NAK NEK Kategória:

Lakatos és szerszámos munka

A fém szilárdsága és keménysége

A gépgyártásban és szerszámgyártásban használt fémek számos értékes tulajdonsággal rendelkeznek, de ezek közül a legfontosabb a szilárdság és a keménység.

Beszéljünk röviden ezekről a tulajdonságokról.

Az erő, mint tudod, az anyag azon képessége, hogy ellenálljon a pusztulásnak. Ha a fém nem törik meg nyújtáskor, vagy nem törik össze ütközéskor, akkor a fémet erősnek mondják. A technológiában azonban nem hagyatkozhatunk csak arra az általános benyomásra, hogy a fém, amellyel foglalkoznak, erős-e vagy nem elég erős. Pontosan meg kell mérni az anyag szilárdságát, külön meg kell határozni szakadás- és lökésterhelés-tűrő képességét. A fém szilárdságának meghatározásához a belőle készült mintákat speciális gépeken nyújtják, amíg el nem törnek. Ha nyomon követjük, hogy a próbatest mekkora erő hatására tört el, és tanulmányozzuk méreteinek változását a törés helyén, akkor teljes és pontos jellemzőt kaphatunk annak a fémnek a szilárdságáról, amelyből a próbadarab készült.

Ezután a mintát eltörő erő kilogrammban kifejezett értékét elosztva a minta négyzetmilliméterben kifejezett keresztmetszeti területével, a minta által ellenálló feszültséget, azaz az anyag szakítószilárdságát kapjuk. elismert. Ennek az erőnek a keresztmetszeti terület egységére vonatkoztatott, ezért nem kg-ban, hanem kg / mm2-ben mért nagyságát szakítószilárdságnak nevezzük, és minden szakirodalomban, rajzon és technológiai dokumentumban zv (szigma) betűvel jelöljük. lenni).

Egy adott fém s8 szakítószilárdságának ismeretében nemcsak a termék szilárdságát lehet kiszámítani, hanem a feldolgozás során a szükséges forgácsolási feltételeket is kiválaszthatja. Ez azért fontos, mert az acélok szilárdsága nagyon változó. Így például az Art. 1 = 32 40 kg / mm2, és egyes erősen ötvözött acélok elérik a 200 kg / mm2-t.

A szakadt mintát tovább vizsgálva megállapítható, hogy a törésponti keresztmetszete valamelyest beszűkült, teljes hossza megnőtt. Ez a jelenség azt jelzi, hogy egy adott anyag mennyire képes ellenállni a pusztulásnak és megváltoztatni az alakját anélkül, hogy megszakítaná a részecskéi közötti molekuláris kötést, vagyis hogy plasztikus legyen.

Ha most kiszámoljuk, hogy mennyivel csökkent a minta keresztmetszete, majd ezt az értéket elosztjuk az eredeti területével, akkor a -ben kifejezett eredményt kapjuk. százalék, és a keresztmetszet relatív összenyomódásának nevezzük. A keresztmetszet relatív összenyomódását f (psi) betűvel jelöljük, és az anyag viszkozitását jellemzi. A legpuhább alacsony szén-dioxid-tartalmú acélok értéke eléri a 60%-ot, a legkevésbé viszkózus - akár 30%-ot.

A megnövelt mintahossz mérése a relatív nyúlást jellemzi, és 8-as (delta) betűvel jelöljük. Minél nagyobb a relatív nyúlás, annál nagyobb a fém rugalmassága. A relatív nyúlás 5 és a relatív összenyomódás értékével<|>, közvetve lehet megítélni a fém szívósságát. A fém szívóssága alatt az anyag ridegséggel ellentétes tulajdonságát értjük.

A fémek második fő tulajdonsága a keménység. Minél nagyobb a keménység, annál tartósabb az alkatrész, annál lassabban kopik. A vágószerszám csak azért távolítja el a forgácsot az alkatrészről, mert annak keménysége sokkal nagyobb, mint a megmunkálandó anyag keménysége. Már a keménység kis változása is jelentősen befolyásolja az alkatrész és a szerszám teljesítménytulajdonságait. Mindez arra kényszeríti a gyártókat, hogy gondosan figyeljék az alkatrész keménységének állapotát.

A fém keménységét egy tárgynak a vizsgált anyagba való bemélyedése határozza meg. A bemélyedés mélysége annak megítélésére szolgál, hogy mekkora ez a keménység. A meglévő keménységmérő készülékek ezen az elven működnek: a Brinell press és a Rockwell készülékek.

Brinell prés segítségével az edzetlen acélok, valamint az öntöttvas keménységét úgy mérik, hogy 3000 kg-os erővel 10 mm átmérőjű acélgolyót préselnek bele. Más anyagoknál a golyós benyomódási erő változó: réznél, sárgaréznél és hasonlónál 1000 kg, lágyötvözeteknél 250 kg. A Rockwell készülék az edzett anyagok keménységét egy speciális gyémántkúp behúzásával határozza meg. A mérés eredménye, amely az anyag keménységének értékét jellemzi, a megfelelő keménységi számok: a Brinell keménységi szám (HB) és a Rockwell keménységi szám (HR).

Az I-ben lévő Brinell-keménység a terhelés (kg-ban) és a golyólenyomat területével való osztásának eredményét jelenti, mm2-ben kifejezve. A HB szám meghatározásakor végzett számítások elkerülése érdekében speciális táblázatokat használnak, amelyekben ez a szám megtalálható a kapott nyomat átmérője alapján. A legnagyobb keménység, amely ezen a présgépen tesztelhető: Yv = 450.

A Brinell prés (15. ábra) a következőképpen működik. A sima és egyenletes felület elérése érdekében megtisztított alkatrészt egy golyóscsapágyra szerelik, és a csavart forgató lendkereket addig emelik, amíg az meg nem érinti a hegy golyóját. Ezután a hengerből a tartályba vezető olajkimenetet egy csavarral lezárják, és egy szivattyú működtetésével nyomást hoznak létre a dugattyún és a golyós hegyen. Egy motoros szivattyú olajat pumpál a hengerbe a tartályból, nyomást hoz létre a dugattyúra, és egyidejűleg továbbítja azt a nyomásmérőre és a súlyokkal ellátott karra. A nyomás mértéke megfelel a rakományok súlyának. Egy idő után a csavar kinyílik, a hengerből az olaj egy része a tartályba kerül, és a nyomás nullára csökken. Ezt követően a csavart a lendkerékkel leengedjük, az alkatrészt elengedjük, és speciális nagyítóval megmérjük a nyomat átmérőjét.

Rizs. 1. Sematikus ábrázolás hidraulikus nyomás Brinell.

Rizs. 2. A Rockwell készülék diagramja.

A tesztelési folyamat azzal kezdődik, hogy a tárgyat a gyémántcsúcshoz hozzák, és előzetes erőt (10 kg) alkalmaznak. Ezt a készülék orsóhüvelyében található rugó szorgalmasan hozza létre. A 6 munkakar a készülék orsójára hat, támasztópontja a 7 tengelyen, a csúcsra való erőátvitel helye pedig a prizmán van. A súly erre a karra hat.

Üzemképtelen állapotban a kar a bilincsre támaszkodik, és nincs nyomás az orsóra. A teszt során a fogantyút elengedik, majd a kart a bilinccsel és a karral együtt leengedik. Ennek az egész rendszernek a zökkenőmentes süllyesztését a 8 olajcsillapító segíti elő, amely lehetővé teszi a vizsgált tárgyra gyakorolt ​​erőhatás mértékének szabályozását. Miután megkapta a mozgás képességét, a gyémánt kúp leereszkedik, és behatol a fémbe. Ennek a mozgásnak a mértékét a kar továbbítja a visszajelző felé.

Azt azonban el kell mondani, hogy nem minden alkatrész keménysége tesztelhető a leírt eszközökkel. Lehetetlen például azzal. ezek segítségével határozzuk meg a keménységet a szerszám vágóélén vagy valamilyen mátrix belső felületén. Ilyen esetekben a keménység ellenőrzéséhez tárázott fájlokkal folyamodnak.

Ezzel az acél két legfontosabb tulajdonságának – szilárdságának és keménységének – leírása zárul. Ezek a tulajdonságok azonban nem állandóak. Az acél szerkezetének, azaz szerkezetének megváltozásával változhatnak. Mitől változik az acél szerkezete?

4. § MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK

A fém külső erőkkel szembeni ellenálló képességét mechanikai tulajdonságok jellemzik. Ezért a gépalkatrészek gyártásához szükséges anyag kiválasztásakor mindenekelőtt figyelembe kell venni annak mechanikai tulajdonságait: szilárdság, rugalmasság, plaszticitás, ütésállóság, keménység és tartósság. Ezeket a tulajdonságokat olyan mechanikai vizsgálatok eredményei határozzák meg, amelyek során a fémeket külső erőknek (terhelésnek) teszik ki. A külső erők lehetnek statikusak, dinamikusak vagy ciklikusak (újra változók). A terhelés feszültséget és deformációt okoz a szilárd anyagban.
Feszültség a terhelés nagysága a próbatest keresztmetszeti területének egységére vonatkoztatva. Deformáció- a szilárd test alakjának és méretének megváltozása az alkalmazott külső erők hatására. Megkülönböztetni a feszítés (kompresszió), hajlítás, csavarás, nyírás deformációit (8. ábra). Valójában egy anyag egy vagy több típusú deformáción is áteshet egyszerre.

Rizs. 8. Az alakváltozások fajtái:
a - összenyomás, b - feszítés, c - csavarás, d - vágás, e - hajlítás

Rizs. 9. Nyújtódiagram:
a - feltételes diagram P-∆l koordinátákkal, b - feltételes feszültségdiagram és valódi feszültségdiagram

A szilárdság, rugalmasság és plaszticitás meghatározásához a fémeket kerek vagy lapos minták formájában statikus feszültségre tesztelik (GOST 1497-73). A vizsgálatokat szakítógépeken végzik. A vizsgálatok eredményeként szakítódiagramot kapunk (9. ábra). A diagram abszcisszája az alakváltozási értékek, az ordináta pedig a mintára kifejtett terhelés.
Erő- az anyagnak a terhelés hatására bekövetkező törésálló képességét annak végső szilárdsága és folyáshatára alapján kell értékelni. Az anyag szilárdságának fontos mutatója a fajlagos szilárdság is - az anyag végső szilárdságának és sűrűségének aránya. A végső szilárdság σ in (végső ellenállás) a feltételes feszültség Pa-ban (N / m 2), amely megfelel a minta megsemmisülését megelőző legnagyobb terhelésnek: σ in = P max / F 0, ahol P max a maximális terhelés, N; F 0 - a minta munkarészének kezdeti keresztmetszete, m 2. Az S k valódi szakítószilárdság az a feszültség, amelyet a P terhelés és a szakadás pillanatában fennálló terhelés és a minta szakadás utáni minimális keresztmetszetének területe aránya határoz meg (S k = P k / F k ).
A (fizikai) σ t folyási feszültség az a legkisebb feszültség (MPa-ban), amelynél a minta deformálódik a terhelés észrevehető növekedése nélkül: σ t = P t / F 0, ahol P t az a terhelés, amelynél a folyási terület megfigyelhető, N.
Alapvetően csak a lágyacélnak és sárgaréznek van folyáshatára. Más ötvözetek nem rendelkeznek folyási tulajdonságokkal. Az ilyen anyagoknál meghatározzuk a folyáshatárt (feltételes), amelynél a maradék nyúlás eléri a minta számított hosszának 0,2%-át: σ 0,2 = P 0,2 / F 0.
Rugalmasság- az anyag azon képességét, hogy a P up terhelés megszűnése után vissza tudja állítani eredeti alakját és méretét, a σ pts arányossági határral és a σ pack rugalmassági határral becsüljük meg.
Arányos határσ pts - feszültség (MPa), amely felett az alkalmazott feszültség és a minta deformációja közötti arányosság megsérül σ pts = P pts / F 0.
Rugalmas határ(feltételes) σ 0,05 a feltételes feszültség MPa-ban, amely megfelel annak a terhelésnek, amelynél a maradandó alakváltozás először eléri a próbadarab tervezési hosszának 0,05%-át l0: σ 0,05 = P 0,05 / F 0, ahol P 0, 05 - terhelés a rugalmassági határ, N.
Műanyag, azaz az anyag felvevő képessége új formaés a méreteket külső erők hatására, összeomlás nélkül, relatív megnyúlás és relatív összehúzódás jellemzi.
Relatív kiterjesztése(törés után) δ a minta törés utáni számított hosszának (l: -l 0) és az eredeti számított hosszának l 0 aránya, százalékban kifejezve: δ = [(l: -l 0) / l 0] 100%.
Relatív szűkület(szakadás után) φ a minta szakadás utáni keresztmetszetének kezdeti és minimális területe (F 0 -F k) különbsége az F 0 kezdeti keresztmetszeti területhez viszonyítva, százalékban kifejezve: φ = [(F 0 -F k) / F 0 ]száz%.
Minél nagyobb az anyag relatív nyúlásának és összehúzódásának értéke, annál rugalmasabb az anyag. Van törékeny anyagok ezek az értékek a nullához közelítenek. Az építési anyag ridegsége negatív tulajdonság.
Ütésszilárdság, azaz egy anyag dinamikus terhelésekkel szembeni ellenálló képességét a minta törésére fordított W munka (MJ-ban) és az F keresztmetszet (m 2 -ben) arányaként határozzuk meg. a bemetszéspont KC = W / F.
A teszteléshez (GOST 9454-78) speciális szabványmintákat készítenek négyszögletes rudak formájában, bevágással. Tesztelje a mintát ingamásolókon. A kopra szabadon eső ingája a bevágással ellentétes oldalról üti a példányt. Ebben az esetben a munkát rögzítik.
Az ütőszilárdság meghatározása különösen fontos egyes, nulla alatti hőmérsékleten üzemelő és a hideg ridegségre hajlamos fémek esetében. Minél alacsonyabb a hideg ridegségi küszöb, vagyis az a hőmérséklet, amelynél az anyag képlékeny törése rideggé válik, és minél nagyobb az anyag szívóssága, annál nagyobb az anyag szívóssága. Hideg ridegség - a szívósság csökkenése alacsony hőmérsékleten.
Ciklikus viszkozitás az anyagok azon képessége, hogy energiát nyeljenek el ismétlődő váltakozó terhelések hatására. A nagy ciklikus viszkozitású anyagok gyorsan csillapítják a rezgéseket, amelyek gyakran az idő előtti meghibásodások okai. Például az öntöttvas, amelynek nagy ciklikus viszkozitása van, bizonyos esetekben (ágyak és más testrészek számára) értékesebb anyag, mint a szénacél.
Keménység nevezzük egy anyag azon képességét, hogy ellenálljon egy másik, szilárdabb test behatolásának. A fémvágó szerszámoknak nagy keménységűeknek kell lenniük: marók, fúrók, marók, valamint a felületkeményített alkatrészek. A fém keménységét Brinell, Rockwell és Vickers módszerei határozzák meg (10. ábra).
Brinell módjára(GOST 9012-59) azon a tényen alapszik, hogy egy edzett acélgolyót állandó terhelés mellett sík fémfelületbe nyomnak. A golyó átmérőjét és a terhelés nagyságát a vizsgálandó fém keménységétől és vastagságától függően kell beállítani. A Brinell keménységét TSh keménységmérőn (golyós keménységmérő) határozzuk meg. A tesztet a következőképpen hajtjuk végre. A mérendő minta felületén 3-5 cm 2 -es területet reszelővel vagy csiszolókoronggal megtisztítunk. A mintát a műszerasztalra helyezzük, és addig emeljük, amíg hozzá nem ér az acélgolyóhoz, amely a műszerorsóban van rögzítve. A súly leereszkedik, és a golyót a próbadarabba nyomja. A fém felületén lenyomat képződik. Minél nagyobb a nyomat, annál lágyabb a fém.
A terhelésnek a d átmérőjű és t mélységű bemélyedés felületéhez viszonyított arányát, amely akkor keletkezik, ha egy D átmérőjű golyót P erővel megnyomják, a HB keménység mértékeként vesszük (lásd az ábrát). 10, a).

Rizs. 10. A fém keménységének meghatározása Brinell (a), Rockwell (b) és Vickers (c) módszerével

A keménység számértékét a következőképpen határozzuk meg: a bemélyedés átmérőjét optikai nagyítóval (osztásokkal) mérjük, és a kapott értéknek megfelelően a megfelelő keménységi szám a GOST-hoz mellékelt táblázatban található.
A Brinell-módszer előnye a tesztelés egyszerűségében és a kapott eredmények pontosságában rejlik. A HB> 450-es anyagok keménységét nem ajánlott Brinell-módszerrel mérni, például edzett acélnál, mivel a golyó a mérés során deformálódik és a leolvasott értékek torzulnak.
Szilárd anyagok vizsgálatához használja Rockwell módon(GOST 9013-59). A mintába 120°-os gyémántkúpot vagy 1,59 mm átmérőjű edzett acélgolyót nyomnak. A Rockwell keménységét hagyományos mértékegységekben mérik. A keménység mértékegységének névleges értéke a csúcs 0,002 mm-es tengelyirányú elmozdulásának felel meg. A tesztet TK készüléken végezzük. A keménységi értéket a h bemélyedési mélységből határozzuk meg, és a készülékre szerelt jelző tárcsájáról olvassuk le. A P 0 előterhelés minden esetben 100 N.
A nagy keménységű fémek vizsgálatakor gyémántkúpot használnak, és a teljes terhelés P = P 0 + P 1 = 1500 N. A keménység a "C" skálán olvasható le, és HRC-nek jelöljük.
Ha a teszt acélgolyót és 1000 N összterhelést vesz igénybe, akkor a keménységet a "B" skálán kell leolvasni, és HRB-vel kell jelölni.
Ha nagyon kemény vagy vékony tárgyakat tesztel, használjon gyémánt kúpot és 600 N összterhelést. A keménységet az "A" skálán mérik, és HRA-val jelölik. Példa a Rockwell keménység megjelölésére: HRC 50 - keménység 50 a "C" skálán.
A keménység Vickers-módszerrel (GOST 2999-75) történő meghatározásakor egy tetraéderes gyémánt piramist használnak, amelynek csúcsszöge 136 °, mint az anyagba préselt hegy. A tesztelés során 50-1000 N terhelést használnak (alacsonyabb terhelési értékek vékony termékek és kemény, edzett fémfelületi rétegek keménységének meghatározásához). A keménység számértékét a következőképpen határozzuk meg: a terhelés eltávolítása után megmérjük a lenyomat mindkét átlójának hosszát, és mikroszkóp segítségével, valamint az átló hosszának így kapott számtani átlagával a megfelelő keménységi számot megtaláljuk a az asztal. A Vickers keménységjelölés példája a HV 500.
A kis térfogatú fémek keménységének meghatározásához, például fémszemcséken vagy szerkezeti elemein, a meghatározási módszer mikrokeménység... Az eszköz csúcsa (behúzója) egy gyémánt tetraéder piramis (136°-os csúcsszöggel, ami megegyezik a piramiséval, Vickers szerint tesztelve). A bemélyedés terhelése kicsi és 0,05-5 N, a bemélyedés mérete pedig 5-30 mikron. A tesztet töltőmechanizmussal ellátott PMT-3 optikai mikroszkóppal végezzük. A mikrokeménységet a nyomat átlójának mérete alapján becsüljük meg.
A kifáradás az a folyamat, amikor az anyag károsodásának fokozatos felhalmozódása váltakozó feszültség hatására, repedések kialakulásához és tönkremeneteléhez vezet. A fém kifáradását az egyes térfogatokban lévő feszültségek koncentrációja okozza, amelyekben nem fémes zárványok, gázbuborékok, különféle lokális hibák stb. terhelés (11. ábra) és két különböző be külső megjelenése alkatrészek. Az 1 törés egyik lapos (dörzsölt) felületű része a váltakozó terhelések hatására fellépő repedések területén a felületek súrlódása miatt keletkezik, a másik 2 szemcsés törés a tönkremenetel pillanatában következik be. a mintából. A kifáradási teszteket speciális gépeken végzik. A legelterjedtebb gépek az egyik vagy mindkét végén rögzített forgó próbatest váltakozó hajlítására szolgáló gépek, valamint a húzó-nyomópróbák és a váltakozó torziós vizsgálatok gépei. A tesztek eredményeként meghatározásra kerül a kifáradási ellenállást jellemző állóképességi határ.

Mechanikai tulajdonságok meghatározza a fém viselkedését terhelés alatt. A mechanikai tulajdonságokat akkor kapjuk meg mechanikai vizsgálatok... Ehhez egy adott anyag mintáját valamilyen erő befolyásolja, és megmérjük az anyag reakcióját.

Különféle külső erők hatására a fém deformálódik és megsemmisül. De az alkalmazott terhelés nagysága nem használható a terhelési viszonyok jellemzésére. Fontos tudni, hogy ez a terhelés milyen keresztmetszeti területre hat.

A terhelési karakterisztikát úgy vesszük, mint feszültség - az erő és a keresztmetszeti terület aránya, amelyre hat:

A tetszőlegesen felvett területre ható feszültség normál komponensre bontható σ , merőleges a platformra, és érintő t.

Ugyanolyan terheléssel P a rudak alakváltozása (30. ábra) eltérő lesz: a második jobban megnyúlik, mivel kisebb a keresztmetszete.

Mivel a második rúd feszültsége nagyobb lesz, ezért nagyobb deformációt kap.

Az a feszültség, amelyet egy fém elvisel, a fő mechanikai jellemzője, amely független a termék méretétől.

Erő

Erő A fém azon képessége, hogy ellenáll a deformációnak és a tönkremenetelnek külső és belső feszültség hatására.

Az állami szabványok előírják a szilárdsági jellemzők megszerzését szakító, nyomó, hajlítás és csavarás esetén. Ez mind - statikus tesztek, fokozatos, egyenletes terhelésnövekedéssel.

A leginformatívabb a szakítógépen végzett szakítóvizsgálat; a legtöbb esetben szabványos szilárdsági jellemzők elérése érdekében hajtják végre (32. ábra).

A tépőgép fel van szerelve egy készülékkel, amely rögzíti az ún feszítési diagramok- az alkalmazott terhelés közötti összefüggés grafikonja Pés a D minta nyúlása l(31. ábra). A modern gépeknél elérhető egy számítógép, amely nem csak diagramot ír, hanem kiszámolja a szilárdsági jellemzőket is.

Ebből a próbából kaphat a következő jellemzőket erő:

rugalmassági határ[MPa] a legnagyobb feszültség, amely után a minta visszatér korábbi alakjához és méretéhez;

folyáshatár[MPa] a fém képlékeny áramlási feszültsége a terhelés növelése nélkül;

szakítószilárdság[MPa] a legnagyobb feszültség, amelyet egy fém törés nélkül képes ellenállni.

Nehéz meghatározni a valódi vagy fizikai folyáshatárt: nem minden fémnek van „hozampontja”. Ezért leggyakrabban határozza meg feltételes folyáshatár , ami 0,2%-os maradandó deformációt okoz: ".

A szilárdsági számításokat gyakran a folyáshatár alapján végzik, mivel a legtöbb alkatrész és szerkezet jelentős képlékeny alakváltozása elfogadhatatlan. De ismerni kell a végső erőt is, hiszen ez mutatja, hogy milyen stressznél kezdődik a pusztulás.

Műanyag

Műanyag A fém azon képessége, hogy roncsolódás nélkül deformálódjon.

A hajlékonysági jellemzőket ugyanazzal a szakítóvizsgálattal határozzuk meg. Ez

relatív kiterjesztése [%]

relatív szűkület [%], ahol

l 0 és l K, mm - minta hossza a vizsgálat előtt és után;

F 0 és F K, mm 2 - a minta kezdeti és végső keresztmetszete (32. ábra).

A nyúlás és az összehúzódás egyben megbízhatósági kritérium: a nagyobb d és y értékű anyag megbízhatóbb.

Keménység

Keménység Egy anyag azon képessége, hogy ellenálljon egy másik, szilárdabb test behatolásának.

A mérési módszereket, eszközöket, jelöléseket, a keménység mértékegységeit a c iránymutatásokat a "Fémek és ötvözetek keménységének meghatározása" című laboratóriumi munkához. Fedezze fel Ön is!

Viszkozitás

Viszkozitás Egy anyag azon képessége, hogy ellenálljon a rázkódásnak, dinamikus terhelésnek.

A szívóssági jellemzőt ütős hajlító vizsgálattal határozzák meg. Ez az összes előzővel ellentétben egy dinamikus teszt, amelyben a mintára nagyon nagy sebességgel, ezredmásodpercekben terhelés történik.

A vizsgálatot ingavizsgálón végezzük (33. ábra).

Egy bizonyos szögbe emelt nehéz inga elenged. Az inga útjában van egy minta. Az inga késének ütése tönkreteszi. A megsemmisítés során végzett munka az inga vizsgálat előtti és utáni potenciális energiája közötti különbség.

Ütésszilárdság A minta megsemmisítésének munkája a keresztmetszeti területre vonatkoztatva:

[J / m 2], ahol

AР - romboló munka,

F A minta keresztmetszete.

A mintán legyen egy bevágás - feszültségkoncentrátor. Az ütési szilárdság megjelölése a bevágás típusától függ (34. ábra).

Ugyanarra az anyagra KCU > KCV > KCT vagyis minél élesebb a vágás, annál könnyebben tönkremegy az anyag.

Az ütési szilárdság is kritériuma az anyag megbízhatóságának, garancia arra, hogy nem törik le hirtelen.

Szigorúan véve az ütési szilárdság összetett jellemző, amely magában foglalja a repedés keletkezésének sajátos munkáját a s és a repedésterjedés konkrét munkája a R. Az anyag megbízhatóságának extrapolációval történő megbízhatóbb értékelése érdekében az ütési szilárdságot a koncentrátor sugarában határozzák meg. r nullára hajló. Ez lesz a repedés terjedésének munkája. a p, amely lehetővé teszi a megbízhatóság felmérését (szinte mindig vannak repedésmagok az anyagban, kérdés, hogy megnőnek-e).

A fém szakítóvizsgálata abból áll, hogy a mintát megnyújtják a minta nyúlásának (Δl) az alkalmazott terheléstől (P) való függésének grafikonjának felépítésével, majd ezt a diagramot a feltételes feszültségek diagramjává alakítják ( σ - ε)

A szakítóvizsgálatokat ugyanazon GOST szerint kell elvégezni, és meghatározzák azokat a mintákat, amelyeken a vizsgálatokat elvégezték.

Mint fentebb említettük, a fém szakítódiagramját a vizsgálat során ábrázoljuk. Számos jellemző terület van rajta:

1. Az OA szakasz a P terhelés és a ∆l nyúlás közötti arányossági szakasz. Ez az a terület, ahol őrzik Hooke törvényét. Ezt az arányosságot Robert Hooke fedezte fel 1670-ben, és később Hooke törvényeként vált ismertté.
2. OV szakasz - rugalmas alakváltozás szakasza. Azaz, ha a mintára olyan terhelést alkalmazunk, amely nem haladja meg a Py-t, majd tehermentesítjük, akkor a tehermentesítés során a minta alakváltozásai ugyanazon törvény szerint csökkennek, amely szerint a terhelés során növekedtek.

A B pont felett a feszültségdiagram eltér egy egyenestől - a deformáció gyorsabban kezd növekedni, mint a terhelés, és a diagram görbültté válik. Pt-nek megfelelő terhelésnél (C pont) a diagram vízszintes metszetté változik. Ebben a szakaszban a próbatest jelentős tartós megnyúlásban részesül, gyakorlatilag terhelésnövekedés nélkül. A szakítódiagramban egy ilyen szakasz megszerzését az anyag azon tulajdonságával magyarázza, hogy állandó terhelés mellett deformálódik. Ezt a tulajdonságot anyagáramlásnak nevezzük, a szakítódiagramnak az abszcisszával párhuzamos területét pedig hozamterületnek.
Néha a folyékony terület hullámos jellegű. Ez gyakran a műanyagok nyújtására vonatkozik, és azzal magyarázható, hogy eleinte lokális elvékonyodás jön létre a szelvényen, majd ez a elvékonyodás átmegy a szomszédos anyagtérfogatra, és ez a folyamat egészen addig tart, amíg a szelvény terjedése következtében kialakul. ilyen hullám, a hozamterületnek megfelelő általános egyenletes megnyúlás lép fel. Ha van hozamfog, az anyag mechanikai tulajdonságainak meghatározásakor bevezetik a felső és alsó hozamhatár fogalmát.

A folyáshatár megjelenése után az anyag ismét képes ellenállni a nyújtásnak, és a diagram felfelé emelkedik. A D pontban az erő eléri a maximális Pmax értéket. A Pmax erő elérésekor éles helyi szűkület jelenik meg a mintán - egy nyak. A nyak keresztmetszeti területének csökkenése a terhelés csökkenését okozza, és a diagram K pontjának megfelelő pillanatban a minta eltörik.

A próbatest meghúzására alkalmazott terhelés a próbatest geometriájától függ. Minél nagyobb a keresztmetszeti terület, annál nagyobb terhelésre van szükség a minta nyújtásához. Emiatt az így kapott gépdiagram nem ad minőségi értékelést az anyag mechanikai tulajdonságairól. A minta geometriájának hatásának kizárása érdekében a gépi diagramot átrendezzük a σ - ε koordinátákban úgy, hogy a P ordinátákat elosztjuk az A0 minta kezdeti keresztmetszeti területével és az ∆l abszcisszát lо-val. Az így rekonstruált diagramot feltételes feszültségdiagramnak nevezzük. Már ebből az új diagramból megállapítják mechanikai jellemzők anyag.

A következő mechanikai jellemzőket határozzák meg:

Arányossági határ σпц- a legnagyobb feszültség, amely után sérül a σ = Eε Hooke-törvény érvényessége, ahol E a hosszirányú rugalmassági modulus, vagy az első típusú rugalmassági modulus. Ebben az esetben E = σ / ε = tanα, azaz az E modulus a diagram egyenes vonalú részének dőlésszögének az abszcissza tengelyéhez viszonyított érintője.

Rugalmassági határ σy- feltételes feszültség, amely megfelel egy meghatározott értékű maradó alakváltozás megjelenésének (0,05; 0,001; 0,003; 0,005%); a maradandó alakváltozás tűréshatárát az index σy-nál jelzi

Folyási szilárdság σт- feszültség, amelynél az alakváltozás megnövekszik a húzóterhelés észrevehető növekedése nélkül

Szintén megkülönböztetni feltételes folyáshatár- ez az a feltételes feszültség, amelynél a maradandó alakváltozás elér egy bizonyos értéket (általában a minta munkahosszának 0,2%-át; ekkor a feltételes folyási feszültséget σ0,2-vel jelöljük). A σ0,2 értékét általában olyan anyagokra kell meghatározni, amelyeknek nincs platformja vagy hozamfoga a diagramon.

A fő mechanikai tulajdonságok közé tartozik a szilárdság, a hajlékonyság, a keménység, az ütési szilárdság és a rugalmasság. A mechanikai tulajdonságok mutatóinak többségét kísérleti úton határozzák meg standard minták tesztelőgépeken történő nyújtásával.

Erő- a fém azon képessége, hogy ellenálljon a pusztulásnak, ha külső erőknek van kitéve.

Műanyag- a fém azon képessége, hogy külső és belső erők hatására roncsolás nélkül visszafordíthatatlanul megváltoztassa alakját és méretét.

Keménység- a fém azon képessége, hogy ellenálljon egy szilárdabb test behatolásának. A keménységet keménységmérőkkel határozzuk meg úgy, hogy edzett acélgolyót helyezünk a fémbe (Brinell eszközön), vagy gyémánt piramist helyezünk egy jól előkészített mintafelületbe (Rockwell készüléken). Minél kisebb a bemélyedés mérete, annál nagyobb a vizsgálandó fém keménysége. Például a szénacél keménysége 100 az oltás előtt. ... ... 150 HB (Brinell szerint), és kioltás után - 500. ... ... 600 HB.

Ütésszilárdság- a fém ütésálló képessége. Ezt a mennyiséget jelöljük KS(J / cm 2 vagy kgf m / cm), a mechanikai munka aránya határozza meg A, a próbatest törésére fordított ütési hajlítás során, a próbatest keresztmetszeti területére .

Rugalmasság- a fém azon képessége, hogy a külső erők megszűnése után visszaállítsa alakját és térfogatát. Ezt az értéket a rugalmassági modulus jellemzi E(MPa vagy kgf / mm 2), ami megegyezik a feszültség arányával és ahhoz az általa okozott rugalmas alakváltozás. A rugók és rugók gyártásához használt acéloknak és ötvözeteknek nagy rugalmassággal kell rendelkezniük.

A fémek mechanikai tulajdonságai

A mechanikai tulajdonságok alatt olyan jellemzőket értünk, amelyek meghatározzák a fém (vagy más anyag) viselkedését külső mechanikai erők hatására. A mechanikai tulajdonságok általában magukban foglalják a fém (ötvözet) deformációval szembeni ellenállását (szilárdság) és a töréssel szembeni ellenállását (hajlékonyság, szívósság és a fém azon képessége, hogy repedések esetén nem törik meg).

A mechanikai vizsgálatok eredményeként a mechanikai tulajdonságok számszerű értékeit kapják meg, vagyis azon feszültségek vagy alakváltozások értékeit, amelyeknél az anyag fizikai és mechanikai állapotában változás következik be.

Ingatlanértékelés

A mechanikai tulajdonságok értékelésekor fém anyagok kritériumaiknak több csoportja van.

1. A kritériumok attól függetlenül meghatározottak tervezési jellemzőkés a termékek szolgáltatásának jellege. Ezeket a kritériumokat a sima próbatestek szabványos szakító-, nyomó-, hajlítás-, keménységi- (statikai vizsgálatok) vagy hornyolt ütővizsgálatai (dinamikus vizsgálatok) határozzák meg.
2. A sima próbatesteken végzett statikai vizsgálatok során meghatározott szilárdsági és képlékeny tulajdonságok, bár fontosak (a számítási képletekben szerepelnek), sok esetben nem jellemzik ezen anyagok szilárdságát a gépalkatrészek, szerkezetek valós üzemi körülményei között. Csak korlátozott számú egyszerű formájú termékhez használhatók, amelyek statikus terhelés mellett, normál hőmérséklethez közeli hőmérsékleten üzemelnek.
3. Az anyag szerkezeti szilárdságának értékelésére szolgáló kritériumok, amelyek a legnagyobb korrelációban állnak a szolgáltatási tulajdonságokkal ebből a termékbőlés jellemezze az anyag teljesítményét üzemi körülmények között.

Fémek szerkezeti szilárdsága

A fémes anyagok szerkezeti szilárdságának kritériumai két csoportra oszthatók:

• kritériumok, amelyek meghatározzák a fémes anyagok megbízhatóságát a hirtelen töréssel szemben (törési szívósság, repedésterjedés során elnyelt munka, túlélés stb.). Ezek a törésmechanika alapelveit alkalmazó technikák éles repedéses próbatestek statikus vagy dinamikus vizsgálatán alapulnak, amelyek valódi gépalkatrészekben és szerkezetekben, üzemi körülmények között (bevágások, átmenő lyukak, nem fémes zárványok, mikroüregek stb.) .). A repedések és a mikro-szakadások nagymértékben megváltoztatják a fém terhelés alatti viselkedését, mivel feszültségkoncentrátorok;
• a termékek tartósságát meghatározó kritériumok (fáradásállóság, kopásállóság, korrózióállóság stb.).

Az értékelés kritériumai

A szerkezet egészének szilárdságának (szerkezeti szilárdság) értékelésének kritériumai, próbapadi, teljes körű és üzemi vizsgálatok során. Ezek a tesztek olyan tényezők hatását mutatják ki a szerkezet szilárdságára és tartósságára, mint a maradó feszültségek eloszlása ​​és nagysága, a gyártástechnológia és a fémtermékek tervezési hibái stb.

A kohászat gyakorlati problémáinak megoldásához mind a szabványos mechanikai tulajdonságok, mind a szerkezeti szilárdsági kritériumok meghatározása szükséges.