Беріктіктің созылу сынағы негізінен созылу процесінде металл материалдарының зақымдалуға қарсы тұру қабілетін анықтау үшін қолданылады және материалдардың механикалық қасиеттерін бағалаудың маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады.
1. Созылу сынағы
Созылу сынағы материал механикасының негізгі принциптеріне негізделген. Белгілі бір жағдайларда материал үлгісіне созылу жүктемесін қолдану арқылы үлгі үзілгенге дейін созылу деформациясын тудырады. Сынақ кезінде әр түрлі жүктемелер кезінде тәжірибелік үлгінің деформациясы және сынама үзілген кездегі максималды жүктеме тіркеледі, осылайша материалдың аққыштық шегін, созылу беріктігін және басқа өнімділік көрсеткіштерін есептейді.
Кернеу σ = F/A
σ - созылу күші (МПа)
F – созылу жүктемесі (N)
A – үлгінің көлденең қимасының ауданы
2. Созылу қисығы
Созылу процесінің бірнеше кезеңдерін талдау:
а. Шағын жүктемемен ОП сатысында созылу жүктемемен сызықтық қатынаста болады, ал Fp түзу сызықты ұстап тұру үшін максималды жүктеме болып табылады.
б. Жүктеме Fp асқаннан кейін созылу қисығы сызықты емес қатынасты қабылдай бастайды. Үлгі деформацияның бастапқы кезеңіне кіреді, ал жүктеме жойылады, ал үлгі бастапқы күйіне оралып, серпімді деформациялануы мүмкін.
в. Жүктеме Fe-ден асқаннан кейін жүктеме жойылады, деформацияның бір бөлігі қалпына келеді, ал қалдық деформацияның бір бөлігі сақталады, бұл пластикалық деформация деп аталады. Fe серпімділік шегі деп аталады.
d. Жүктеме одан әрі артқанда, созылу қисығы ара тісін көрсетеді. Жүктеме ұлғаймаған немесе азаймаған кезде тәжірибелік үлгінің үздіксіз ұзару құбылысын аққыштық деп атайды. Шығарғаннан кейін үлгі айқын пластикалық деформацияға ұшырай бастайды.
e. Шығарудан кейін үлгі деформацияға төзімділіктің жоғарылауын, жұмыстың қатаюын және деформацияны күшейтуді көрсетеді. Жүктеме Fb жеткенде үлгінің сол бөлігі күрт кішірейеді. Fb – күш шегі.
f. Шөгу құбылысы үлгінің көтергіштігінің төмендеуіне әкеледі. Жүктеме Fk жеткенде үлгі үзіледі. Бұл сыну жүктемесі деп аталады.
Өнімділік күші
Ағымдық беріктік - металл материалдың сыртқы күш әсерінен пластикалық деформацияның басынан толық сынуға дейін төтеп бере алатын ең жоғары кернеу мәні. Бұл мән материалдың серпімді деформация сатысынан пластикалық деформация кезеңіне ауысатын сыни нүктені белгілейді.
Классификация
Жоғарғы аққыштық күші: шығымдылық пайда болған кезде күш бірінші рет төмендегенге дейінгі үлгінің максималды кернеуін білдіреді.
Төменгі шығымдылық күші: бастапқы өтпелі әсер еленбеген кездегі кірістілік кезеңіндегі ең аз кернеуді білдіреді. Төменгі шығымдылық нүктесінің мәні салыстырмалы түрде тұрақты болғандықтан, ол әдетте аққыштық нүктесі немесе аққыштық шегі деп аталатын материал кедергісінің көрсеткіші ретінде пайдаланылады.
Есептеу формуласы
Жоғарғы аққыштық шегі үшін: R = F / Sₒ, мұндағы F - шығымдылық сатысында күш бірінші рет төмендегенге дейінгі максималды күш, ал Sₒ - үлгінің бастапқы көлденең қимасының ауданы.
Төменгі аққыштық шегі үшін: R = F / Sₒ, мұндағы F - бастапқы өтпелі әсерді елемейтін F ең аз күш, ал Sₒ үлгінің бастапқы көлденең қимасының ауданы.
Бірлік
Шығымдылық бірлігі әдетте МПа (мегапаскаль) немесе Н/мм² (шаршы миллиметрге Ньютон).
Мысал
Мысал ретінде төмен көміртекті болатты алайық, оның кірістілік шегі әдетте 207МПа. Осы шектен жоғары сыртқы күш әсер еткенде, төмен көміртекті болат тұрақты деформация тудырады және оны қалпына келтіру мүмкін емес; осы шектен аз сыртқы күш әсер еткенде, төмен көміртекті болат бастапқы күйіне оралуы мүмкін.
Аққыштық беріктігі металл материалдарының механикалық қасиеттерін бағалаудың маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Ол сыртқы күштердің әсерінен материалдардың пластикалық деформацияға қарсы тұру қабілетін көрсетеді.
Созылу күші
Созылу беріктігі - материалдың созылу жүктемесі кезінде зақымдануға қарсы тұру қабілеті, ол материалдың созылу процесі кезінде төтеп бере алатын максималды кернеу мәні ретінде арнайы көрсетілген. Материалдағы созылу кернеуі оның созылу беріктігінен асып кеткен кезде материал пластикалық деформацияға немесе сынуға ұшырайды.
Есептеу формуласы
Созылу күшін (σt) есептеу формуласы:
σt = F / A
Мұндағы F – үзілгенге дейін үлгі төтеп бере алатын максималды созу күші (Ньютон, N), ал A – үлгінің бастапқы көлденең қимасының ауданы (шаршы миллиметр, мм²).
Бірлік
Созылу беріктігінің бірлігі әдетте МПа (мегапаскаль) немесе Н/мм² (шаршы миллиметрге Ньютон). 1 МПа шаршы метрге 1 000 000 Ньютонға тең, ол да 1 Н/мм² тең.
Әсер етуші факторлар
Созылу беріктігіне көптеген факторлар әсер етеді, соның ішінде химиялық құрамы, микроқұрылымы, термиялық өңдеу процесі, өңдеу әдісі және т.б. Әртүрлі материалдардың созылу беріктігі әртүрлі, сондықтан практикалық қолдануда оның механикалық қасиеттеріне негізделген қолайлы материалдарды таңдау қажет. материалдар.
Практикалық қолдану
Созылу беріктігі материалтану және техника саласындағы өте маңызды параметр болып табылады және көбінесе материалдардың механикалық қасиеттерін бағалау үшін қолданылады. Құрылымдық дизайн, материалды таңдау, қауіпсіздікті бағалау және т.б. тұрғысынан созылу беріктігі ескерілуі керек фактор болып табылады. Мысалы, құрылыс техникасында болаттың созылу беріктігі оның жүктемелерге төтеп бере алатынын анықтауда маңызды фактор болып табылады; аэроғарыш саласында жеңіл және жоғары берік материалдардың созылу беріктігі ұшақтардың қауіпсіздігін қамтамасыз етудің кілті болып табылады.
Шаршау күші:
Металл шаршауы деп циклдік кернеу немесе циклдік деформация кезінде бір немесе бірнеше жерде материалдар мен құрамдас бөліктердің бірте-бірте жергілікті тұрақты жиынтық зақымдануын тудыратын және белгілі бір циклдар санынан кейін жарықтар немесе кенет толық сынулар пайда болатын процесті айтады.
Ерекше өзгешеліктері
Уақыт бойынша кенеттен: металдың шаршауының бұзылуы жиі айқын белгілерсіз қысқа уақыт ішінде кенеттен пайда болады.
Орналасу орны: Шаршау сәтсіздігі әдетте стресс шоғырланған жергілікті жерлерде орын алады.
Қоршаған ортаға және ақауларға сезімталдық: Металл шаршауы қоршаған ортаға және материалдың ішіндегі ұсақ ақауларға өте сезімтал, бұл шаршау процесін жеделдетуі мүмкін.
Әсер етуші факторлар
Стресс амплитудасы: кернеу шамасы металдың шаршау мерзіміне тікелей әсер етеді.
Орташа кернеу шамасы: орташа кернеу неғұрлым көп болса, металдың шаршау мерзімі соғұрлым қысқа болады.
Циклдар саны: Металл циклдік кернеу немесе кернеу астында болған сайын, шаршау зақымының жинақталуы соғұрлым ауыр болады.
Алдын алу шаралары
Материалды таңдауды оңтайландыру: шаршау шегі жоғары материалдарды таңдаңыз.
Стресс концентрациясын азайту: құрылымдық дизайн немесе өңдеу әдістері арқылы кернеу концентрациясын азайту, мысалы, дөңгелектелген бұрыштық өтулерді пайдалану, көлденең қима өлшемдерін ұлғайту және т.б.
Беттік өңдеу: беттік ақауларды азайту және шаршау беріктігін жақсарту үшін металл бетіне жылтырату, бүрку және т.б.
Тексеру және техникалық қызмет көрсету: жарықтар сияқты ақауларды жедел анықтау және жөндеу үшін металл құрамдастарды үнемі тексеріп отырыңыз; тозған бөлшектерді ауыстыру және әлсіз буындарды нығайту сияқты шаршауға бейім бөлшектерді ұстаңыз.
Металл шаршау - кенеттен, локализациямен және қоршаған ортаға сезімталдықпен сипатталатын металдың жалпы бұзылу режимі. Кернеу амплитудасы, кернеудің орташа шамасы және циклдар саны металдың шаршауына әсер ететін негізгі факторлар болып табылады.
SN қисығы: әртүрлі кернеу деңгейлеріндегі материалдардың шаршау мерзімін сипаттайды, мұнда S кернеуді білдіреді және N кернеу циклдерінің санын білдіреді.
Шаршау күшінің коэффициентінің формуласы:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Мұндағы (Ka) – жүктеме коэффициенті, (Кб) – өлшем коэффициенті, (Кс) – температура коэффициенті, (Kd) – бет сапасының коэффициенті, (Ке) – сенімділік коэффициенті.
SN қисығының математикалық өрнегі:
(\sigma^m N = C)
Мұндағы (\сигма) – кернеу, N – кернеу циклдерінің саны, m және C – материалдық тұрақтылар.
Есептеу қадамдары
Материалдық константаларды анықтаңыз:
m және C мәндерін тәжірибелер арқылы немесе тиісті әдебиеттерге сілтеме жасау арқылы анықтаңыз.
Кернеу концентрациясының коэффициентін анықтаңыз: Бөлшектің нақты пішіні мен өлшемін, сондай-ақ филе, шілтер жолдары және т.б. туындаған кернеу концентрациясын ескеріңіз, кернеу концентрациясының коэффициенті K. Шаршау күшін есептеңіз: SN қисығы мен кернеу бойынша Концентрация коэффициенті бөліктің есептік мерзімімен және жұмыс кернеуінің деңгейімен біріктірілген, шаршау күшін есептейді.
2. Пластикалық:
Пластикалық деп сыртқы күш әсер еткенде, сыртқы күш серпімділік шегінен асқанда үзілмей, тұрақты деформация тудыратын материалдың қасиетін айтады. Бұл деформация қайтымсыз және сыртқы күш жойылса да материал бастапқы пішініне оралмайды.
Икемділік көрсеткіші және оны есептеу формуласы
Ұзарту (δ)
Анықтама: Созылу – үлгінің бастапқы габариттік ұзындығына дейін созылу сынуынан кейінгі калибр бөлігінің жалпы деформациясының пайызы.
Формула: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Мұндағы L0 – үлгінің бастапқы калибрлі ұзындығы;
L1 – үлгі үзілгеннен кейінгі калибр ұзындығы.
Сегменттік қысқарту (Ψ)
Анықтама: Сегменттік қысқарту үлгіні бастапқы көлденең қима ауданына дейін үзгеннен кейін мойын нүктесіндегі көлденең қима ауданындағы максималды азайтудың пайызы болып табылады.
Формула: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Мұндағы F0 – үлгінің бастапқы көлденең қимасының ауданы;
F1 - үлгі сынғаннан кейінгі мойын нүктесіндегі көлденең қиманың ауданы.
3. Қаттылық
Металл қаттылығы – металл материалдарының қаттылығын өлшеуге арналған механикалық қасиет көрсеткіші. Ол металл бетіндегі жергілікті көлемде деформацияға қарсы тұру қабілетін көрсетеді.
Металл қаттылығының жіктелуі және көрінісі
Металл қаттылығы әртүрлі сынау әдістеріне сәйкес әртүрлі жіктеу және ұсыну әдістеріне ие. Негізінен мыналарды қамтиды:
Бринелл қаттылығы (HB):
Қолдану аясы: Әдетте материал жұмсақ болған кезде қолданылады, мысалы, түсті металдар, болат термиялық өңдеуге дейін немесе күйдіруден кейін.
Сынақ принципі: Сынақ жүктемесінің белгілі бір өлшемімен сыналатын металдың бетіне белгілі бір диаметрдегі шыңдалған болат шар немесе карбид шары басылады, ал жүк белгіленген уақыттан кейін түсіріледі және шегініс диаметрі сыналатын бетінде өлшенеді.
Есептеу формуласы: Бринелл қаттылығының мәні - жүктемені шегіністің сфералық бетінің ауданына бөлу арқылы алынған коэффициент.
Роквелл қаттылығы (HR):
Қолдану аясы: Әдетте термиялық өңдеуден кейінгі қаттылық сияқты қаттылығы жоғары материалдар үшін қолданылады.
Сынақ принципі: Бринелл қаттылығына ұқсас, бірақ әртүрлі зондтарды (алмас) және әртүрлі есептеу әдістерін қолданады.
Түрлері: Қолдану түріне қарай HRC (қаттылығы жоғары материалдар үшін), HRA, HRB және басқа түрлері бар.
Викерс қаттылығы (HV):
Қолдану аясы: Микроскоппен талдау үшін қолайлы.
Сынақ принципі: 120 кг-нан аз жүктемесі бар материал бетін және төбесінің бұрышы 136 ° болатын гауһар төртбұрышты конустық интенттерді басыңыз және Викерс қаттылық мәнін алу үшін материал шегініс шұңқырының бетінің ауданын жүктеме мәніне бөліңіз.
Либ қаттылығы (HL):
Ерекшеліктер: Портативті қаттылықты өлшейтін құрал.
Сынақ принципі: Қаттылық бетіне соқтығысқаннан кейін соққы шарының басымен жасалған серпінді пайдаланыңыз және қаттылықты үлгі бетінен 1 мм-де соққының кері серпілу жылдамдығының соққы жылдамдығына қатынасы арқылы есептеңіз.
Жіберу уақыты: 25 қыркүйек 2024 ж
