Тестот на цврстина на истегнување главно се користи за да се одреди способноста на металните материјали да се спротивстават на оштетувањето за време на процесот на истегнување и е еден од важните индикатори за проценка на механичките својства на материјалите.
1. Тест на истегнување
Испитувањето на истегнување се заснова на основните принципи на механиката на материјалите. Со примена на затегнувачко оптоварување на примерокот од материјалот под одредени услови, тој предизвикува затегнувачка деформација додека не се скрши примерокот. За време на тестот, се евидентира деформацијата на експерименталниот примерок при различни оптоварувања и максималното оптоварување кога се скрши примерокот, за да се пресмета јачината на принос, цврстината на истегнување и другите показатели за изведба на материјалот.
Стрес σ = F/A
σ е цврстина на истегнување (MPa)
F е оптоварување на истегнување (N)
A е површината на напречниот пресек на примерокот
2. Крива на истегнување
Анализа на неколку фази од процесот на истегнување:
а. Во фазата ОП со мало оптоварување, издолжувањето е во линеарна врска со оптоварувањето, а Fp е максималното оптоварување за одржување на права линија.
б. Откако оптоварувањето ќе го надмине Fp, кривата на истегнување почнува да добива нелинеарна врска. Примерокот влегува во почетната фаза на деформација, а товарот се отстранува, а примерокот може да се врати во првобитната состојба и еластично да се деформира.
в. Откако оптоварувањето ќе надмине Fe, товарот се отстранува, дел од деформацијата се обновува, а дел од преостанатата деформација се задржува, што се нарекува пластична деформација. Fe се нарекува граница на еластичност.
г. Кога товарот дополнително се зголемува, кривата на истегнување покажува пила. Кога оптоварувањето не се зголемува или намалува, феноменот на континуирано издолжување на експерименталниот примерок се нарекува попуштање. По попуштањето, примерокот почнува да претрпува очигледна пластична деформација.
д. По попуштањето, примерокот покажува зголемување на отпорот на деформација, стврднување на работата и зајакнување на деформацијата. Кога оптоварувањето ќе достигне Fb, истиот дел од примерокот нагло се собира. Fb е граница на јачината.
ѓ. Феноменот на собирање доведува до намалување на носивоста на примерокот. Кога товарот ќе достигне Fk, примерокот се распаѓа. Ова се нарекува оптоварување на фрактура.
Јачина на принос
Јачината на попуштање е максималната вредност на напрегањето што металниот материјал може да го издржи од почетокот на пластичната деформација до целосна фрактура кога е подложен на надворешна сила. Оваа вредност ја означува критичната точка каде што материјалот преминува од фазата на еластична деформација во фазата на пластична деформација.
Класификација
Горна јачина на попуштање: се однесува на максималното напрегање на примерокот пред да падне силата за прв пат кога ќе се појави попуштање.
Пониска јачина на попуштање: се однесува на минималното напрегање во фазата на попуштање кога се игнорира почетниот минлив ефект. Бидејќи вредноста на долната точка на попуштање е релативно стабилна, таа обично се користи како показател за отпорноста на материјалот, наречена точка на попуштање или јачина на попуштање.
Формула за пресметка
За горната јачина на попуштање: R = F / Sₒ, каде што F е максималната сила пред да падне силата за прв пат во фазата на попуштање, а Sₒ е оригиналната површина на напречниот пресек на примерокот.
За помала јачина на попуштање: R = F / Sₒ, каде што F е минималната сила F игнорирајќи го почетниот минлив ефект, а Sₒ е оригиналната површина на пресекот на примерокот.
Единица
Единицата за јачина на отстапување е обично MPa (мегапаскал) или N/mm² (Њутн на квадратен милиметар).
Пример
Земете го како пример нискојаглероден челик, неговата граница на издашност обично е 207MPa. Кога е подложен на надворешна сила поголема од оваа граница, челикот со низок јаглерод ќе произведе трајна деформација и не може да се обнови; кога е подложен на надворешна сила помала од оваа граница, челикот со низок јаглерод може да се врати во првобитната состојба.
Јачината на попуштање е еден од важните показатели за оценување на механичките својства на металните материјали. Ја одразува способноста на материјалите да се спротивстават на пластична деформација кога се подложени на надворешни сили.
Јачина на истегнување
Јакоста на истегнување е способност на материјалот да се спротивстави на оштетување при оптоварување на истегнување, што е специфично изразено како максимална вредност на напрегањето што материјалот може да го издржи за време на процесот на истегнување. Кога напрегањето на затегнување на материјалот ја надминува неговата цврстина на истегнување, материјалот ќе претрпи пластична деформација или фрактура.
Формула за пресметка
Формулата за пресметка за цврстина на истегнување (σt) е:
σt = F / A
Каде што F е максималната сила на истегнување (Њутн, N) што може да ја издржи примерокот пред да се скрши, а A е оригиналната површина на пресекот на примерокот (квадратен милиметар, mm²).
Единица
Единицата за цврстина на истегнување е обично MPa (мегапаскал) или N/mm² (Њутн на квадратен милиметар). 1 MPa е еднакво на 1.000.000 Њутни на метар квадратен, што исто така е еднакво на 1 N/mm².
Влијателни фактори
На јакоста на истегнување влијаат многу фактори, вклучувајќи го хемискиот состав, микроструктурата, процесот на термичка обработка, методот на обработка итн. материјали.
Практична примена
Јакоста на истегнување е многу важен параметар во областа на науката за материјалите и инженерството и често се користи за проценка на механичките својства на материјалите. Во однос на конструктивниот дизајн, изборот на материјали, проценката на безбедноста итн., цврстината на истегнување е фактор што мора да се земе предвид. На пример, во градежното инженерство, цврстината на истегнување на челикот е важен фактор за одредување дали може да издржи товари; во полето на воздушната вселена, цврстината на истегнување на лесните и високоцврсти материјали е клучот за обезбедување на безбедноста на авионите.
Јачина на замор:
Металниот замор се однесува на процесот во кој материјалите и компонентите постепено произведуваат локално трајно кумулативно оштетување на едно или повеќе места под цикличен стрес или циклично напрегање, а пукнатини или ненадејни целосни фрактури се јавуваат по одреден број циклуси.
Карактеристики
Ненадејност во времето: Неуспехот на замор на метал често се случува ненадејно во краток временски период без очигледни знаци.
Локалитет во позиција: Неуспехот на замор обично се јавува во локални области каде што е концентриран стресот.
Чувствителност на околината и дефекти: Металниот замор е многу чувствителен на околината и на ситните дефекти во материјалот, што може да го забрза процесот на замор.
Влијателни фактори
Амплитуда на стрес: Големината на стрес директно влијае на животниот век на замор на металот.
Просечна големина на стрес: Колку е поголем просечниот напон, толку е пократок векот на замор на металот.
Број на циклуси: Колку повеќе пати металот е под цикличен стрес или напрегање, толку посериозно е акумулацијата на оштетувањето од замор.
Превентивни мерки
Оптимизирајте го изборот на материјали: изберете материјали со повисоки граници на замор.
Намалување на концентрацијата на напрегањето: Намалете ја концентрацијата на стресот преку структурен дизајн или методи на обработка, како што се користење на заоблени агли, зголемување на димензиите на напречниот пресек итн.
Површинска обработка: Полирање, прскање итн. на металната површина за да се намалат површинските дефекти и да се подобри силата на замор.
Инспекција и одржување: Редовно проверувајте ги металните компоненти за навремено откривање и поправка на дефекти како што се пукнатини; одржувајте делови склони кон замор, како што се замена на истрошените делови и зајакнување на слабите врски.
Металниот замор е вообичаен режим на дефект на металот, кој се карактеризира со ненадејност, локалитет и чувствителност на околината. Амплитудата на стресот, просечната големина на стресот и бројот на циклуси се главните фактори кои влијаат на заморот на металот.
Крива SN: го опишува векот на замор на материјалите под различни нивоа на напрегање, каде што S го претставува стресот, а N го претставува бројот на циклуси на напрегање.
Формула за коефициент на сила на замор:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Каде што (Ka) е фактор на оптоварување, (Kb) е фактор на големина, (Kc) е фактор на температура, (Kd) е фактор за квалитет на површината и (Ke) е фактор на доверливост.
Математички израз на кривата SN:
(\sigma^m N = C)
Каде што (\sigma) е стрес, N е бројот на циклуси на напрегање, а m и C се материјални константи.
Чекори за пресметка
Определи ги материјалните константи:
Определете ги вредностите на m и C преку експерименти или со повикување на релевантна литература.
Определете го факторот на концентрација на напрегањето: земете ги во предвид вистинската форма и големина на делот, како и концентрацијата на напрегањето предизвикана од филети, приклучоци итн., за да го одредите факторот на концентрација на стресот К. Пресметајте ја јачината на замор: според кривата SN и стресот факторот на концентрација, во комбинација со дизајнерскиот век и нивото на работен стрес на делот, ја пресметува јачината на замор.
2. Пластичност:
Пластичноста се однесува на својството на материјалот кој, кога е подложен на надворешна сила, создава трајна деформација без да се скрши кога надворешната сила ја надминува својата еластична граница. Оваа деформација е неповратна, а материјалот нема да се врати во првобитната форма дури и ако се отстрани надворешната сила.
Индекс на пластичност и неговата формула за пресметување
Издолжување (δ)
Дефиниција: Издолжувањето е процентот на вкупната деформација на делот на мерачот откако примерокот е скршен на истегнување до оригиналната должина на мерачот.
Формула: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Каде што L0 е оригиналната должина на мерачот на примерокот;
L1 е должината на мерачот откако ќе се скрши примерокот.
Сегментална редукција (Ψ)
Дефиниција: Сегменталното намалување е процентот на максималното намалување на површината на напречниот пресек на точката на вратот откако примерокот ќе се скрши до оригиналната површина на пресек.
Формула: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Каде што F0 е оригиналната површина на пресек на примерокот;
F1 е површината на напречниот пресек на точката на вратот откако ќе се скрши примерокот.
3. Цврстина
Тврдоста на металот е индекс на механички својства за мерење на тврдоста на металните материјали. Тоа укажува на способноста да се спротивстави на деформација во локалниот волумен на металната површина.
Класификација и застапеност на тврдоста на металот
Тврдоста на металот има различни методи за класификација и претставување според различни методи на тестирање. Главно го вклучуваат следново:
Бринел тврдост (HB):
Опсег на примена: Генерално се користи кога материјалот е помек, како што се обоени метали, челик пред термичка обработка или по жарење.
Принцип на испитување: Со одредена големина на оптоварување за тестирање, стврдната челична топка или карбидна топка со одреден дијаметар се втиснува на површината на металот што треба да се тестира, а товарот се растоварува по одредено време и дијаметарот на вдлабнувањето на површината што треба да се тестира се мери.
Формула за пресметка: Бринеловата цврстина е количникот добиен со делење на оптоварувањето со сферичната површина на вдлабнувањето.
Тврдост на Роквел (HR):
Опсег на примена: Генерално се користи за материјали со поголема цврстина, како што е цврстина по термичка обработка.
Принцип на тест: Слично на цврстината на Бринел, но се користат различни сонди (дијаманти) и различни методи на пресметка.
Видови: Во зависност од примената, постојат HRC (за материјали со висока цврстина), HRA, HRB и други видови.
Викерс цврстина (HV):
Опсег на примена: Погоден за микроскопска анализа.
Принцип на тест: Притиснете ја површината на материјалот со оптоварување помало од 120 кг и дијамантски квадратен конус вовлекувач со агол на теме од 136° и поделете ја површината на јамата за вдлабнување на материјалот со вредноста на товарот за да ја добиете вредноста на тврдоста на Викер.
Тврдост на Leeb (HL):
Карактеристики: Преносен тестер на цврстина, лесен за мерење.
Принцип на тест: Користете го отскокнувањето генерирано од главата на ударната топка по ударот на површината на тврдоста и пресметајте ја цврстината според односот на брзината на враќање на ударот на 1mm од површината на примерокот до брзината на ударот.
Време на објавување: 25-септември 2024 година
