu suund_
tooriku tüüp (keerulise kujuga, on lisatud näidislõikeplaan)
Katsetingimused:
deformatsiooni tüüp_
katsebaas___
laadimissagedus_
Ebaõnnestumise kriteeriumid_
proovi tüüp ja ristlõike nimimõõtmed_
pinna seisukord_
Testimasin:
Testi kuupäev:
esimese proovi testimise algus_, viimase proovi testimise lõpp
Vastutab selle prooviseeria testimise eest
Labori juhataja
VASTUPIDAVUSE JAOTUSKÕVERA KONSTRUKTSIOON NING VASTUPIDAVUSE LOGARIIDI KESKMISE VÄÄRTUSE JA RMS HÄLBE HINDAMINE
N proovist koosneva seeria katsetulemused konstantsel pingetasemel on järjestatud vastupidavuse suurendamise järjekorras variatsiooniseeriasse
N l Tabelis on näitena toodud sarnased read alumiiniumisulami klassi B95 näidiste jaoks, mida on testitud konsooli painutamisel pöörlemisega kuni täieliku hävimiseni kuuel pingetasemel. üks. Vastupidavuse jaotuskõverad (P-N) kantakse tõenäosuspaberile, mis vastab logaritmilisele normaal- või muule jaotusseadusele. Abstsissteljele kantakse proovide vastupidavuse väärtused N ja ordinaatteljel proovide hävimise tõenäosuse väärtused (kumulatiivsed sagedused), mis on arvutatud valemiga. p i - 0,5 p ' kus i on variatsioonirea valimi number; n on testitud proovide arv. Kui kõik seeria proovid ei ebaõnnestunud vaadeldaval pingetasemel, siis ainult jaotuskõvera alumine osa ehitatakse üles baasvastupidavuseni. Logaritmiliselt normaalsel tõenäosuspaberil olev joonis näitab PN jaotuskõverate perekonda, mis on koostatud vastavalt tabelis toodud andmetele. üks. Tabel 1 Tsüklite arvu variatsioonirida enne sulami klassi B95 proovide hävitamist umbes takh, kgf / mm 2 (MPa) * Proove ei hävitata. B95 klassi sulamist valmistatud proovikehade vastupidavuse jaotuskõverad 10*2 3 8 6810 s 2 38 6810 e 2 38 6810 9 2 3 8 6810 e N 1 - max \u003d 33 kgf / mm 2 (330 MPa); 2- a max \u003d 28,5 kgf / mm 2 (285 MPa); 3- a max \u003d 25,4 kgf / mm 2 (254 MPa); 4- a max \u003d 22,8 kgf / mm 2 (228 MPa); 5- a max \u003d 21 kgf / mm 2 (210 MPa); 6-a max \u003d 19 kgf / mm 2 (190 MPa) Vastupidavuse logaritmi a keskmise väärtuse ja standardhälbe o hindamine viiakse läbi pingetasemete puhul, mille korral kõik seeria proovid ebaõnnestusid. Valimi keskmine väärtus lg N ja proovide vastupidavuse logaritmi standardhälve (S lg d,) arvutatakse valemitega: Tabelis. Näitena on tabelis 2 toodud lg N ja 5j g d arvutamine V95 klassi sulami proovide puhul, mida on testitud pingega max = 28,5 kgf/mm 2 (285 MPa) (vt tabel 1). tabel 2 X (lg ^) 2 \u003d 526,70. 526,70 - ^ ■ 10524,75 Proovide seeria maht n arvutatakse valemiga n>^-Z\_o-A 2 2 kus y on variatsioonikordaja x = lg/V; D a ja D a - suhtelised piirvead usalduse tõenäosusele P - 1- a keskmise väärtuse ja standardhälbe hindamisel vastavalt x = lg / V; a on esimest tüüpi vea tõenäosus; Z | _ ja - normaliseeritud normaaljaotuse kvantiil, vastav tõenäosus Р = 1 - τ 2 2 (enamkasutatavate kvantiilide väärtused on toodud tabelis 3). Veaväärtused valitakse vahemikus D a = 0,02-0,10 ja D a = 0,1-0,5, esimest tüüpi vea a tõenäosuseks võetakse 0,05-0,1. Tabel 3 VÄSIMUSKÕVERATE PEREKONNA KONSTRUKTSIOON RIKKUMISE TÕENÄOSUSE PARAMEETRI järgi Väsimuskõverate perekonna ülesehitamiseks on soovitatav läbi viia testid nelja kuni kuue stressitasemega. Minimaalne tase tuleks valida nii, et ligikaudu 5–15% sellel pingetasemel testitud proovidest ebaõnnestub enne tsüklite baasarvu. Järgmisel (kasvavas järjekorras) stressitasemel peaks 40–60% proovidest ebaõnnestuma. Maksimaalne pingetase valitakse, võttes arvesse väsimuskõvera vasaku haru pikkuse nõuet (N > 5 ■ 10 4 tsüklit). Ülejäänud tasemed jaotuvad ühtlaselt maksimaalse ja minimaalse stressitaseme vahel. Iga pingetaseme katsetulemused on järjestatud variatsiooniridadesse, mille alusel ehitatakse P-N koordinaatidesse vastupidavuse jaotuskõverate perekond (lisa 7). Määratakse rikketõenäosuse väärtused ja elujaotuse kõverate põhjal koostatakse võrdse tõenäosusega väsimuskõverate perekond. Joonisel on toodud sulami klassi B95 näidiste väsimuskõverad rikke tõenäosuse P = 0,5 korral; 0,10; 0,01, ehitatud graafikute alusel. Väsimuskõverate perekonna koostamiseks vajalik minimaalne proovide arv määratakse sõltuvalt usalduse tõenäosusest P l \u003d 1-a ja piiravast suhtelisest veast A p, kui arvutatakse valemi alusel antud tõenäosuse P vastupidavuspiir. ■ Zj-a ■ f(r) , kus y on vastupidavuspiiri variatsioonikoefitsient; Normaliseeritud normaaljaotuse Z-kvantiil; Ф (р) on funktsioon, mis sõltub tõenäosusest, mille jaoks vastupidavuspiir määratakse. Selle funktsiooni statistilise modelleerimise meetodil leitud väärtused on toodud tabelis. Sulami klassi B95 katsekehade väsimuskõverad KESTUVUSPIIRANGU JAOTUSKÕVERA KONSTRUKTSIOON NING SELLE KESKMISE VÄÄRTUSE JA STANDARDHÄLBE HINDAMINE Vastupidavuspiiri jaotuskõvera joonistamiseks testitakse proove kuuel pingetasemel. Kõrgeim pingetase valitakse nii, et kõik selle pingega proovid ei vasta tsüklite baasarvule. Maksimaalse pinge väärtus (1,3-1,5) võetakse P-0,5 vastupidavuspiiri väärtusest. Ülejäänud viis taset on jaotatud nii, et umbes 50% hävib keskmisel tasemel, 70% -80% ja vähemalt 90% kahel kõrgel tasemel ning mitte rohkem kui 10% ja 20% -30% kahel tasemel. madalad tasemed. Pingete väärtus vastavalt etteantud purunemise tõenäosusele valitakse sarnaste materjalide kohta olemasolevate andmete analüüsi või eelkatsete põhjal. Pärast testimist esitatakse tulemused variatsiooniridadena, mille alusel koostatakse eluigade jaotuskõverad vastavalt lisas 5 kirjeldatud meetodile. Eluea jaotuskõverate põhjal koostatakse väsimuskõverate perekond mitmete rikete tõenäosuste jaoks (lisa 8). Selleks on soovitav kasutada tõenäosusi 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 ja 0,99. Nendest väsimuskõveratest määratakse vastavad vastupidavuse piirväärtused. Rikke tõenäosuse vastupidavuspiir P = 0,01 leitakse vastava väsimuskõvera graafilise ekstrapoleerimisega tsüklite baasarvule. Vastupidavuspiiride leitud väärtused kantakse graafikule koos koordinaatidega: rikke tõenäosus normaaljaotusele vastaval skaalal - vastupidavuse piirväärtus kgf/mm 2 (MPa). Läbi konstrueeritud punktide tõmmatakse joon, mis on vastupidavuspiiri jaotusfunktsiooni graafiline hinnang. Vastupidavuspiiri variatsioonivahemik on jagatud 8-12 intervalliks, kestvuspiiri keskmised väärtused ja selle standardhälve määratakse valemitega: X AR g st th. ; kus R on vastupidavuspiiri keskmine väärtus; S„ - vastupidavuspiiri standardhälve; Std - kestvuspiiri väärtus intervalli keskel; I - intervallide arv; A Pi – tõenäosuse juurdekasv ühe intervalli piires. Näiteks vastavalt tabelis esitatud konsooli painutamise katsete tulemustele 100 alumiiniumisulami klassi AB prooviga. 1, koostage 5 ■ 10 7 baastsükli kestvuspiiride jaotusfunktsioon ning määrake keskmine väärtus ja standardhälve. Variatsiooniridade (tabel 1) alusel koostatakse eluigade jaotuskõverad (joonis 1). AB klassi sulamist näidiste vastupidavusväärtused Tabel 1 umbes takh, kgf / mm 2 (MPa) * Proove ei hävitata. Vastupidavuse jaotuskõverate (joonis 1) horisontaalsete lõigete tegemine tõenäosustasemetele Р=0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (või 1,10, 30 , 50, 70, 90, 99%), leidke vastavad 99 vastupidavus etteantud pingeväärtustel, mille alusel koostatakse väsimuskõverad vastavalt rikete tõenäosuse parameetrile (joonis 2). Vastupidavuse jaotuskõverad AB-klassi sulamist valmistatud proovide jaoks 1 - kast, \u003d 16,5 kgf / mm 2 (165 MPa); 2 - = 13,5 kgf / mm 2 (135 MPa); 3- a max \u003d 12,5 kgf / mm 2 (125 MPa); 4- a max \u003d 12,0 kgf / mm 2 (120 MPa); 5- kast = 11,5 kgf / mm 2 (115 MPa); 6- = 11,0 kgf / mm 2 (110 MPa) Väsimuskõverad AB-klassi sulamiproovide jaoks erinevate luumurdude tõenäosustega 1 - P = 1%; 2- P = 10%; 3-P = 30%; 4-P = 50%; 5-P = 70%; 6-P = 90%; 7- P = 99% Graafikutelt (joonis 2) on võetud vastupidavuspiiride väärtused 5 x 10 7 tsükli baasil. Vastupidavuspiiride väärtused on toodud tabelis. 2. Vastavalt tabelis toodud tulemustele. 2, koostage vastupidavuse jaotuse kõver (joonis 3). tabel 2 AB-klassi sulamist (baas 5–10 7 tsüklit) proovide piiratud vastupidavuse piiride väärtused AB-klassi sulamist pärit proovide piiratud vastupidavuse piiri jaotuskõver (alus 5–10 7 tsüklit) Vastupidavuspiiri keskmise väärtuse ja selle standardhälbe määramiseks jagatakse vastupidavuspiiri varieeruvus 10 intervalliks 0,5 kgf / mm 2 (5 MPa). Nende karakteristikute arvutamine vastavalt ülaltoodud valemitele on esitatud tabelis. 3. Väsimuspiiri jaotuskõvera koostamiseks vajalik väsimuskatsete hulk määratakse 6. liites oleva valemiga. Tabel 3 AB-klassi sulami proovide piiratud vastupidavuse piiri keskmise väärtuse ja standardhälbe arvutamine intervallide piirid, Intervalli keskpunkt Tõenäosuste tähendus (4_l) ,■ ■ O.! [(h_1> ,■ - 4_ll 2 (a /, kgf / mm 2 (MPa) intervalli piiridel 12,106 kgf / mm 2 (121,06 MPa); ^ D P i [(st_ 1) g - - o_ 1] 2 = 0,851; Sn \u003d ^Gp5G \u003d 0,922 kgf / mm 2 (9,22 MPa) PROTOKOLL nr. näidistestimine (lisa koondprotokollile nr. Testi eesmärk_ Näidis: šifr materjal_ kõvadus_ Masin: tüüp Tsükli pinged: maksimum_ Tsükli koolutused: maksimum_ keskmine _ Arvesti näidud (kuupäev ja kellaaeg): testi alguses testi lõpus põiki mõõtmed Kuumtöötlus_ Mikrokõvadus_ Registreerimisskaala: deformatsioon (mm/%) koormus (mm/MN)_ miinimum amplituud minimaalne amplituud Läbitud tsüklite arv enne mikroprao tekkimist pikkusega Enne tõrget läbitud tsüklite arv Laadimissagedus_ Arvesti näit vahetuse alguses vahetuse lõpus Valimi läbitud tsüklite arv (aeg) vahetuse kohta Allkiri ja kuupäev andis vahetuse üle kes üle võttis Märge Testid tehtud_ Labori juhataja KONSOLIDEERITUD PROTOKOLL nr_ Testimise eesmärk___ Materjal: mark ja seisukord kiu suund_ tooriku tüüp (keerulise kujuga, on lisatud näidislõikeplaan) Mehaanilised omadused_ Katsetingimused: laadimise tüüp_ laadimise tüüp_ testi temperatuur_ laadimissagedus_ proovi tüüp ja ristlõike nimimõõtmed pinna seisukord_ Testimasin: Testi kuupäev: esimese proovi testimise algus_ viimase proovi testimise lõpp Vastutab selle prooviseeria testimise eest Labori juhataja Jõudude mõjul on metall võimeline muutma oma kuju ja mõõtmeid, st deformeeruma. Riis. 2. Varraste deformatsioonide tüübid: a - venitamine; b - kokkusurumine; sisse- painutada; G- torsioon; d- viil Deformatsioonid võib olla elastne ja plastik (jääk). Elastsed deformatsioonid kaovad pärast koormuse eemaldamist, plastilised deformatsioonid aga jäävad. Deformatsioonide suurus sõltub mõjuvate jõudude väärtusest ja tüübid - jõudude rakendamise suunast. Kõige levinumad on järgmised Peamised deformatsioonitüübid: pinge, kokkusurumine, painutamine, keeramine ja lõigatud. Praktikas läbib metall sõltuvalt rakendatavatest jõududest üht või mitut tüüpi deformatsiooni. Konstruktsioonide, osade, tööriistade valmistamiseks metalli valimisel lähtutakse selle mehaanilistest omadustest. mehaanilised omadused
nimetatakse omaduste kogumiks, mis iseloomustavad metallide võimet jõudude rakendamisel deformatsioonile vastu pidada. Mehaanilised omadused on tugevus, elastsus, plastilisus, kõvadus, sitkus, väsimustugevus (vastupidavus) ja teised.Metalli mehaaniliste omaduste määramiseks katsetatakse seda laborites spetsiaalsetel masinatel. Metallide tõmbekatsed. Metallide tõmbekatse võimaldab määrata metallide olulisemad mehaanilised omadused: tugevus, elastsus ja plastilisus (joon. 3). Riis. 3. Metallide venitamise skeem: a - plastik; b - habras Tugevus- metallide võime vastu seista hävitamisele väliste koormuste mõjul. Elastsus- metallide võime taastada oma algne kuju ja mõõtmed pärast nende muutumist põhjustanud koormuste lõppemist. Plastilisus
- metallide võime muuta oma kuju ja suurust pöördumatult ilma koormuste mõjul kokku varisemata. Plastilisuse vastandomadus on rabedus. On teada, et metallvardale rakendatav koormus põhjustab selles tõmbepingeid, mis on defineeritud kui koormuse suhe varda ristlõikepindalasse σ =
P/F ,
kus σ - pinge, Pa; F- ristlõike pindala, m 2. Metallide tugevuse ja elastsuse võrdlus viiakse läbi piirpingete suuruse järgi. Tavaliselt määratakse tugevus tõmbetugevus, mis võrdub varda hävimise põhjustanud maksimaalse (maksimaalse) koormuse ja selle esialgse ristlõike pindala suhtega: σ AT\u003d Pmax / F umbes F umbes- varda esialgse ristlõike pindala, m 2. Tõmbetugevus, mida nimetatakse ka tõmbetugevuseks, on kõige olulisem omadus. Kui pinged tootes, konstruktsioonis või tööriistas ületavad tõmbetugevust, siis need hävivad. Hinnatakse elastsust elastsuse piir, mis võrdub maksimaalse koormuse suhtega, mis ei põhjusta varda jääkdeformatsioone, ja selle esialgse ristlõike pindala σ y \u003d Rup / Fo ,
kus Rup- suurim koormus, mis ei põhjusta jääkdeformatsioone, N. Kui osade pinged ületavad elastsuspiiri, muudavad need oma kuju ja suurust, millel võivad olla katastroofilised tagajärjed. Metallide plastilisust iseloomustab suhteline pikenemine ja suhteline põiksuunaline ahenemine. Suhteline pikenemine on varda pikkuse suurenemise suhe pärast rebenemist selle algse pikkusega: ι - ι 0
δ
= ──────100
kus ι 0 - proovi esialgne pikkus, mm; ι on proovi pikkus pärast purunemist, mm; ι - ι 0 =۵
ι - absoluutne pikenemine, mm. Suhteline ahenemine on varda ristlõikepinna vähenemise suhe pärast rebenemist selle ristlõike algpinnaga: Ψ = ────── 100 kus F umbes- varda esialgne ristlõikepindala; F- varda ristlõikepindala pärast purunemist, mm 2; F o-F = 5F- absoluutne kitsenemine, mm 2. Mida suurem on suhtelise pikenemise ja kokkutõmbumise väärtus, seda plastilisem on metall. Habraste metallide puhul on need väärtused ebaolulised või võrdsed nulliga. Metalli rabedus on negatiivne omadus ja elastsus on positiivne. Metallide tõmbekatse tehakse tõmbekatsemasinatel, mis võimaldavad rakendada staatilise, s.o. pidev või järk-järgult suurenev koormus. Hapraid metalle (malm, karastatud teras jne), mis töötavad painutamisel, testitakse mitte ainult pinges, vaid ka painutamises. Sel juhul määratakse lõplik paindetugevus (σ IZG) vastavate valemite järgi. Katsed viiakse läbi tõmbekatse masinatel, millel on selleks spetsiaalsed seadmed kahe toe kujul, millele proov asetatakse. Proovi keskel tekib ühtlaselt kasvav koormus kuni selle hävimiseni. Paindetugevuse piir on painutustöödel töötavate konstruktsioonide metallide kõige olulisem omadus. Paindekatset rakendatakse enamiku laevaehitusmetallide puhul. Metallide kõvaduse testimine. kõvadus
on metalli võime seista vastu teise kõvema materjali sissetungimisele. Praegu kasutatakse metallide kõvaduse testimiseks mitmesuguseid meetodeid. Levinuimad meetodid on, kus staatilise koormuse toimel pressitakse metalli sisse spetsiaalne ots-sisestus (kuul, koonus või püramiid). Need meetodid on nimetatud nende autorite järgi: Brinell, Rockwell ja Vickers. Kõvadus määratakse ka palli löögiga (Poldi meetod) ja ründaja elastse tagasilöögi meetodiga (Shori meetod). Ligikaudu saab kõvadust hinnata ka kirjutusmasina, keskstantsi, peitli ja muude lõikeriistade poolt jäetud süvendite järgi. Kõvadust hinnatakse otsiku või lõikeriistade poolt metallile jäetud jälje sügavuse järgi. Mida suurem on jäljendi sügavus sama koormuse korral sama suurusega implanteeritud materjalile, seda madalam on kõvadus ja vastupidi. Testides metalli kõvadust, saate lihtsalt ja kiiresti määrata selle mehaanilised omadused mitte ainult laborites, vaid ka tootmises. Kõvaduse järgi saab ligikaudselt hinnata ka muid metallide mehaanilisi omadusi: tugevust, kulumiskindlust jne, aga ka töödeldavust. Mida kõvem metall, seda raskem on seda töödelda. Sõltuvalt kõvadusest valitakse metallid teatud osade, konstruktsioonide ja tööriistade valmistamiseks. Mõelge metallide kõvaduse testimise kõige tavalisematele meetoditele. Brinelli meetod seisneb staatilise koormuse mõjul 2,5 läbimõõduga teraskuuli proovipinnale surumises; 5 või 10 mm. Brinelli kõvadust väljendatakse HB kõvaduse numbrites (H - kõvadus, B - Brinell). Brinelli kõvaduse test tehakse instrumentidega, kasutades lamedaid või ümaraid näidiseid ja osi. Täpsete tulemuste saamiseks peab proovide pind olema rooste-, katlakivi-, mõlkide jms vaba. Rockwelli meetod seisneb teemantkoonuse või karastatud teraskuuli läbimõõduga 1,59 mm pressimises staatilise koormuse toimel testitava metalli pinnale. Rockwelli seadmetes (kõvadusmõõturid) määratakse kõvaduse arv erinevalt Brinelli seadmetest otse indikaatorskaalal. Rockwelli kõvaduse numbritel pole mõõtmeid ja neid tähistatakse sümboliga HR (H - kõvadus, R - Rockwell). Sümbolile lisatakse kõvadust mõõdetud indikaatorskaala tähistus (A, B või C) ja vastav kõvaduse arvväärtus. Rockwelli meetodiga saab testida pehmeid ja kõvasid metalle, aga ka valmistooteid, kuna otsast saadavad jäljed on tühised. Test võtab vähe aega (mitte rohkem kui 50 s), ei nõua mõõtmisi; näidud loetakse otse indikaatorskaalalt. Vickersi meetod seisneb tetraeedrilise teemantpüramiidi pressimises staatilise koormuse toimel testitava metalli pinnale. Poldi meetod seisneb teraskuuli pressimises dünaamilise (löök)koormuse mõjul testitava metalli ja võrdlusnäidise pinnale. Vastavalt trükiste pindalade või läbimõõtude suhtele määratakse metalli kõvadus tabelitest arvutades. See on seda väiksem, seda suurem on taane katsemetallil võrreldes võrdlusproovi taandega ja vastupidi. Metallide löögitugevuse katsetamine. löökpillid
viskoossus(dünaamiline tugevus) on metallide võime taluda lööki (dünaamilisi) koormusi. Paljud masinaosad, konstruktsioonid ja tööriistad kogevad töö ajal löökkoormust. Näiteks puutuvad laevakonstruktsioonid kokku lainetele, jääle jne. Seetõttu tuleb nende valmistamisel seda kõige olulisemat omadust arvesse võtta. Metalle, mis löökkoormuse all kergesti purunevad, nimetatakse habras. Need ei sobi löökkoormuse all töötavate osade valmistamiseks. viskoosne nimetatakse metallideks, mis lagunevad märkimisväärse löögikoormuse ja oluliste plastiliste deformatsioonide korral. Metallide löökkatseid tehakse mehhanismidega, mida nimetatakse pendli löökkatsekehadeks. See seisneb proovi koprapendli löökmurdumises (painutamises) ja proovi hävitamisele kulunud töö arvutamises. Pendel tõstetakse teatud kõrgusele N. Sellelt kõrguselt langeb see vabalt, hävitab proovi ja tõuseb uuesti teatud kõrgusele. h. Tööd tehtud isendi purustamiseks A \u003d P (H–h) või A = Pv(cosβ - cosα), kus R- pendli raskusjõud (kaal), N; H on pendli kõrgus enne kokkupõrget, m; h- pendli kõrgus pärast kokkupõrget, m; l- pendli pikkus, m Metalli löögitugevus määratakse konkreetse löögitugevuse väärtusega a H, võrdne proovi hävitamiseks kulutatud töö ja selle ristlõike pindala suhtega hävitamise kohas: a H = A/F kus AGA- proovi hävitamisele kulunud töö, J; F- proovi ristlõikepindala hävimiskohas, m 2 . Kaasaegsel pendlilöögiajamil on skaala, mis on gradueeritud otse tööühikutes. Kui tõstame pendli teatud kõrgusele H, siis näitab nool pendli energiavaru enne kokkupõrget RNsisse džauli. Pärast proovi hävitamist tõuseb pendel teatud kõrgusele h, sel ajal näitab nool pendli energiavaru Ph peale tabamust. Nii et sitkus ja H =(pH - Ph) / F. Löögitugevus ei sõltu ainult metalli tüübist, vaid ka selle temperatuurist, keemilisest koostisest, struktuurist jne. Näiteks võib kahel erineva struktuuriga terase sordil olla täiesti erinevad löögitugevuse väärtused, kuid peaaegu samad muud mehaanilised omadused. Metallide väsimustugevuse (vastupidavuse) testimine. Paljud masinate ja mehhanismide osad, mõned konstruktsioonid ja tööriistad on töötamise ajal allutatud muutuvatele koormustele, s.t. muutuvad samaaegselt nii väärtuse, suuna kui ka väärtuse ja suuna muutumisel. Näiteks laevakered, masinaosad (võllid, teljed, ühendusvardad, väntvõllid) on allutatud sellistele koormustele. Pikaajalise muutuva koormusega kokkupuute tagajärjel metalli tugevus väheneb ja detail, konstruktsioon või tööriist hävib. Metalli hävimine toimub sageli pingetel, mis on palju väiksemad kui tõmbetugevus ja mõnikord isegi väiksemad kui voolavuspiir. Nimetatakse metallide võimet seista vastu väsimuskahjustusele väsimusjõud (vastupidavus). Selle indikaator on väsimuse (vastupidavuse) piir, mis määratakse spetsiaalsete masinatega testimise käigus. Katsed tehakse muutuva painde, tõmbe-surve ja väände jaoks. Kõige sagedamini kasutatav meetod on paindekatse pöörlemise ajal (joonis 4). Sel juhul kinnitatakse proovi üks ots padrunisse ja teisest otsast riputatakse koorem läbi kuullaagri. Pöörlemise ajal kogevad proovi välimised kiud vaheldumisi tõmbe- ja survejõude. Teatud arvu muutuste (tsüklite) saavutamisel proov hävitatakse. Tsüklite arvu määrab masinale paigaldatud loendur. Riis. 4. Proovi väsimustugevuse testimise skeem: 1 -
masina padrun; 2 - proov; Hõõrdelaager väsimuse piir metallid on maksimaalne pinge, mille juures proov suudab siiski vastu pidada piiramatul arvul tsükleid ilma purunemata. Väsimuspiirid tähendavad: painutamisel - σ -1; pinges-surumises - σ- 1 p ; torsiooniga - τ -1. Väsimuspiiri ja tõmbetugevuse vahel on ligikaudne seos: σ -1 == 0,47σ tolli; σ -1p =
0,32σ tolli; τ -1 \u003d 0,22σ tolli. Väsimustugevus sõltub muutuvate pingete väärtusest, detailide pindade seisundist ja muudest teguritest. Seda tuleks arvestada näiteks kiirlaevade, ülehelikiirusega lennukite, kosmoselaevade, võimsate turbiinide loomisel, mis kogevad töö käigus muutuvaid koormusi. Rasketes tingimustes töötavaid metalle testitakse kõrgendatud ja madalatel temperatuuridel, korrosiooni tingimustes, hõõrdumise ajal jne. Tehnoloogilised omadused iseloomustavad metallide võimet järele anda tehnoloogilisele töötlemisele, mille eesmärk on anda metallidele teatud kuju, suurused ja omadused. Nende hulka kuuluvad: valuomadused, tempermalmistavus, keevitatavus, karastatavus, töödeldavus jne. Metalli käitumine töötlemisel määratakse tehnoloogiliste proovidega. Tehnoloogilisi proove kasutatakse peamiselt materjali sobivuse kindlakstegemiseks konkreetse töötlemismeetodi jaoks. Tehnoloogiliste katsete tulemusi hinnatakse pinna testijärgse seisundi järgi (pole pragusid, rebendeid, purunemisi). Kõige tavalisemad on järgmised tehnoloogilised näidised: painutamiseks külmas ja kuumutatud olekus; painutamiseks ja ekstrusiooniks; mustandil; torude jaotamiseks ja kokkusurumiseks; säde. To füüsikalised omadused metallid ja sulamid hõlmavad järgmist: tihedus, sulamistemperatuur, soojusjuhtivus, elektrijuhtivus, soojuspaisumine, erisoojusmaht ja magnetiseeritavus (tabel 1). Keemilised omadused- metallide ja sulamite vastupidavus keskkonnamõjudele, mis avaldub mitmel erineval kujul. Atmosfääri hapniku ja niiskuse mõjul korrodeeruvad metallid: malm ja terasrooste; pronks on kaetud rohelise vaskoksiidi kihiga; teras oksüdeerub ilma kaitsva atmosfäärita ahjudes kuumutamisel, muutudes katlakiviks ja lahustub väävelhappes. Metalle ja sulameid, mis on kõrgel kuumutustemperatuuril oksüdatsioonikindlad, nimetatakse kuumakindlateks või katlakivikindlateks. Neid kasutatakse selliste osade valmistamiseks nagu sisepõlemismootorite ventiilid jne. Kuld, hõbe ja roostevaba teras on korrosioonile nõrgalt vastuvõtlikud. Masinate valmistamise materjalide valimisel tuleb ennekõike arvestada selle mehaanilisi omadusi. Need omadused hõlmavad järgmist: tugevus, elastsus, plastilisus, löögitugevus, kõvadus ja vastupidavus. Nende omaduste järgi on võimalik läbi viia erinevate sulamite võrdlev hindamine, samuti kontrollida nende kvaliteeti toodete valmistamisel. Mehaanilised omadused määratakse mehaaniliste katsete tulemuste põhjal. Sulamid läbivad mehaanilised katsed pinge, kõvaduse ja löögitugevuse osas. Keevisliiteid testitakse pinge, löögitugevuse, painde või lameduse suhtes. Mehaanilise testimise käigus avaldatakse sulamid erinevatele koormustele. Koormus kutsub tahkes kehas esile pinge ja deformatsiooni. Pinge- koormuse suurus, mis on seotud uuritava proovi lõigu pindalaühikuga. Deformatsioon- tahke keha kuju ja mõõtmete muutumine rakendatud välisjõudude mõjul. Esinevad tõmbe- (surve-), painde-, väände-, nihkedeformatsioonid (joon. 3.1). Praktikas saab materjali korraga deformeerida mitut tüüpi. Tugevuse, elastsuse ja plastilisuse määramiseks testitakse ümmarguste ja lamedate katsekehade kujul olevate materjalide pinget. Katsed viiakse läbi tõmbekatse masinatel. Katsete tulemusena saadakse tõmbediagramm (joon. 3.2). Diagrammi abstsissteljele on kantud deformatsiooni väärtused ja ordinaatteljel proovile rakendatud koormused. Tugevus- materjali võime taluda hävimist koormuste mõjul. Tugevust hinnatakse tõmbetugevuse ja voolavuspiiri järgi. Riis. 3.1. a - kokkusurumine, b - venitamine, sisse - vääne, g - lõige, d - painutada Riis. Tõmbetugevus st in (tõmbetugevus) on tingimuslik pinge, mis vastab proovi hävitamisele eelnevale suurimale koormusele: kus on proovi tööosa esialgne ristlõikepindala. Tootmisjõud ja t on väikseim pinge, mille juures näidis deformeerub ilma koormuse märgatava suurenemiseta: kus R 1 - koormus, mille juures täheldatakse voolavuspiiri (diagrammi punkt B). Ainult plastmaterjalidel on saagikuse platvorm. Platvormi teistel sulamitel ei ole voolavust. Selliste materjalide puhul määratakse tingimuslik voolavuspiir, mille juures jääkpikenemine ulatub 0,2%-ni arvutatud proovi pikkusest: Elastsus- materjali võime taastada oma algne kuju ja mõõtmed pärast koormuse eemaldamist. Hinnanguline elastsuse piir. Elastsuspiir 0,05 - tingimuslik pinge, mis vastab koormusele, mille juures jääkdeformatsioon saavutab esimest korda 0,05% proovi hinnangulisest pikkusest: kus P 0 05 - elastne piirkoormus (diagrammi punkt A). Samamoodi saab näidise kuju ja koormuse liike muutes määrata o ja (painde), surve (surve), o kr (torsioon) jne. plastilisus - materjali võime välisjõudude mõjul muuta kuju ja mõõtmeid kokkuvarisemata ning säilitada pärast koormuste eemaldamist jääkdeformatsioone. Seda hinnatakse suhtelise pikenemise ja suhtelise kokkutõmbumise järgi. Suhteline laiend 5 - proovi hinnangulise pikkuse juurdekasvu (/ kuni - / 0) suhe pärast rebenemist esialgse pikkusega, väljendatuna protsentides: Suhteline kokkutõmbumine y on alg- ja minimaalse pindala vahe suhe (P 0 - P k) proovi ristlõige pärast purunemist esialgsesse piirkonda R 0, väljendatud protsentides: Mida plastilisem on sulam, seda suurem on suhtelise pikenemise ja kokkutõmbumise väärtus. Haprate materjalide puhul on need väärtused nullilähedased. Löögi tugevus - on materjali võime taluda dünaamilisi koormusi. Seda määratletakse proovi murdumisele kulutatud töö suhtena AGA selle ristlõikepindalale B sisselõike kohas: Katsetamiseks valmistatakse ruudukujulistest sektsioonidest spetsiaalsed standardnäidised. Proovide murd võib olla rabe või plastiline. Hapraga murdumisega ei kaasne märgatavat plastilist deformatsiooni. Plastilisele murdumisele eelneb märkimisväärne plastiline deformatsioon. Üleminekutemperatuuri plastsest hapraks murdumiseks nimetatakse külma rabeduslävi. Löögitugevus väheneb järsult ja külma rabeduse lävi suureneb tera suuruse suurenemisel ja rabedate komponentide eraldumisel piki tera piire. Vastavalt standardile GOST 9454-78 tähistatakse löögitugevust tähtedega KSi, KSU, KST. Esimesed kaks tähte KS tähistavad löögitugevuse sümbolit, kolmandad tähed II, V, T - pingekontsentraatori tüüp (? 7 - kontsentraatori raadius 1 ± 0,07 mm, V- raadius 0,25 ± 0,025 mm, T - pragu). kõvadus nimetatakse metalli võimeks seista vastu teise, tahkema keha sissetungimisele või samaväärselt plastilisele deformatsioonile. Kõvadust mõõdetakse kõige sagedamini Brinelli, Rockwelli ja Vickersi meetoditega. Brinelli kõvaduse määramine. Brinelli kõvaduse määramisel pressitakse pideva koormuse all materjali tasasele pinnale. R terasest kõva kuul läbimõõduga 2,5; 5 ja 10 mm. Kõvaduse määramiseks mõõdetakse jäljendi läbimõõt ja selle järgi leitakse kõvaduse number spetsiaalsetes tabelites. Brinelli meetodit ei tohi kasutada materjalide puhul, mille kõvadus on suurem kui HB 450, kuna teraskuul võib deformeeruda ja tulemusi moonutada. Brinelli kõvaduse numbri ja tõmbetugevuse vahel saadi empiiriliselt ligikaudne seos: teras (HB 125 ... 175) - st in = 0,343 HB; teras (HB üle 175) - a b = 0,362 HB; alumiiniumvalu - st in = 0,26 HB; lõõmutatud pronks ja messing - a b = 0,55 HB; hallmalm - a b \u003d (HB - 40) / 6; tsingi sulamid - a b \u003d 0,09 HB. Rockwelli kõvaduse määramine. Rockwelli kõvaduse testimisel surutakse katsematerjali sisse teemant- või karbiidikoonus, mille tipu nurk on 120 °, või karastatud teraskuul läbimõõduga 1,58 mm. Koonust kasutatakse kõvade materjalide testimiseks ja palli kasutatakse pehmete materjalide jaoks. Proovi paksus Rockwelli katse ajal peab olema vähemalt 1,5 mm. Rockwelli kõvadust mõõdetakse suvalistes ühikutes. Kõvaduse väärtust loetakse seadmele paigaldatud indikaatori sihverplaadilt. Sihverplaadil on kolm kaalu: A, B ja C. Kõrge kõvadusega materjalide testimisel kasutatakse teemantkoonust ja raskust 150 kg. Kõvadust mõõdetakse sel juhul C-skaalal ja tähistatakse NJC-ga. Kui mõõtmisel võetakse teraskuul ja koormus 100 kg, mõõdetakse kõvadust B-skaalal ja tähistatakse NJV-ga. Väga tugevate kehade katsetamisel kasutatakse 60 kg koormust. Kõvadust mõõdetakse A-skaalal ja seda näitab NIA. Rockwelli kõvaduse numbrid saab jämedalt teisendada Brinelli kõvaduse numbriteks. Katseandmete põhjal tehti kindlaks järgmine sõltuvus: NJS = 10 HB. Vickersi kõvaduse määramine. Kõvadus määratakse testitavasse materjali 136° tipunurgaga tetraeedrilise teemantpüramiidi poleeritud või lihvitud pinnaga. Saadud trükis on rombi kujuga. Vickersi kõvadusarv (NU) vastavalt spetsiaalsetele tabelitele määratakse mõõdetud väärtusega a(jälje diagonaal, mm). Seda meetodit kasutatakse laialdaselt õhukeste osade ja kõrge kõvadusega õhukeste pinnakihtide kõvaduse mõõtmiseks.
S c R \u003d\/X AR G (° d.-° d) 2\u003e
