Kemijsko ispitivanje obično se sastoji od standardnih metoda kvalitativne i kvantitativne kemijske analize za određivanje sastava materijala i utvrđivanje prisutnosti ili odsutnosti nepoželjnih i dopantnih nečistoća. Često se dopunjuju procjenom otpornosti materijala, posebno s premazima, na koroziju pod djelovanjem kemijskih reagensa. Kod makro jetkanja površina metalni materijali, posebno legirani čelici, podvrgnuti su selektivnom izlaganju kemijskim otopinama kako bi se otkrila poroznost, segregacija, linije klizanja, inkluzije, a također i gruba struktura. Prisutnost sumpora i fosfora u mnogim legurama može se otkriti kontaktnim otiscima, u kojima je metalna površina pritisnuta na osjetljivi fotografski papir. Uz pomoć posebnih kemijskih otopina procjenjuje se osjetljivost materijala na sezonsko pucanje. Test iskrom omogućuje brzo određivanje vrste čelika koji se ispituje.
Metode spektroskopske analize posebno su vrijedne jer omogućuju brzo kvalitativno određivanje malih količina nečistoća koje drugi ne mogu detektirati. kemijske metode. Višekanalni fotoelektrični instrumenti za snimanje kao što su kvantometri, polikromatori i kvantizeri automatski analiziraju spektar metalnog uzorka, nakon čega indikatorski uređaj pokazuje sadržaj svakog prisutnog metala.
mehaničke metode.
Mehanička ispitivanja obično se provode kako bi se utvrdilo ponašanje materijala u određenom stanju naprezanja. Takvi testovi daju važne informacije o čvrstoći i duktilnosti metala. Osim toga standardne vrste ispitivanja, može se koristiti posebno dizajnirana oprema koja reproducira određene specifične radne uvjete proizvoda. Mehanička ispitivanja mogu se provoditi u uvjetima ili postupne primjene naprezanja (statičko opterećenje) ili udarnog opterećenja (dinamičko opterećenje).
Vrste naprezanja.
Prema naravi djelovanja naprezanja se dijele na vlačna, tlačna i posmična. Torzijski momenti uzrokuju posebnu vrstu posmičnih naprezanja, dok momenti savijanja uzrokuju kombinaciju vlačnih i tlačnih naprezanja (obično uz prisustvo smicanja). Svi ovi različite vrste naprezanja se mogu stvoriti u uzorku pomoću standardna oprema, što omogućuje određivanje najvećih dopuštenih i razornih naprezanja.
Vlačna ispitivanja.
Ovo je jedna od najčešćih vrsta mehaničko ispitivanje. Pažljivo pripremljen uzorak stavlja se u ručke snažnog stroja koji na njega djeluje vlačnom silom. Bilježi se istezanje koje odgovara svakoj vrijednosti vlačnog naprezanja. Iz ovih podataka može se konstruirati dijagram naprezanje-deformacija. Pri niskim naprezanjima, određeno povećanje naprezanja uzrokuje samo malo povećanje naprezanja, što odgovara elastičnom ponašanju metala. Nagib linije naprezanje-deformacija služi kao mjera modula elastičnosti dok se ne dosegne granica elastičnosti. Iznad granice elastičnosti počinje plastično tečenje metala; istezanje se brzo povećava sve dok materijal ne pukne. Vlačna čvrstoća je najveće opterećenje koje metal može izdržati tijekom ispitivanja.
Ispitivanje udarom.
Jedna od najvažnijih vrsta dinamičkog ispitivanja je ispitivanje udarom koje se provodi na klatnim udarnim ispitivačima sa ili bez zareza. Prema težini klatna, njegovoj početnoj visini i visini dizanja nakon razaranja uzorka izračunava se odgovarajući udarni rad (Charpy i Izod metode).
Ispitivanja umora.
Takva ispitivanja imaju za cilj proučavanje ponašanja metala pod cikličkim opterećenjem i određivanje granice zamora materijala, tj. napon ispod kojeg materijal ne popušta nakon određenog broja ciklusa opterećenja. Najčešće korišteni stroj za ispitivanje zamora savijanjem. U ovom slučaju, vanjska vlakna cilindričnog uzorka podvrgnuta su djelovanju ciklički promjenjivih naprezanja, ponekad vlačnih, ponekad tlačnih.
Ispitivanja dubokog izvlačenja.
Uzorak lim je stegnut između dva prstena, au njega je utisnuta kuglica. Dubina udubljenja i vrijeme do sloma pokazatelji su plastičnosti materijala.
Ispitivanja puzanja.
U takvim ispitivanjima ocjenjuje se kombinirani učinak produljenog djelovanja opterećenja i povišene temperature na plastično ponašanje materijala pri naprezanjima koja ne prelaze granicu razvlačenja utvrđenu u ispitivanjima kratkog trajanja. Pouzdani rezultati mogu se dobiti samo s opremom koja točno kontrolira temperaturu uzorka i točno mjeri vrlo male promjene dimenzija. Trajanje ispitivanja puzanja obično je nekoliko tisuća sati.
Određivanje tvrdoće.
Tvrdoća se najčešće mjeri Rockwellovom i Brinellovom metodom, pri čemu je mjera tvrdoće dubina utiskivanja "utiskivača" (vrha) određenog oblika pod djelovanjem poznatog opterećenja. Na Shorovom skleroskopu tvrdoća se određuje odbijanjem udarca s dijamantnim vrhom koji pada s određene visine na površinu uzorka. Tvrdoća je vrlo dobar pokazatelj fizičkog stanja metala. Po tvrdoći danog metala često se sa sigurnošću može prosuditi njegova unutarnja struktura. Ispitivanje tvrdoće često se provodi po odjelima tehnička kontrola u produkcijama. U slučajevima kada je jedna od operacija toplinska obrada, često je predviđena potpuna kontrola tvrdoće svih proizvoda koji izlaze iz automatske linije. Takva kontrola kvalitete ne može se provesti drugim gore opisanim mehaničkim metodama ispitivanja.
Break testovi.
U takvim testovima, uzorak s vratom se lomi oštrim udarcem, a zatim se prijelom pregleda pod mikroskopom, otkrivajući pore, inkluzije, vlasi, jata i segregaciju. Ovakva ispitivanja omogućuju približno procjenu veličine zrna, debljine očvrsnutog sloja, dubine pougljičenja ili razugljičenja i drugih elemenata bruto strukture čelika.
Optičke i fizikalne metode.
Mikroskopski pregled.
Metalurški i (u manjoj mjeri) polarizacijski mikroskopi često pružaju pouzdanu indikaciju kvalitete materijala i njegove prikladnosti za predmetnu primjenu. U tom slučaju moguće je odrediti strukturne karakteristike, posebice veličinu i oblik zrna, fazne odnose, prisutnost i raspodjelu raspršenih stranih materijala.
radiografska kontrola.
Snažno rendgensko ili gama zračenje usmjerava se na dio koji se ispituje s jedne strane i snima na fotografskom filmu koji se nalazi s druge strane. Dobiveni rendgenski snimak u sjeni ili gamagram otkriva nesavršenosti kao što su pore, segregacija i pukotine. Zračenjem u dva različita smjera može se odrediti točna lokacija defekta. Ova metoda se često koristi za kontrolu kvalitete zavara.
Kontrola magnetskog praha.
Ova metoda kontrole prikladna je samo za feromagnetske metale - željezo, nikal, kobalt - i njihove legure. Najčešće se koristi za čelike: neke vrste površinskih i unutarnjih nedostataka mogu se otkriti primjenom magnetskog praha na prethodno magnetizirani uzorak.
Ultrazvučna kontrola.
Ako se kratki puls ultrazvuka pošalje u metal, on će se djelomično reflektirati od unutarnjeg nedostatka - pukotine ili inkluzije. Reflektirane ultrazvučne signale bilježi prijamni pretvarač, pojačava i prikazuje na zaslonu elektroničkog osciloskopa. Iz izmjerenog vremena njihovog dolaska na površinu može se izračunati dubina defekta od kojeg se signal reflektirao, ako je poznata brzina zvuka u danom metalu. Kontrola se provodi vrlo brzo i često ne zahtijeva isključivanje dijela iz upotrebe.
Posebne metode.
Postoji niz specijaliziranih metoda kontrole koje imaju ograničenu primjenjivost. To uključuje, na primjer, metodu slušanja stetoskopom, koja se temelji na promjeni vibracijskih karakteristika materijala u prisutnosti unutarnjih nedostataka. Ponekad se provode ciklička ispitivanja viskoznosti kako bi se odredila sposobnost prigušenja materijala, tj. njegovu sposobnost apsorbiranja vibracija. Procjenjuje se radom pretvorenim u toplinu po jedinici volumena materijala za jedan puni ciklus preokreta naprezanja. Za inženjera uključenog u projektiranje konstrukcija i strojeva koji su podložni vibracijama važno je znati sposobnost prigušenja građevinskih materijala.
Čvrstoća je sposobnost metala da se odupre uništenju pod utjecajem vanjskih opterećenja. Vrijednost metala kao inženjerskog materijala, uz ostala svojstva, određena je čvrstoćom.
Vrijednost čvrstoće pokazuje kolika je sila potrebna da se prevlada unutarnja veza između molekula.
Ispitivanje metala na vlačnu čvrstoću provodi se na posebnim strojevima različitog kapaciteta. Ovi se strojevi sastoje od mehanizma za opterećenje koji stvara silu, rasteže ispitni uzorak i pokazuje količinu sile primijenjene na uzorak. Mehanizmi su mehaničkog i hidrauličkog djelovanja.
Snaga strojeva je različita i doseže 50 tona. Slika 7, a prikazuje uređaj stroja, koji se sastoji od okvira 2 i stezaljki 4, s kojima su ispitni uzorci 3 fiksirani.
Gornja stezaljka je nepomično fiksirana u okviru, a donja stezaljka se tijekom ispitivanja polako spušta uz pomoć posebnog mehanizma, rastežući uzorak.
Riža. 7. Ispitivanje metala na vlak:
a - uređaj za ispitivanje metala na napetost; b - uzorci za ispitivanje zatezanjem: I - okrugli, II - ravni
Opterećenje koje se prenosi tijekom ispitivanja na uzorak može se odrediti položajem strelice uređaja na mjernoj skali 1.
Uzorke treba uvijek testirati pod istim uvjetima kako bi se rezultati mogli usporediti. Stoga relevantne norme utvrđuju određene veličine ispitnih uzoraka.
Standardni uzorci za ispitivanje zatezanjem su uzorci okruglog i ravnog presjeka, prikazani na sl. 7b.
Ravni uzorci koriste se pri ispitivanju limova, trakastog materijala i sl., a ako metalni profil dopušta, izrađuju se okrugli uzorci.
Krajnja čvrstoća (σ b) je najveće naprezanje koje materijal može doživjeti prije svog uništenja; vlačna čvrstoća metala jednaka je omjeru najvećeg opterećenja pri ispitivanju uzorka na lom prema početnoj površini poprečni presjek uzorak, tj.
σ b = P b / F 0 ,
gdje je R b - najveće opterećenje koje prethodi pucanju uzorka, kgf;
F 0 - početna površina poprečnog presjeka uzorka, mm 2.
Da bi siguran rad strojeva i konstrukcija, potrebno je da tijekom rada naprezanja u materijalu ne prijeđu utvrđenu granicu proporcionalnosti, odnosno najveće naprezanje pri kojem ne dolazi do deformacija.
Vlačna čvrstoća nekih metala u testu zatezanja, kgf / mm 2:
Voditi 1.8
Aluminij 8
Proračuni i ispitivanja čvrstoće u strojarstvu METODE MEHANIČKIH ISPITIVANJA METALA
Metode ispitivanja zamora
Analiza čvrstoće i ispitivanje u stroju GOST 23026-78
zgrada. Metode metala mehaničke i GOST 2860-65
testiranje. Metode ispitivanja zamora u dijelu 6L i 6.2
MKS 77.040.10 OKP 00 2500
Dekret Državni odbor SSSR prema standardima od 30. studenog 1979. br. 4146, određen je datum uvođenja
Razdoblje valjanosti uklonjeno je prema protokolu br. 2-92 Međudržavnog vijeća za standardizaciju, mjeriteljstvo i certificiranje (IUS 2-93)
Ova norma utvrđuje metode za ispitivanje uzoraka metala i legura na zamor:
u napetosti - kompresija, savijanje i torzija;
sa simetričnim i asimetričnim ciklusima naprezanja ili deformacija koji se mijenjaju prema jednostavnom periodičnom zakonu s konstantnim parametrima;
u prisutnosti i odsutnosti koncentracije stresa;
pri normalnim, visokim i niskim temperaturama;
u prisutnosti ili odsutnosti agresivnog okruženja;
u elastičnim i elastoplastičnim područjima visokog i niskog ciklusa.
Izrazi, definicije i oznake korištene u standardu su u skladu s GOST 23207-78.
Norma ne utvrđuje posebne metode ispitivanja za uzorke koji se koriste za ispitivanje čvrstoće konstrukcija s visokim naprezanjem.
Odjeljci 2-4 norme i dodatak mogu se koristiti za ispitivanje na zamor strojnih elemenata i konstrukcija.
1. METODE UZORKOVANJA
1.1. Ispitivanje zamora metala provodi se na glatkim uzorcima okruglog presjeka tipa I (slika 1, tablica 1) i II (slika 2, tablica 2), kao i pravokutnog presjeka. vrste III(Sl. 3, Tablica 3) i IV (Sl. 4, Tablica 4).
Službeno izdanje
Ponovno tiskanje zabranjeno
★
Izdanje s dopunom br. 1, odobreno u prosincu 1985. (IUS 3-86).
Radni dio uzorka tipa I
Tablica 1 mm
Radni dio uzorka tipa II
G-2
Stol 2mm
Radni dio uzorka tipa IV
Stol 4mm
1.2. Osjetljivost metala na koncentraciju naprezanja i utjecaj apsolutnih dimenzija utvrđuje se na uzorcima tipova:
V - s prstenastim udubljenjem u obliku slova V (slika 5, tablice 5-8);
Radni dio uzorka tipa U
Tablica 5
|
Kod savijanja |
|||||||
Tablica 6
|
U napetost-kompresija |
|||||||
Tablica 7
|
Torzija |
|||||||
Tablica 8
|
U napetost-kompresija |
torzija |
|||||||
VI - sa simetričnim bočnim urezima profila u obliku slova V (sl. 6, tab. 9);
Radni dio uzorka tipa VI
Tablica 9
VIII - s prstenastim udubljenjem kružnog profila (sl. 8, tabla 11); Radni dio uzorka tipa VIII
|
Prilikom rasta | ||||||
|
torzija |
||||||
IX - sa dvije simetrično raspoređene rupice (sl. 9, tabla 12);
Radni dio uzorka tipa IX
X - sa simetričnim bočnim urezima profila u obliku slova V (sl. 10, tab. 13).
Radni dio uzorka tipa X
Dimenzije uzoraka biraju se na način da parametar sličnosti zamornog loma
(L je opseg radnog presjeka uzorka ili njegovog dijela uz zonu povećane napetosti; G je relativni gradijent prvog glavnog naprezanja).
Kod savijanja uz rotaciju, torziju i napetost - sabijanje uzoraka tipova I, II, V, VIII
L w "d,
pri savijanju u jednoj ravnini uzoraka tipa III, IV, VI, kao iu napetosti - kompresija uzoraka tipa VI L = 2b;
u napetosti - kompresija uzoraka tipova III, IV, VII, IX, X L = 2h.
1.3. Za ispitivanje zamora u niskom ciklusu koriste se uzorci tipa II i IV ako ne postoji opasnost od izvijanja.
Mogu se koristiti uzorci tipa I i III.
1.4. Radni dio uzoraka mora biti izrađen prema točnosti ne nižoj od 7. razreda GOST 25347-82.
1.5. Parametar hrapavosti površine radnog dijela uzoraka Ra trebao bi biti 0,32-0,16 µm prema GOST 2789-73.
Površina mora biti bez korozije, šljake, ljuskica od lijevanja i promjene boje itd. osim ako to nije predviđeno ciljevima studije.
1.6. Razmak između hvatišta ispitnog stroja bira se tako da se isključi izvijanje uzorka i utjecaj sila u hvataljkama na napetost u njegovom radnom dijelu.
1.7. Blanširanje, označavanje i izrada uzorka ne bi trebali značajno utjecati na svojstva zamora početnog materijala. Zagrijavanje uzorka tijekom proizvodnje ne bi trebalo uzrokovati strukturne promjene i fizikalno-kemijske transformacije u metalu; dopuštenja za obradu, parametri načina i redoslijed obrade trebaju minimizirati otvrdnjavanje i isključiti lokalno pregrijavanje uzoraka tijekom brušenja, kao i pukotine i druge nedostatke. Uklanjanje posljednjeg čipa s radnog dijela i glave uzoraka provodi se iz jedne instalacije uzorka; neravnine na bočnim stranama uzoraka i rubovi zareza moraju se ukloniti. Obloge se izrezuju na mjestima s određenom orijentacijom u odnosu na makrostrukturu i stanje naprezanja proizvoda.
1.8. Unutar predviđene serije ispitivanja, tehnologija izrade uzoraka od iste vrste metala treba biti ista.
1.9. Mjerenje dimenzija radnog dijela proizvedenih uzoraka prije ispitivanja ne bi trebalo oštetiti njegovu površinu.
1.10. Radni dio uzorka mjeri se s pogreškom ne većom od 0,01 mm.
2.1. Strojevi za ispitivanje zamora moraju osigurati opterećenje uzoraka prema jednoj ili više shema prikazanih na sl. 11-16 (prikaz, ostalo). Strojevi za ispitivanje zamora koji također omogućuju statističko ispitivanje zatezanjem moraju biti u skladu sa zahtjevima GOST 1497-84.
2. OPREMA
Čisto savijanje tijekom rotacije uzoraka tipova I, II, V, VIII
Poprečno savijanje tijekom rotacije uzoraka tipova I, II, V, VHI pod konzolnim opterećenjem
Čisto savijanje u jednoj ravnini uzoraka tipova I-VIII
Uzorak radnog dijela
Poprečno savijanje u jednom Repetitivno-varijabilnom istezanju
ravnina uzoraka tipova I-VIII kompresija uzoraka tipova I-X
pod konzolnim opterećenjem
Radni dio
| uzorak |
Sranje. 14 Prokletstvo. petnaest
Ponovljeno promjenjiva torzija uzoraka tipova I, II, U, VIII
2.2. Ukupna pogreška opterećenja u procesu ispitivanja uzoraka ovisi o vrsti strojeva i učestalosti opterećenja i ne smije prelaziti u rasponu od 0,2-1,0 svakog raspona opterećenja kao postotak izmjerene vrijednosti:
± 2% - na /< 0,5 Гц;
± 3% - na 0,5
± 5% - pri /> 50 Hz.
Pri ispitivanju na hidrauličkim pulsirajućim i rezonantnim strojevima bez mjerenja tenzometrijske sile u rasponu od 0-0,2 svakog raspona opterećenja, pogreška mjerenja opterećenja ne bi smjela prijeći ± 5% navedenih naprezanja.
2.3. Pogreška u mjerenju, održavanju i bilježenju deformacija tijekom ispitivanja niskog ciklusa ne bi smjela prijeći ± 3% izmjerene vrijednosti u rasponu od 0,2-1,0 svakog raspona opterećenja.
2.4. Apsolutna pogreška mjerenja, održavanja i bilježenja opterećenja i deformacija u intervalu 0-0,2 svakog raspona ne smije prelaziti apsolutne pogreške na početku tog raspona opterećenja.
2.5. Opterećenja (za meko opterećenje) ili deformacije (za teško opterećenje) trebaju odgovarati 0,2-0,8 primjenjivog raspona mjerenja.
2.6. Pri ispitivanju niskog ciklusa napetosti ili kompresije i napetosti - kompresije, dodatne deformacije savijanja uzorka zbog neusklađenosti opterećenja ne bi smjele prelaziti 5% vlačnih ili tlačnih deformacija.
2.7. Pri ispitivanju niskocikličnog zamora treba osigurati kontinuirano mjerenje, kao i kontinuirano ili periodično bilježenje procesa deformacije radnog dijela uzorka.
2.8. Dopušteno je kalibrirati ispitnu opremu u statičkim uvjetima (uključujući neusklađenost opterećenja) uz procjenu dinamičke komponente pogreške proračunskim ili neizravnim metodama.
3. TESTIRANJE
3.1. Pri ispitivanju uzoraka dopušteno je meko i tvrdo opterećenje.
3.2. Unutar predviđene serije ispitivanja, svi uzorci se pune na isti način i ispituju na istoj vrsti strojeva.
3.3. Uzorci se ispituju kontinuirano do stvaranja pukotine zadane veličine, potpunog uništenja ili do osnovnog broja ciklusa.
Dopušteni su prekidi u ispitivanju, uzimajući u obzir uvjete njihovog provođenja i obveznu procjenu utjecaja prekida na rezultate ispitivanja.
(Promijenjeno izdanje, Rev. br. 1).
3.4. U postupku ispitivanja uzoraka kontrolira se stabilnost zadanih opterećenja (deformacija).
3.5. Provodi se ispitivanje niza identičnih uzoraka s asimetričnim ciklusima:
ili pri istim prosječnim naprezanjima (deformacijama) ciklusa za sve uzorke;
ili pri istom koeficijentu asimetrije ciklusa za sve uzorke.
3.6. Da bi se nacrtala krivulja distribucije trajnosti i procijenila prosječna vrijednost i standardna devijacija logaritma trajnosti pri zadanoj razini naprezanja, testira se serija od najmanje 10 identičnih uzoraka do potpunog uništenja ili stvaranja makropukotina.
3.7. Ispitivanja zamora s visokim ciklusom
3.7.1. Glavni kriteriji loma pri određivanju granica izdržljivosti i konstruiranju krivulja zamora su potpuno razaranje ili pojava makropukotina zadane veličine.
3.7.2. Da bi se nacrtala krivulja zamora i odredila granica izdržljivosti koja odgovara vjerojatnosti kvara od 50%, testira se najmanje 15 identičnih uzoraka.
U rasponu naprezanja od 0,95-1,05 od granice izdržljivosti koja odgovara vjerojatnosti kvara od 50 %, potrebno je ispitati najmanje tri uzorka, pri čemu najmanje polovica njih ne smije otkazati prije ispitne baze.
3.7.3. Prihvaća se ispitna baza za određivanje granica izdržljivosti:
10 10 6 ciklusa - za metale i legure koji imaju gotovo horizontalni presjek na krivulji zamora;
100 10 6 ciklusa - za lake legure i druge metale i legure, čije se ordinate krivulja zamora kontinuirano smanjuju duž cijele duljine s povećanjem broja ciklusa.
Za usporedne testove, osnova za određivanje granica izdržljivosti je 3 10^ odnosno 10 10^ ciklusa.
3.7.4. Da bi se izgradila obitelj krivulja zamora prema parametru vjerojatnosti kvara, izgradila krivulja raspodjele granice zamora, procijenila prosječna vrijednost i standardna devijacija granice zamora, serija od najmanje 10 identičnih uzoraka testira se pri svakom od 4-6 naprezanja razine.
3.7.5. Od 10 do 300 Hz, frekvencija ciklusa nije regulirana ako se ispitivanja provode u normalnim atmosferskim uvjetima (prema GOST 15150-69) i ako temperatura radnog dijela uzorka tijekom ispitivanja nije viša od 50 ° C.
Za uzorke od nisko taljivih i drugih legura koje pokazuju promjene mehanička svojstva do temperature od 50 °C, dopuštena ispitna temperatura postavlja se posebno.
3.8. Ispitivanja zamora s niskim ciklusom (s postojanošću do 5 1 (I ciklusa *)
3.8.1. Glavna vrsta opterećenja tijekom ispitivanja je napetost - kompresija.
3.8.2. Gornja razina ispitnih frekvencija ograničena je na vrijednosti koje isključuju samozagrijavanje uzorka preko 50 °C za lake legure i preko 100 °C za čelike.
U svim slučajevima, učestalost ciklusa mora biti navedena pri izvješćivanju o rezultatima ispitivanja.
Za registraciju dijagrama deformacije dopušteno je tijekom ispitivanja prijeći na niže frekvencije koje odgovaraju potrebnoj rezoluciji i točnosti instrumenata za mjerenje i snimanje cikličkih naprezanja i deformacija.
3.8.3 Kod ispitivanja vlačno-stlačenih uzoraka tipa II i IV, mjerenje deformacija treba provoditi u uzdužnom smjeru.
Pri ispitivanju uzoraka tipa I i III dopušteno je mjeriti deformacije u poprečnom smjeru.
Bilješka. Za približnu pretvorbu poprečne deformacije u uzdužnu koristi se formula
E prod - ^ (e y) popper ^ (E p) popper '
gdje je (Ey) poper elastična komponenta poprečne deformacije;
(Ep) poper - plastična komponenta poprečne deformacije.
3.9. Ispitivanja na povišenim i niskim temperaturama
3.9.1. Ispitivanja na povišenim i niskim temperaturama provode se s istim vrstama deformacija i istim uzorcima kao i na normalnoj temperaturi.
* Broj ciklusa 5 ■ 10 4 je uvjetna granica zamora niskog i visokog ciklusa. Ova vrijednost za nodularne čelike i legure karakterizira prosječni broj ciklusa za zonu prijelaza iz elastično-plastične u elastičnu cikličku deformaciju. Za visoko duktilne legure, prijelazna zona pomiče se prema većoj izdržljivosti, za krhke legure - prema manjim.
3.9.3. Ispitna temperatura uzoraka kontrolira se prema podacima dinamičke kalibracije temperaturne razlike između uzorka i prostora peći. Kalibracija temperature provodi se uzimajući u obzir utjecaj trajanja ispitivanja. Prilikom kalibracije, termoparovi su fiksirani na uzorku.
3.9.4. Termoparovi se provjeravaju i prije ispitivanja i nakon njega prema GOST 8.338-2002. Kod ispitivanja na bazama za više od 10 7 ciklusa, dodatno se provode međuprovjere termoparova.
3.9.5. Neravnomjerna raspodjela temperature po duljini radnog dijela pri ispitivanju glatkih uzoraka tipa II i IV ne smije prelaziti 1% na 10 mm navedene temperature ispitivanja. Pri ispitivanju glatkih uzoraka tipa I, III i uzoraka s koncentratorima naprezanja, nejednolikost raspodjele temperature regulira se na udaljenosti od ± 5 mm od minimalnog presjeka uzorka. Odstupanje od postavljene temperature ne smije biti veće od 2%.
3.9.6. Tijekom ispitivanja dopuštena odstupanja temperature na radnom dijelu uzorka u ° C ne smiju prelaziti:
do uključivo 600..........±6;
Sv. 601 do 900"............±8;
» 901. » 1200. »...±12.
3.9.7. Uzorci se učitavaju nakon stabilnog stanja toplinski režim sustav "uzorak-peć" kada se postigne zadana temperatura uzorka.
3.9.8. Ispitna baza prihvaća se u skladu s točkom 3.7.3 ove norme.
3.9.9. Radi usporedivosti rezultata, ispitivanja dane serije uzoraka provode se pri istoj učestalosti i bazi, ako svrha ispitivanja nije proučavanje učinka učestalosti opterećenja. Izvješća o ispitivanju pokazuju ne samo broj prošlih ciklusa, već i ukupno vrijeme testiranja svakog uzorka.
3.10. Ispitivanja u agresivnim sredinama
3.10.1. Ispitivanja u agresivnoj okolini provode se s istim vrstama deformacija i na istim uzorcima kao i u odsutnosti agresivne okoline. Dopušteno je istovremeno ispitivanje grupe uzoraka uz bilježenje trenutka uništenja svakog od njih.
3.10.2. Uzorak mora stalno biti u plinovitom ili tekućem agresivnom okruženju.
3.10.3. Pri ispitivanju u agresivnom okolišu mora se osigurati stabilnost parametara agresivnog okoliša i njegove interakcije s površinom uzorka. Zahtjevi za učestalost praćenja sastava agresivnog okoliša određeni su sastavom okoliša i ciljevima istraživanja.
3.10.4. Radi usporedivosti rezultata, ispitivanja dane serije uzoraka provode se pri istoj učestalosti i bazi, ako svrha ispitivanja nije proučavanje učinka učestalosti opterećenja.
3.9-3.9.9, 3.10-3.10.4. (Dodatno uvedena izmjena br. 1).
4. OBRADA REZULTATA
4.1. Prema rezultatima ispitivanja zamora provodi se sljedeće:
izrada krivulje zamora i određivanje granice izdržljivosti koja odgovara vjerojatnosti kvara od 50 %;
konstrukcija dijagrama graničnih naprezanja i graničnih amplituda;
konstrukcija krivulje zamora u području niskog ciklusa;
konstrukcija dijagrama elastično-plastičnog deformiranja i određivanje njihovih parametara;
konstrukcija krivulja zamora prema parametru vjerojatnosti otkaza;
određivanje granice izdržljivosti za zadanu razinu vjerojatnosti loma;
određivanje prosječne vrijednosti i standardne devijacije logaritma trajnosti pri danoj razini naprezanja ili deformacije;
određivanje prosječne vrijednosti i standardne devijacije granice izdržljivosti.
Navedene karakteristike otpornosti metala na zamor određuju se za različite stupnjeve razvoja makropukotina i (ili) potpunog uništenja.
4.2. Obrada rezultata ispitivanja visokocikličnog zamora
4.2.1. Početni podaci i rezultati svakog ispitivanja uzorka upisuju se u izvješće o ispitivanju (prilozi 1. i 2.), a rezultati ispitivanja niza istovjetnih uzoraka - u zbirno izvješće o ispitivanju (prilozi 3. i 4.).
4.2.2. Krivulje zamora se iscrtavaju u polulogaritamskim koordinatama (o max ; lgN ili o a; lg/V) ili dvostrukim logaritamskim koordinatama (lg o max ; lg/V ili lg o a; lg/V).
4.2.3. Krivulje zamora za asimetrične cikluse izgrađene su za niz identičnih uzoraka ispitanih pri istim prosječnim naprezanjima ili pri istim koeficijentima asimetrije.
4.2.4. Krivulje zamora na temelju rezultata ispitivanja ograničenog volumena uzoraka (točka 3.7.2) izrađuju se metodom grafičke interpolacije eksperimentalnih rezultata ili metodom najmanjih kvadrata.
4.2.5. Za iscrtavanje distribucijskih krivulja trajnosti i granica izdržljivosti, procjenu prosječnih vrijednosti i standardnih odstupanja, kao i izgradnju obitelji krivulja zamora prema parametru vjerojatnosti kvara, rezultati ispitivanja podvrgavaju se statističkoj obradi (Dodaci 5-7 ).
4.2.6. Dijagrami graničnih naprezanja i graničnih amplituda izgrađeni su korištenjem obitelji krivulja zamora dobivenih iz rezultata ispitivanja najmanje tri ili četiri serije identičnih uzoraka pri različitim prosječnim naprezanjima ili faktorima asimetrije ciklusa naprezanja za svaku seriju.
4.3. Obrada rezultata ispitivanja niskocikličnog zamora
4.3.1. Obrada rezultata provodi se kako je navedeno u točki 4.2.4.
4.3.2. Početni podaci i rezultati ispitivanja svakog uzorka bilježe se u izvješće o ispitivanju, a rezultati ispitivanja niza istovjetnih uzoraka bilježe se u zbirno izvješće o ispitivanju (prilozi 8. i 9.).
4.3.3. Prema rezultatima ispitivanja uzoraka pod krutim opterećenjem, krivulje zamora izgrađene su u dvostrukim logaritamskim koordinatama (slika 17):
amplituda ukupne deformacije E i - broj ciklusa prije nastanka pukotine N T ili do razaranja N;
amplituda plastične deformacije r ra - broj ciklusa koji odgovara polovici broja ciklusa prije nastanka pukotine N T ili prije razaranja N.
Bilješke:
1. Amplituda plastične deformacije E pa određena je kao polovica širine petlje elastoplastične histereze r p ili kao razlika između navedene pune amplitude deformacije i amplitude elastične deformacije određene iz izmjerenog opterećenja, odgovarajućeg naprezanja i modula elastičnosti. materijala.
2. Amplituda plastične deformacije E pa pri broju ciklusa koji odgovara polovici broja ciklusa, prije stvaranja pukotine ili prije sloma, određuje se interpolacijom vrijednosti amplitude pri unaprijed odabranom broju ciklusa blizu na one očekivane.
Krivulje zamora za teško opterećenje Krivulje zamora za lagano opterećenje
Che R t - 17 Prokletstvo. osamnaest
4.3.4. Prema rezultatima ispitivanja pod mekim opterećenjem, oni grade:
krivulja zamora u polulogaritamskim ili dvologaritamskim koordinatama: amplituda naprezanja o a - broj ciklusa prije nastanka pukotine N T ili prije razaranja N (slika 18);
ovisnost amplitude plastičnih deformacija (polovica širine petlje histereze) r o broju poluciklusa opterećenja K u smislu parametra amplitude naprezanja pri odabranom koeficijentu asimetrije ciklusa naprezanja (slika 19).
Ovisnost amplitude plastičnih deformacija o broju poluciklusa opterećenja
a - za materijal koji ciklički omekšava; b za ciklički stabilizirani materijal; c - za ciklički otvrdnjavajući materijal
PROTOKOL
ispitivanje uzorka (prilog sažetom protokolu br. __)
Svrha testa_
Stroj: tip_, №_
Ciklusni naponi:
maksimum_, prosjek_, amplituda_
Opterećenja (broj podjela na ljestvici opterećenja):
maksimum_, prosjek_, amplituda_
Očitanja instrumenata koji bilježe aksijalnost opterećenja ili otjecanje uzorka:
na početku testa
na kraju testa
Broj dovršenih ciklusa_
Frekvencija opterećenja_
Kriterij uništenja_
Ispitivanja je izvršio _
Voditelj laboratorija _
ispitivanje uzorka (dodatak sažetog protokola br. _)
Svrha testa_
Uzorak: kod_, poprečne dimenzije_
Stroj: tip_, №_
Ciklus Warp:
maksimum_, prosjek_, amplituda_
Broj podjela na indikatoru deformacije: maksimalno_
prosjek_, amplituda_
Indikacije instrumenata koji registriraju aksijalnost tereta:_
uređaj #1_, uređaj #2_, uređaj #3
Očitanja brojila (datum i vrijeme):
na početku testa
na kraju testa
Broj dovršenih ciklusa_
Frekvencija opterećenja_
Kriterij uništenja_
Provedeni testovi
Voditelj laboratorija
Svrha testiranja___
Materijal:
marka i stanje
smjer vlakana_
Uvjeti ispitivanja:
vrsta opterećenja_
test baza__
učestalost učitavanja_
Kriterij uništenja_
Vrsta uzoraka i nazivne dimenzije njihova presjeka
Stanje površine_
Testni stroj:
Datum testiranja:
početak testiranja prvog uzorka_, kraj ispitivanja
posljednji uzorak_
Voditelj laboratorija
Svrha testiranja___
Materijal:
marka i stanje
smjer vlakana_
vrsta obratka (sa složenim oblikom, priložen je plan rezanja uzorka)
Uvjeti ispitivanja:
vrsta deformacije_
test baza___
učestalost učitavanja_
Kriteriji neuspjeha_
vrsta uzorka i nazivne dimenzije poprečnog presjeka_
stanje površine_
Testni stroj:
Datum testiranja:
početak ispitivanja prvog uzorka_, kraj ispitivanja posljednjeg uzorka
Odgovoran za testiranje ove serije uzoraka
Voditelj laboratorija
KONSTRUKCIJA KRIVULJE DISTRIBUCIJE TRAJNOSTI I OCJENA SREDNJE VRIJEDNOSTI I RMS ODSTUPANJA LOGARITA TRAJNOSTI
Rezultati ispitivanja niza od n uzoraka na konstantnoj razini napona raspoređeni su u niz varijacija prema rastućoj trajnosti
N l Slični redovi za uzorke aluminijske legure kvalitete B95, ispitane na konzolno savijanje s rotacijom do potpunog uništenja na šest razina naprezanja, kao primjer, dati su u tablici. jedan. Krivulje distribucije trajnosti (P-N) iscrtavaju se na papiru vjerojatnosti koji odgovara logaritamskoj normali ili drugom zakonu distribucije. Na apscisnoj osi nanesene su vrijednosti trajnosti uzoraka N, a na ordinatnoj osi vrijednosti vjerojatnosti uništenja uzoraka (kumulativne frekvencije), izračunate formulom p i - 0,5 p ’ gdje je i broj uzorka u nizu varijacija; n je broj ispitanih uzoraka. Ako nisu svi uzorci serije otkazali na razmatranoj razini naprezanja, tada se samo donji dio krivulje distribucije gradi do osnovne trajnosti. Crtež na logaritamski normalnom vjerojatnosnom papiru prikazuje obitelj krivulja P-N distribucije, izgrađenih prema podacima u tablici. jedan. stol 1 Varijacijski nizovi broja ciklusa prije razaranja uzoraka od legure B95 na oko takh, kgf / mm 2 (MPa) * Uzorci se ne uništavaju. Krivulje raspodjele trajnosti za uzorke izrađene od legure B95 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- max \u003d 28,5 kgf / mm 2 (285 MPa); 3- a max \u003d 25,4 kgf / mm 2 (254 MPa); 4- 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) Procjena prosječne vrijednosti a i standardne devijacije o logaritma trajnosti provodi se za razine naprezanja pri kojima su svi uzorci serije otkazali. Prosječna vrijednost uzorka lg N i standardna devijacija uzorka logaritma trajnosti uzoraka (S lg d,) izračunavaju se po formulama: U tablici. Kao primjer, tablica 2 prikazuje izračun lg N i 5j g d, za uzorke od legure razreda V95, ispitane pri naprezanju od max = 28,5 kgf / mm 2 (285 MPa) (vidi tablicu 1). tablica 2 X (lg ^) 2 \u003d 526,70. 526,70 - ^ ■ 10524,75 Volumen niza uzoraka n izračunava se formulom n>^-Z\_o-A 2 2 gdje je y koeficijent varijacije x = lg/V; D a i D a - granične relativne pogreške za vjerojatnost pouzdanosti P - 1- a pri procjeni srednje vrijednosti odnosno standardne devijacije x = lg / V; a je vjerojatnost pogreške prve vrste; Z | _ i - kvantil normalizirane normalne distribucije, odgovarajuća vjerojatnost R = 1 - τ 2 2 (vrijednosti najčešće korištenih kvantila dane su u tablici 3). Vrijednosti pogreške odabrane su unutar D a = 0,02-0,10 i D a = 0,1-0,5, vjerojatnost pogreške prve vrste a uzima se kao 0,05-0,1. Tablica 3 KONSTRUKCIJA OBITELJ KRIVULJA UMORA PREMA PARAMETRU VJEROJATNOSTI KVAROVA Za izradu obitelji krivulja zamora, preporučljivo je provesti testove na četiri do šest razina naprezanja. Najnižu razinu treba odabrati tako da otprilike 5% do 15% uzoraka testiranih na toj razini napona pokvari prije osnovnog broja ciklusa. Na sljedećoj (uzlaznim redoslijedom) razini stresa, 40%-60% uzoraka bi trebalo biti neuspješno. Maksimalna razina naprezanja odabire se uzimajući u obzir zahtjev za duljinom lijeve grane krivulje zamora (N > 5 ■ 10 4 ciklusa). Preostale razine su ravnomjerno raspoređene između maksimalne i minimalne razine naprezanja. Rezultati ispitivanja za svaku naponsku razinu raspoređeni su u nizove varijacija, na temelju kojih je izgrađena obitelj krivulja distribucije trajnosti u P-N koordinatama (Dodatak 7). Postavljaju se vrijednosti vjerojatnosti kvara i na temelju krivulja raspodjele životnog vijeka gradi se obitelj krivulja zamora jednake vjerojatnosti. Na crtežu su prikazane krivulje zamora uzoraka legure B95 za vjerojatnost loma P = 0,5; 0,10; 0,01, izgrađeno na temelju grafikona. Najmanji potrebni broj uzoraka za konstruiranje obitelji krivulja zamora određuje se ovisno o vjerojatnosti pouzdanosti P l \u003d 1-a i graničnoj relativnoj pogrešci A p pri procjeni granice izdržljivosti za danu vjerojatnost P na temelju formule ■ Zj-a ■ f(r) , gdje je y koeficijent varijacije granice izdržljivosti; Z-kvantil normalizirane normalne distribucije; F (r) je funkcija ovisna o vjerojatnosti za koju se određuje granica izdržljivosti. Vrijednosti ove funkcije, pronađene metodom statističkog modeliranja, dane su u tablici. Krivulje zamora uzoraka od legure B95 KONSTRUKCIJA KRIVULJE DISTRIBUCIJE GRANICE IZDRŽLJIVOSTI I PROCJENA NJENE PROSJEČNE VRIJEDNOSTI I STANDARDNE DEVIJACIJE Da bi se nacrtala krivulja raspodjele granice izdržljivosti, uzorci su testirani na šest razina naprezanja. Najviša razina napona odabire se tako da svi uzorci na tom naponu padnu na osnovni broj ciklusa. Vrijednost maksimalnog naprezanja (1,3-1,5) uzima se iz vrijednosti granice izdržljivosti za P-0,5. Preostalih pet razina raspoređeno je na takav način da se oko 50% uništi na srednjoj razini, 70% -80% i najmanje 90% na dvije visoke razine, a ne više od 10% i 20% -30% na dvije. niske razine, odnosno. Vrijednosti naprezanja u skladu sa zadanom vjerojatnošću sloma odabiru se na temelju analize dostupnih podataka za slične materijale ili putem preliminarnih ispitivanja. Nakon testiranja, rezultati se prikazuju u obliku varijacijskih nizova, na temelju kojih se grade krivulje raspodjele životnog vijeka prema metodi opisanoj u Dodatku 5. Na temelju krivulja distribucije životnog vijeka izgrađena je obitelj krivulja zamora za niz vjerojatnosti kvara (Dodatak 8). Da biste to učinili, preporučljivo je koristiti vjerojatnosti 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 i 0,99. Iz ovih krivulja zamora određuju se odgovarajuće granične vrijednosti izdržljivosti. Granica izdržljivosti za vjerojatnost kvara P = 0,01 nalazi se grafičkom ekstrapolacijom odgovarajuće krivulje zamora na osnovni broj ciklusa. Pronađene vrijednosti granica izdržljivosti iscrtavaju se na grafikonu s koordinatama: vjerojatnost kvara na ljestvici koja odgovara normalnoj raspodjeli - granica izdržljivosti u kgf/mm 2 (MPa). Kroz konstruirane točke povučena je linija koja je grafička procjena funkcije raspodjele granice izdržljivosti. Raspon varijacije granice izdržljivosti podijeljen je u 8-12 intervala, prosječne vrijednosti granice izdržljivosti i njegova standardna devijacija određuju se formulama: X AR g st th. ; gdje je R prosječna vrijednost granice izdržljivosti; S„ - standardna devijacija granice izdržljivosti; Std - vrijednost granice izdržljivosti u sredini intervala; I - broj intervala; A Pi - povećanje vjerojatnosti unutar jednog intervala. Kao primjer, prema rezultatima ispitivanja konzolnog savijanja s rotacijom 100 uzoraka aluminijske legure razreda AB, prikazanih u tablici. 1, izgradite funkciju distribucije granica izdržljivosti za bazu od 5 ■ 10 7 ciklusa i odredite prosječnu vrijednost i standardnu devijaciju. Na temelju niza varijacija (tablica 1.) izgrađene su krivulje distribucije životnog vijeka (sl. 1.). Vrijednosti trajnosti uzoraka legure razreda AB stol 1 na oko takh, kgf / mm 2 (MPa) * Uzorci se ne uništavaju. Praveći horizontalne rezove krivulja distribucije trajnosti (slika 1) za razine vjerojatnosti R=0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (ili 1,10, 30, 50, 70, 90, 99%), pronađite odgovarajuće trajnost pri zadanim vrijednostima naprezanja, na temelju čega se grade krivulje zamora prema parametru vjerojatnosti sloma (slika 2). Krivulje raspodjele trajnosti za uzorke izrađene od legure AB 1 - Kutija, \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- Kutija = 11,5 kgf / mm 2 (115 MPa); 6- = 11,0 kgf / mm 2 (110 MPa) Krivulje zamora za uzorke legura razreda AB za različite vjerojatnosti loma 1 - P = 1%; 2- P = 10%; 3-P = 30%; 4-P = 50%; 5-P = 70%; 6-P = 90%; 7- P = 99% Iz grafikona (sl. 2) uzimaju se vrijednosti granica izdržljivosti za bazu od 5 ■ 10 7 ciklusa. Vrijednosti granica izdržljivosti dane su u tablici. 2. Prema rezultatima danim u tablici. 2, izgraditi krivulju distribucije izdržljivosti (slika 3). tablica 2 Vrijednosti granica ograničene izdržljivosti uzoraka od legure razreda AB (baza 5 - 10 7 ciklusa) Krivulja raspodjele granice ograničene izdržljivosti uzoraka od legure razreda AB (baza 5 - 10 7 ciklusa) Za određivanje prosječne vrijednosti granice izdržljivosti i njezine standardne devijacije, raspon varijacije granice izdržljivosti podijeljen je u 10 intervala od 0,5 kgf / mm 2 (5 MPa). Izračun ovih karakteristika u skladu s gornjim formulama prikazan je u tablici. 3. Potrebna količina ispitivanja zamora za izradu krivulje raspodjele granice zamora određena je formulom u Dodatku 6. Tablica 3 Izračun prosječne vrijednosti i standardne devijacije granice ograničene izdržljivosti uzoraka od legure razreda AB granice intervala, Sredina intervala Značenje vjerojatnosti (4_l) ,■ ■ O.! [(h_1> ,■ - 4_ll 2 (a /, kgf / mm 2 (MPa) na granicama intervala 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) PROTOKOL br. ispitivanje uzorka (dodatak sažetom protokolu br. Svrha testa_ Uzorak: šifra materijal_ tvrdoća _ Stroj: vrsta Ciklusni naponi: maksimum_ Ciklus krivljenja: maksimum_ srednji _ Očitanja brojila (datum i vrijeme): na početku testa na kraju testa poprečne dimenzije Toplinska obrada_ Mikrotvrdoća_ Skala registracije: deformacija (mm/%) opterećenje (mm/MN)_ minimum amplituda minimalan amplituda Broj ciklusa koji su prošli prije nastanka mikropukotine s duljinom Broj ciklusa prije kvara Učestalost učitavanja_ Očitavanje brojila na početku smjene na kraju smjene Broj ciklusa (vrijeme) koje je uzorak prošao po smjeni Potpis i datum predao smjenu koji je preuzeo Bilješka Provedeni testovi_ Voditelj laboratorija KONSOLIDIRANI PROTOKOL br._ Svrha testiranja___ Materijal: marka i stanje smjer vlakana_ vrsta obratka (sa složenim oblikom, priložen je plan rezanja uzorka) Mehaničke karakteristike_ Uvjeti ispitivanja: vrsta opterećenja_ vrsta opterećenja_ ispitna temperatura_ učestalost učitavanja_ tip uzorka i nazivne dimenzije presjeka stanje površine_ Testni stroj: Datum testiranja: početak testiranja prvog uzorka_ kraj ispitivanja posljednjeg uzorka Odgovoran za testiranje ove serije uzoraka Voditelj laboratorija Pod djelovanjem sila metal može promijeniti svoj oblik i dimenzije, odnosno deformirati se. Riža. 2. Vrste deformacija štapa: a - istezanje; b - kompresija; u- savijati; G- torzija; d- kriška Deformacije Može biti elastičan i plastika (rezidualna). Elastične deformacije nestaju nakon uklanjanja opterećenja, a plastične ostaju. Veličina deformacija ovisi o vrijednosti djelujućih sila, a vrste - o smjeru primjene sila. Najčešći su sljedeći Glavne vrste deformacija: napetost, kompresija, savijanje, uvijanje i izrezati. U praksi, metal prolazi jednu ili više vrsta deformacija ovisno o primijenjenim silama. Prilikom odabira metala za izradu konstrukcija, dijelova, alata polaze od njegovih mehaničkih svojstava. mehanička svojstva
naziva se skup kvaliteta koje karakteriziraju sposobnost metala da se odupru deformaciji kada se primjenjuju sile. Mehanička svojstva su čvrstoća, elastičnost, plastičnost, tvrdoća, žilavost, zamorna čvrstoća (izdržljivost) i dr. Za određivanje mehaničkih svojstava metal se ispituje u laboratorijima na posebnim strojevima. Ispitivanje metala na vlak. Ispitivanje metala na vlačnost omogućuje određivanje najvažnijih mehaničkih svojstava metala: čvrstoće, elastičnosti i plastičnosti (slika 3). Riža. 3. Dijagram rastezanja metala: a - plastika; b - lomljiv Snaga- sposobnost metala da se odupru razaranju pod djelovanjem vanjskih opterećenja. Elastičnost- sposobnost metala da povrate svoj prvobitni oblik i dimenzije nakon prestanka opterećenja koja su uzrokovala njihovu promjenu. Plastičnost
- sposobnost metala da nepovratno mijenja svoj oblik i veličinu bez kolapsa pod djelovanjem opterećenja. Suprotno svojstvo plastičnosti je krtost. Poznato je da opterećenje primijenjeno na metalnu šipku uzrokuje vlačna naprezanja u njoj, koja se definiraju kao omjer opterećenja i površine poprečnog presjeka šipke. σ =
P/F ,
gdje je σ - stres, Pa; F- površina poprečnog presjeka, m 2. Usporedba čvrstoće i elastičnosti metala provodi se u smislu veličine krajnjih naprezanja. Obično se određuje čvrstoća vlačna čvrstoća,što je jednako omjeru maksimalnog (maksimalnog) opterećenja koje je uzrokovalo uništenje šipke i površine njezinog početnog presjeka: σ NA\u003d Pmax / F oko F oko- površina početnog presjeka štapa, m 2. Vlačna čvrstoća, koja se naziva i vlačna čvrstoća, najvažnija je karakteristika. Ako naprezanja u proizvodu, konstrukciji ili alatu premaše vlačnu čvrstoću, tada se uništavaju. Procjenjuje se elastičnost granica elastičnosti, koji je jednak omjeru najvećeg opterećenja koje ne uzrokuje zaostale deformacije štapa prema površini njegovog početnog presjeka σ y \u003d Rup / Fo ,
gdje Rup- najveće opterećenje koje ne uzrokuje zaostale deformacije, N. Ako naprezanja u dijelovima prijeđu granicu elastičnosti, oni će promijeniti svoj oblik i veličinu, što može imati katastrofalne posljedice. Plastičnost metala karakterizira relativno produljenje i relativno poprečno sužavanje. Relativno izduženje je omjer povećanja duljine štapa nakon puknuća i njegove izvorne duljine: ι - ι 0
δ
= ──────100
gdje je ι 0 - početna duljina uzorka, mm; ι je duljina uzorka nakon puknuća, mm; ι - ι 0 =۵
ι - apsolutno istezanje, mm. Relativno suženje je omjer smanjenja površine poprečnog presjeka šipke nakon loma prema početnoj površini njegovog poprečnog presjeka: Ψ = ────── 100 gdje je F oko- početna površina poprečnog presjeka šipke; F- površina poprečnog presjeka štapa nakon loma, mm 2; F o-F = 5F- apsolutno suženje, mm 2. Što je veća vrijednost relativnog istezanja i kontrakcije, to je metal duktilniji. U krhkim metalima ove vrijednosti su beznačajne ili jednake nuli. Lomost metala je negativno svojstvo, a duktilnost pozitivno. Vlačna ispitivanja metala provode se na strojevima za vlačna ispitivanja, koji omogućuju primjenu statičkog, tj. stalna ili postupno rastuća opterećenja. Krhki metali (lijevano željezo, kaljeni čelik itd.), Radeći na savijanje, ispituju se ne samo na napetost, već i na savijanje. U tom slučaju se granična čvrstoća na savijanje (σ IZG) određuje prema odgovarajućim formulama. Ispitivanja se provode na strojevima za vlačna ispitivanja, koji za to imaju posebne uređaje u obliku dva nosača, na koje se postavlja uzorak. U sredini uzorka stvara se ravnomjerno rastuće opterećenje dok se ne uništi. Granica čvrstoće na savijanje najvažnija je karakteristika metala konstrukcija koje rade na savijanje. Ispitivanje savijanjem primjenjuje se na većinu metala za brodogradnju. Ispitivanje tvrdoće metala. tvrdoća
je sposobnost metala da se odupre prodoru drugog tvrđeg materijala u njega. Trenutno se koriste različite metode za ispitivanje tvrdoće metala. Najčešći načini su kod kojih se specijalni vrh-utiskivač (kuglica, stožac ili piramida) utiskuje u metal pod djelovanjem statičkog opterećenja. Ove metode su nazvane po svojim autorima: Brinell, Rockwell i Vickers. Tvrdoća se također određuje udarnim utiskivanjem kuglice (Poldi metoda) i metodom elastičnog trzaja udarača (Shor metoda). Približno, tvrdoća se također može procijeniti iz udubljenja koja ostavljaju pisač, probijač, dlijeto i drugi alati za rezanje. Tvrdoća se procjenjuje prema dubini otiska koji je na metalu ostavio vrh ili alat za rezanje. Što je veća dubina otiska pri istom opterećenju implantiranog materijala iste veličine, to je manja tvrdoća i obrnuto. Ispitivanjem tvrdoće metala možete jednostavno i brzo odrediti njegova mehanička svojstva, ne samo u laboratorijima, već iu proizvodnji. Po vrijednosti tvrdoće mogu se približno procijeniti druga mehanička svojstva metala: čvrstoća, otpornost na habanje itd., Kao i obradivost. Što je metal tvrđi, to je teže raditi. Ovisno o tvrdoći metali se biraju za izradu pojedinih dijelova, konstrukcija i alata. Razmotrite najčešće metode ispitivanja tvrdoće metala. Brinellova metoda sastoji se u utiskivanju čelične kuglice promjera 2,5 pod djelovanjem statičkog opterećenja na površinu ispitnog uzorka; 5 ili 10 mm. Tvrdoća po Brinellu se izražava u brojevima tvrdoće HB (H - tvrdoća, B - Brinell). Ispitivanje tvrdoće po Brinellu provodi se na instrumentima pomoću ravnih ili okruglih uzoraka i dijelova. Kako bi se dobili točni rezultati, površina uzoraka mora biti bez hrđe, kamenca, udubljenja itd. Rockwellova metoda sastoji se u utiskivanju pod djelovanjem statičkog opterećenja u površinu ispitivanog metala dijamantnog stošca ili kuglice od kaljenog čelika promjera 1,59 mm. Kod Rockwell uređaja (tvrdomjeri), za razliku od Brinell uređaja, broj tvrdoće se određuje izravno na indikatorskoj ljestvici. Brojevi tvrdoće po Rockwellu nemaju dimenziju i označavaju se simbolom HR (H - tvrdoća, R - Rockwell). Uz simbol se dodaje oznaka indikatorske ljestvice (A, B ili C) na kojoj je izmjerena tvrdoća i pripadajuća numerička vrijednost tvrdoće. Rockwell metodom mogu se testirati meki i tvrdi metali, kao i gotovi proizvodi, budući da su otisci vrha zanemarivi. Test traje malo vremena (ne više od 50 s), ne zahtijeva nikakva mjerenja; očitanja se očitavaju izravno na skali indikatora. Vickersova metoda sastoji se u utiskivanju tetraedarske dijamantne piramide u površinu ispitivanog metala pod djelovanjem statičkog opterećenja. Poldijeva metoda sastoji se u utiskivanju čelične kuglice pod djelovanjem dinamičkog (udarnog) opterećenja u površinu ispitivanog metala i referentnog uzorka. Prema omjeru površina ili promjera otisaka proračunski iz tablica određuje se tvrdoća metala. Ono će biti to manje što je udubljenje na ispitnom metalu veće u odnosu na udubljenje na referentnom uzorku i obrnuto. Ispitivanje metala na udarnu čvrstoću. udaraljke
viskoznost(dinamička čvrstoća) je sposobnost metala da se odupru djelovanju udarnih (dinamičkih) opterećenja. Mnogi dijelovi strojeva, strukture i alati tijekom rada doživljavaju udarna opterećenja. Na primjer, brodske konstrukcije izložene su valovima, ledu i sl. Stoga se pri njihovoj izradi mora voditi računa o ovoj najvažnijoj karakteristici. Metali koji se lako lome pod udarnim opterećenjem nazivaju se lomljiv. Nisu prikladni za proizvodnju dijelova koji rade pod udarnim opterećenjima. viskozan nazivaju se metali koji otkazuju pod značajnim udarnim opterećenjima i značajnim plastičnim deformacijama. Ispitivanje metala na udar provodi se na mehanizmima koji se nazivaju impaktori njihala. Sastoji se od udarnog loma (savijanja) njihala uzorka kopre i izračunavanja rada utrošenog na razaranje uzorka. Visak se podiže na određenu visinu N. S te visine slobodno pada, uništava uzorak i ponovno se diže na određenu visinu. h. Rad je obavljen na razbijanju uzorka A \u003d P (H - h) ili A = Pv(cosβ - cosα), gdje R- gravitacija (težina) njihala, N; H je visina njihala prije udara, m; h- visina njihala nakon udara, m; ja- duljina klatna, m Udarna čvrstoća metala određena je vrijednošću specifične udarne čvrstoće a H, jednak omjeru rada utrošenog na uništavanje uzorka prema površini njegovog presjeka na mjestu uništenja: a H = A/F gdje ALI- rad utrošen na uništavanje uzorka, J; F- površina poprečnog presjeka uzorka na mjestu uništenja, m 2. Moderni visak s viskom ima skalu izravno graduiranu u jedinicama rada. Podignemo li visak na određenu visinu H, tada će strelica pokazati rezervu energije njihala prije udarca RNu džula. Nakon razaranja uzorka njihalo se diže na određenu visinu h, u ovom trenutku, strelica će pokazati rezervu energije njihala Ph nakon udarca. Dakle, žilavost i H =(pH - Ph) / F. Udarna čvrstoća ne ovisi samo o vrsti metala, već i o njegovoj temperaturi, kemijskom sastavu, strukturi itd. Na primjer, dvije vrste čelika s različitim strukturama mogu imati potpuno različite vrijednosti udarne čvrstoće, ali gotovo ista druga mehanička svojstva. Ispitivanje metala na zamornu čvrstoću (izdržljivost). Mnogi dijelovi strojeva i mehanizama, neke konstrukcije i alati tijekom rada podvrgnuti su promjenjivim opterećenjima, tj. mijenjaju vrijednost, smjer ili vrijednost i smjer istovremeno. Takvim su opterećenjima npr. brodski trupovi, dijelovi strojeva (vratila, osovine, klipnjače, koljenasta vratila). Dugotrajnim izlaganjem promjenjivim opterećenjima dolazi do smanjenja čvrstoće metala i uništavanja dijela, strukture ili alata. Do razaranja metala često dolazi pri naprezanjima koja su mnogo manja od vlačne čvrstoće, a ponekad i manja od granice tečenja. Sposobnost metala da se odupru slomu uslijed zamora naziva se snaga zamora (izdržljivost). Njegov pokazatelj je granica umora (izdržljivosti), koja se utvrđuje tijekom ispitivanja na posebnim strojevima. Ispitivanja se provode za promjenjivo savijanje, vlačno-stiskanje i torziju. Najčešće korištena metoda je ispitivanje savijanjem tijekom rotacije (slika 4). U ovom slučaju, jedan kraj uzorka je fiksiran u steznoj glavi, a teret je obješen na drugom kraju kroz kuglični ležaj. Tijekom rotacije, vanjska vlakna uzorka će naizmjenično djelovati vlačnim i tlačnim silama. Po dostizanju određenog broja promjena (ciklusa) uzorak se uništava. Broj ciklusa određuje brojač instaliran na stroju. Riža. 4. Shema ispitivanja uzorka na čvrstoću na zamor: 1 -
stezna glava za stroj; 2 - uzorak; Frikcijski ležaj granica zamora metali je maksimalno naprezanje pri kojem uzorak još može izdržati neograničen broj ciklusa bez loma. Granice umora znače: pri savijanju - σ -1; u napetosti-kompresiji - σ- 1 p ; s uvijanjem - τ -1. Između granice zamora i vlačne čvrstoće postoji sljedeći približni odnos: σ -1 == 0,47σ in; σ -1p =
0,32σ in; τ -1 \u003d 0,22σ in. Čvrstoća na zamor ovisi o vrijednosti promjenjivih naprezanja, stanju površina dijelova i drugim čimbenicima. To treba uzeti u obzir pri stvaranju, na primjer, brzih brodova, nadzvučnih letjelica, svemirskih letjelica, snažnih turbina koje tijekom rada doživljavaju promjenjiva opterećenja. Metali koji rade u teškim uvjetima ispituju se na povišenim i niskim temperaturama, u uvjetima korozije, tijekom abrazije itd. Tehnološka svojstva karakteriziraju sposobnost metala da se podlože tehnološkoj obradi, čija je svrha metalima dati određene oblike, veličine i svojstva. Tu spadaju: svojstva lijevanja, kovkost, zavarljivost, prokaljivost, obradivost itd. Ponašanje metala tijekom obrade utvrđuje se tehnološkim uzorcima. Tehnološki uzorci se uglavnom koriste za utvrđivanje prikladnosti materijala za određenu metodu obrade. Rezultati tehnoloških ispitivanja ocjenjuju se prema stanju površine nakon ispitivanja (bez pukotina, poderotina, lomova). Najčešći su sljedeći tehnološki uzorci: za savijanje u hladnom i grijanom stanju; za savijanje i ekstruziju; na nacrtu; za distribuciju i kompresiju cijevi; iskra. Do fizička svojstva metali i legure uključuju: gustoću, talište, toplinsku vodljivost, električnu vodljivost, toplinsko širenje, specifični toplinski kapacitet i sposobnost magnetiziranja (tablica 1). Kemijska svojstva- sposobnost metala i legura da se odupru utjecajima okoline, koja se manifestira u različitim oblicima. Pod utjecajem atmosferskog kisika i vlage metali korodiraju: lijevano željezo i čelik hrđaju; bronca je prekrivena zelenim slojem bakrenog oksida; čelik, kada se zagrijava u pećima bez zaštitne atmosfere, oksidira, pretvarajući se u kamenac i otapa se u sumpornoj kiselini. Metali i legure koji su otporni na oksidaciju pri visokim temperaturama zagrijavanja nazivaju se otporni na toplinu ili otporni na kamenac. Koriste se za izradu dijelova kao što su ventili za motore s unutarnjim izgaranjem itd. Zlato, srebro i nehrđajući čelici slabo su osjetljivi na koroziju. Pri izboru materijala za izradu strojeva potrebno je prije svega voditi računa o njegovim mehaničkim svojstvima. Ova svojstva uključuju: čvrstoća, elastičnost, plastičnost, udarna čvrstoća, tvrdoća i izdržljivost. Prema tim svojstvima moguće je provesti usporednu procjenu različitih legura, kao i kontrolirati njihovu kvalitetu u proizvodnji proizvoda. Mehanička svojstva utvrđuju se iz rezultata mehaničkih ispitivanja. Legure se podvrgavaju mehaničkim ispitivanjima na napetost, tvrdoću, udarnu čvrstoću. Zavareni spojevi ispituju se na napetost, udarnu čvrstoću, savijanje ili spljoštenost. Tijekom mehaničkih ispitivanja legure se izlažu različitim opterećenjima. Opterećenje uzrokuje naprezanje i deformaciju u čvrstom tijelu. napon- veličina opterećenja, koja se odnosi na jedinicu površine presjeka ispitnog uzorka. Deformacija- promjena oblika i dimenzija čvrstog tijela pod utjecajem primijenjenih vanjskih sila. Postoje vlačne (tlačne), savijanje, uvijanje, posmične deformacije (slika 3.1). U praksi, materijal može biti podvrgnut nekoliko vrsta deformacija istovremeno. Za određivanje čvrstoće, elastičnosti i plastičnosti materijali u obliku okruglih i ravnih epruveta ispituju se na vlak. Ispitivanja se provode na strojevima za vlačna ispitivanja. Kao rezultat ispitivanja dobiva se vlačni dijagram (slika 3.2). Na apscisnoj osi dijagrama ucrtane su vrijednosti deformacija, a na ordinatnoj osi opterećenja primijenjena na uzorak. Snaga- sposobnost materijala da se odupre razaranju pod djelovanjem opterećenja. Čvrstoća se ocjenjuje vlačnom čvrstoćom i granicom tečenja. Riža. 3.1. a - kompresija, b - istezanje, u - torzija, g - rez, d - saviti se Riža. Vlačna čvrstoća st in (vlačna čvrstoća) je uvjetno naprezanje koje odgovara najvećem opterećenju koje je prethodilo razaranju uzorka: gdje je početna površina poprečnog presjeka radnog dijela uzorka. Čvrstoća popuštanja a t najmanji napon pri kojem se uzorak deformira bez zamjetnog povećanja opterećenja: gdje R 1 - opterećenje pri kojem se uočava granica tečenja (točka B dijagrama). Samo plastični materijali imaju platformu popuštanja. Ostale legure platforme nemaju fluidnost. Za takve materijale određuje se uvjetna granica tečenja pri kojoj preostalo istezanje doseže 0,2% izračunate duljine uzorka: Elastičnost- sposobnost materijala da vrati svoj izvorni oblik i dimenzije nakon uklanjanja opterećenja. Procijenjeno granica elastičnosti. Granica elastičnosti 0,05 - uvjetno naprezanje koje odgovara opterećenju pri kojem zaostala deformacija po prvi put doseže 0,05% procijenjene duljine uzorka: gdje P 0 05 - elastično granično opterećenje (točka A dijagrama). Slično, promjenom oblika uzorka i vrste opterećenja može se odrediti o i (savijanje), a kompresija (sabijanje), o kr (torzija) itd. Plastičnost - sposobnost materijala da promijeni, bez kolapsa, oblik i dimenzije pod djelovanjem vanjskih sila i da zadrži zaostale deformacije nakon uklanjanja opterećenja. Procjenjuje se relativnim produljenjem i relativnim skupljanjem. Relativno proširenje 5 - omjer povećanja (/ do - / 0) procijenjene duljine uzorka nakon puknuća u odnosu na njegovu izvornu duljinu, izraženo kao postotak: Relativna kontrakcija y je omjer razlike između početne i minimalne površine (P 0 - P k) presjek uzorka nakon rupture do početnog područja R 0 , izraženo u postotku: Što je legura duktilnija, to je veća vrijednost relativnog istezanja i kontrakcije. Za lomljive materijale te su vrijednosti blizu nule. Snaga udarca - je sposobnost materijala da se odupre dinamičkim opterećenjima. Definira se kao omjer rada utrošenog na lom uzorka ALI na njegovu površinu poprečnog presjeka B na mjestu reza: Za ispitivanje se izrađuju posebni standardni uzorci kvadratnog presjeka. Lom uzoraka može biti krt ili duktilan. Krhki lom nije popraćen primjetnom plastičnom deformacijom. Duktilnom lomu prethodi značajna plastična deformacija. Temperatura prijelaza iz duktilnog u krti lom naziva se prag lomljivosti pri hladnom. Udarna čvrstoća naglo opada, a prag hladnokrtosti raste s povećanjem veličine zrna i oslobađanjem krhkih komponenti duž granica zrna. Prema GOST 9454-78, udarna čvrstoća označena je slovima KSi, KSU, KST. Prva dva slova KS označavaju simbol udarne čvrstoće, a treća slova II, V, T - vrsta koncentratora naprezanja (? 7 - radijus koncentratora 1 ± 0,07 mm, V- radijus 0,25 ± 0,025 mm, T - pukotina). tvrdoća naziva se sposobnost metala da se odupre prodiranju drugog, čvršćeg tijela u njega ili, što je ekvivalentno, da se odupre plastičnoj deformaciji. Tvrdoća se najčešće mjeri metodama po Brinellu, Rockwellu i Vickersu. Određivanje Brinellove tvrdoće. Pri određivanju tvrdoće po Brinellu, ravna površina materijala se pritišće pod stalnim opterećenjem. Rčelična tvrda kugla promjera 2,5; 5 i 10 mm. Za određivanje tvrdoće mjeri se promjer otiska i iz njega se u posebnim tablicama nalazi broj tvrdoće. Brinellova metoda ne bi se trebala koristiti za materijale čija je tvrdoća veća od HB 450 jer se čelična kuglica može deformirati i rezultati će biti iskrivljeni. Između broja tvrdoće po Brinellu i vlačne čvrstoće empirijski je dobiven približan odnos: čelik (HB 125 ... 175) - st in = 0,343 HB; čelik (HB preko 175) - a b = 0,362 HB; aluminijski lijev - st in = 0,26 HB; žarena bronca i mjed - a b = 0,55 HB; sivi lijev - a b \u003d (HB - 40) / 6; legure cinka - a b \u003d 0,09 HB. Određivanje tvrdoće po Rockwellu. Prilikom ispitivanja tvrdoće po Rockwellu, dijamantni ili karbidni stožac s kutom vrha od 120 ° ili kuglica od kaljenog čelika promjera 1,58 mm utiskuje se u ispitni materijal. Konus se koristi za ispitivanje tvrdih materijala, a lopta se koristi za ispitivanje mekih materijala. Debljina uzorka tijekom Rockwellovog ispitivanja mora biti najmanje 1,5 mm. Tvrdoća po Rockwellu mjeri se proizvoljnim jedinicama. Vrijednost tvrdoće se broji na brojčaniku indikatora instaliranog na uređaju. Na brojčaniku su tri ljestvice: A, B i C. Kod ispitivanja materijala visoke tvrdoće koristi se dijamantni konus i uteg od 150 kg. Tvrdoća se u ovom slučaju mjeri na C skali i označava se s NJC. Ako se pri mjerenju uzima čelična kugla i teret od 100 kg, tada se tvrdoća mjeri na B ljestvici i označava se NJV. Kod ispitivanja vrlo čvrstih tijela koristi se opterećenje od 60 kg. Tvrdoća se mjeri na A skali i označava NIA. Brojevi tvrdoće po Rockwellu mogu se grubo pretvoriti u brojeve tvrdoće po Brinellu. Na temelju eksperimentalnih podataka utvrđena je sljedeća ovisnost: NJS = 10 HB. Određivanje tvrdoće po Vickersu. Tvrdoća se određuje utiskivanjem u ispitivani materijal polirane ili brušene površine tetraedarske dijamantne piramide s kutom vrha od 136°. Dobiveni otisak ima oblik romba. Vickersov broj tvrdoće (NU) prema posebnim tablicama određuje se prema izmjerenoj vrijednosti a(dijagonala otiska, mm). Ova metoda se široko koristi za mjerenje tvrdoće tankih dijelova i tankih površinskih slojeva visoke tvrdoće.
S c R \u003d\/X AR G (° d.-° d) 2\u003e
