Teknolojide saf halde değil, alaşım şeklinde kullanılırlar. Alaşımlar, iki veya daha fazla metalin erimiş halde kesin olarak tanımlanmış bir oranda karıştırılmasıyla üretilir.

Ürününüze uygun doğru metal veya alaşım seçimi, özellikleri bilinerek yapılabilir.
Her metal ve alaşımın kendine özgü mekanik ve teknolojik özellikleri vardır.
Mekanik özellikler arasında mukavemet, sertlik, elastikiyet, tokluk, plastisite bulunur.

Kuvvet- bir metal veya alaşımın, etki eden yükleri çökmeden algılama yeteneği. Örneğin stant için yaptığınız pandantifler duvara takıldığında ağırlığından dolayı çökmüyorsa yeterli dayanıma sahiptir.
Sertlik- bir malzemenin, içine daha sert başka bir malzemenin girmesine direnme özelliği. Örneğin, bir merkez zımba kullanarak bir çelik ve bakır plakaya delikler açarsanız, aynı kuvvetle bir çekiçle vurursanız, bakır plakadaki deliğin derinliği çelik olandan daha büyük olacaktır. Bu, çeliğin bakırdan daha sert olduğunu gösterir.
esneklik- bir metalin veya alaşımın, elimine edildikten sonra orijinal şeklini geri kazanma özelliği dış kuvvetler... İki desteğin üzerine metal bir cetvel koyup ortasına küçük bir ağırlık koyarsanız, belirli bir miktar bükülecek ve ağırlığı kaldırdıktan sonra orijinal konumuna geri dönecektir. Bu da cetvelin malzemesinin esnek olduğunu gösterir.
viskozite- cisimlerin çarpma anında enerjiyi emme özelliği.
Plastik- dış kuvvetlerin etkisi altında çökmeden şekil değiştirme yeteneği. Bu özellik, boşlukları düzleştirirken, bükerken, yuvarlarken ve damgalarken kullanılır.
Teknolojik özellikler, süneklik, akışkanlık, işlenebilirlik, kaynaklanabilirlik vb.
süneklik- alınacak bir metal veya alaşımın özelliği yeni form bir darbenin etkisi altında. Bu özellik, mekanik bir özelliğin kullanımına dayanmaktadır - plastisite.
akışkanlık- erimiş haldeki metalin kalıbı iyi doldurma ve yoğun dökümler elde etme özelliği.
Keserek işlenebilirlik- çeşitli aletlerle kesilerek işlenecek bir metal veya alaşımın özelliği.
kaynaklanabilirlik- metallerin plastik veya erimiş halde birleşme özelliği.
korozyon direnci- metallerin ve alaşımların korozyona direnme özelliği.
Tüm metaller ve alaşımlar, demirli ve demirsiz olarak alt gruplara ayrılır. Buna dayalı demir ve alaşımlar - çelik ve dökme demir - siyah olarak sınıflandırılır. Diğer tüm metaller ve alaşımlar demir dışıdır.
Alaşımlar genellikle kendilerini oluşturan parçalardan daha iyi özelliklere sahiptir. Örneğin saf demirin mukavemeti çok düşükken, demir-karbon alaşımları çok daha yüksektir. Alaşımdaki karbon %2'den az ise, böyle bir alaşıma çelik denir. Karbon %2 ile %4 arasındaysa, o zaman dökme demirdir.
Çelik sadece dayanıklı değil, aynı zamanda mekanik işlemeye uygun plastik bir malzemedir. Yapı çeliği, makine ve yapıların parçalarını yapmak için kullanılır ve çeliğe krom, tungsten ve diğer metaller eklenerek, metal işleme için kesici takımların yapıldığı çok sert takım çeliği elde edilir.
dökme demir- daha sonra darbelere maruz kalmayacak ürünler için kullanılmasıyla bağlantılı olarak kırılgan bir alaşım. Dökme demir çok iyi akışkanlığa sahiptir, bu nedenle ondan yüksek kaliteli ve karmaşık dökümler elde edilir: makine yatakları, ısıtma radyatörleri ve diğer ürünler.
Demir dışı alaşımlardan pirinç, bronz ve duralumin teknolojide en yaygın olarak kullanılmaktadır.
Pirinç- sarı çinko ile bakır alaşımı. Yüksek süneklik, sertlik ve korozyon direncine sahiptir. Yüksek nem koşullarında ve elektrik mühendisliğinde çalışan parçaların imalatında kullanılır.
Bronz- kurşun, alüminyum, kalay ve diğer elementlerle sarı-kırmızı bir bakır alaşımı. Yüksek mukavemete, sertliğe, iyi kesme özelliklerine ve korozyon direncine sahiptir. Döküm için su muslukları ve dişli çarklar yapmak için geçerlidir sanat ürünleri(heykel, mücevher ve diğer elementler), elektrik mühendisliğinde.
duralümin- bakır, magnezyum, çinko ve diğer elementler, gümüş renkli bir alüminyum alaşımı. İyi işleme özellikleri, yüksek korozyon direnci. Hafif ve dayanıklı yapıların gerekli olduğu havacılık, makine mühendisliği ve inşaatta kullanılır.

Pratik iş
Metallerin ve alaşımların özellikleri ile tanışma
1. Metal ve alaşım örneklerini düşünün, renklerini belirleyin.
2. Demirli metallerden ve alaşımlardan numuneleri sağınıza ve demirsiz olanlardan solunuza yerleştirin. Numunelerin yapıldığı metallerin türünü belirleyin.
3. Çelik ve bakır tel yayları gerin ve serbest bırakın. Çelik ve bakırın esnekliği hakkında bir sonuç çizin.
4. Çelik ve alüminyum tel numunelerini doğrama plakasına yerleştirin ve çekiçle düzleştirmeye çalışın. Çelik ve alüminyumun sünekliği hakkında bir sonuç çıkarın.
5. Çelik ve pirinç numuneleri bir mengeneye sıkıştırın ve üzerlerine törpüleyin. Çelik ve pirincin işlenebilirliği hakkında bir sonuç çıkarın.

♦ Demir ve demir dışı metaller, Mekanik özellikler(mukavemet, sertlik, elastikiyet, tokluk, plastisite), teknolojik özellikler (dövülebilirlik, akışkanlık, işlenebilirlik, kaynaklanabilirlik), yapısal ve alet çeliği, dökme demir, bronz, duralumin.
1. Alaşım nedir?

2. Metallerin ve alaşımların mekanik özelliklerini adlandırın.

3. Metallerin ve alaşımların teknolojik özelliklerini adlandırın.

4. Metallerin ve alaşımların özelliklerini neden bilmeniz gerekiyor?

5. Hangi alaşımlar demirlidir?
6. Çelik ve dökme demir arasındaki fark nedir?

7. Pirinç ve bronz arasındaki fark nedir?

8. Metaller neden idareli kullanılmalı?

Simonenko V.D., Samorodsky P.S., Tishchenko A.T., 6. Sınıf Teknoloji
İnternet sitesinden okuyucular tarafından gönderildi

ders içeriği ders taslağı destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine test atölyeleri, eğitimler, vakalar, görevler ev ödevleri tartışma soruları öğrencilerden retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler, çizelgeler, tablolar, mizah şemaları, şakalar, şakalar, çizgi roman benzetmeleri, sözler, bulmacalar, alıntılar Takviyeler özetler makaleler meraklı hile sayfaları için çipler ders kitapları diğer terimlerin temel ve ek kelime dağarcığı Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesieğitimdeki hata düzeltmeleri ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi derste yenilik unsurlarının eskimiş bilgileri yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yıl için takvim planı yönergeler tartışma gündemi Entegre dersler

Kil- inşaatta, halk el sanatlarında, vücudun tedavi edilmesinde ve iyileştirilmesinde ve insan yaşamının diğer alanlarında kullanılan plastik doğal bir malzemedir. Kilin belirli niteliklerini ve özelliklerini belirleyen bu yaygın kullanımdır. Ve kilin özellikleri büyük ölçüde bileşiminden etkilenir.

Kil uygulaması

Kil çok erişilebilir ve faydaları paha biçilmezdir ve bu nedenle insanlar tarafından çok uzun süredir kullanılmaktadır. Dünyanın tüm ülkelerinin tarihiyle ilgili ders kitaplarında bu harika materyale birçok referans var.

Bina... Şu anda, kil kırmızı tuğla yapımında malzeme olarak kullanılmaktadır. Belirli bir bileşime sahip kil, dayanıklı ve ucuz bir külçe - bir tuğla elde etmek için belirli bir teknoloji kullanılarak kalıplanır ve ateşlenir. Ve binalar ve yapılar zaten tuğladan inşa ediliyor. Bazı ülkelerde ve bölgelerde, kil hala bir konut inşa etmek için kullanılmaktadır - bir kulübe; kilin bağlayıcı olarak (çimento olarak) hizmet ettiği tuğla fırınlarının yapımında kil kullanmak yaygındır. Aynı kil, sıva fırınlarında da kullanılmaktadır.

İlaç. Sağlık ve geleneksel tıp, çamur banyoları ve maskeler şeklinde kil kullanır. Bütün mesele cildin yüzeyini faydalı kil elementleri ile beslemektir. Tabii ki, tüm kil burada çalışmayacak.

hediyelik eşyalar ve yemekler... Birçok sofra eşyası yalnızca hatıra niteliğinde olduğundan, iki büyük yönü bir araya getiriyorum. Modern mağazalarda tabaklar, tencereler, testiler ve vazolar bol miktarda bulunur. Kil hediyelik eşya satışı olmadan tek bir fuar tamamlanmadı - puslu oyuncaklar, svustulki, tabletler, anahtarlıklar ve çok daha fazlası. Birçok şeyi kendi başımıza şekillendirmeye çalışacağız.

Kil girebilir diğer malzemelerin bileşimi... Chasovoyarskaya ince öğütme kili, örneğin, sanatsal boyaların (guaj), sosun, pastellerin ve sanguinin bir unsurudur. "Sanatçı için yardım" makalelerinde bunu okuyun.

Kil özellikleri

Renk.Çeşitli bileşimlerin kilinin birçok tonu vardır. Kil rengiyle adlandırılır: kırmızı, mavi, beyaz ... Doğru, kurutma ve daha fazla pişirme sırasında renk tamamen değişebilir. Kil ile çalışırken buna dikkat etmeye değer.

Plastik. Bir kişinin günlük yaşamında kilin kullanımını bulmasını sağlayan deforme etme ve kendisine verilen şekli koruma yeteneğiydi. Burada her şeyin tutarlılığa bağlı olduğunu belirtmekte fayda var - su, kil ve kum miktarının oranı. Farklı işler için farklı kompozisyonlara ihtiyaç vardır. Bu nedenle, heykel yapmak için kum genellikle gereksiz olabilir.

higroskopiklik kilin suyu emmesini sağlar, viskozitesini ve plastisite özelliklerini değiştirir. Ancak pişirildikten sonra kil ürünler suya dayanıklılık, dayanıklılık ve hafiflik kazanır. Teknolojinin gelişmesi, modern dünyanın vazgeçilmezi olan fayans ve porselenin elde edilmesini mümkün kılmıştır.

refrakterlik... Ürünlerin pişirilmesi dışında, sanatsal el sanatlarından ziyade inşaatta kullanılan bir özellik. Ateşleme teknolojisi, belirli bir kil bileşimi için farklıdır. Kilin büzülme veya sıkıştırılabilirlik özelliği, kurutma ve pişirme ile yakından ilişkilidir - suyun bir kısmının bileşimden çıkarılması nedeniyle kütle ve boyutta bir değişiklik.

Kil bileşimi

Kilin özellikleri kimyasal bileşimi ile belirlenir. Farklı kil türleri farklı özelliklerle karakterize edilir. kimyasal bileşimler... Örneğin, kırmızı kil çok fazla demir oksit içerir. Kil, temel olarak, çeşitli işlemler sırasında oluşan belirli maddeleri - kil minerallerini - içerir. doğal olaylar... Makalenin formatı kilin kimyasal özelliklerinin ve bileşiminin değerlendirilmesini sağlamamaktadır, bu nedenle ayrıntılara girmeyeceğim.

Halk el sanatlarında kullanıma uygun kilin bileşimi, daha önce de belirtildiği gibi, üç tarafından belirlenir. temel unsurlar: kil mineralleri, su ve kum.

Eklemek çıkarmaktan çok daha kolay olsa da, bu öğelerin oranları değiştirilebilir. Bu nedenle, örneğin kuru kil hızlı bir şekilde çözülebilir, ancak ekşi krema kadar sıvı kili modellemeye uygun hale getirmek hiç de kolay değildir. Kum eklemek çok kolaydır, ancak onu kilden çıkarmak önemsiz bir iş değildir.

"Sıska" ve "yağlı" killer arasında ayrım yapın. "Şişmanlık" ölçeği, plastisite katsayısını belirler ve kilin bağlayıcı özellikleri, yağ içeriğini başkalarıyla karıştırarak ayarlamanıza olanak tanır. doğal materyallerörneğin kum ile. Sıska kil daha az plastisiteye sahiptir, bağlayıcılığı daha zayıftır, ancak kurutma ve pişirme sırasında daha az çekme verir.

Kil yatakları tüm dünyada çeşitli eyaletlerde bulunur. Bu, farklı milletlerden zanaatkarlar tarafından kullanılmasını sağladı ve bu kadar çeşitli ürün ve teknolojilerin ortaya çıkmasına hizmet etti.

Ustalar, bileşimdeki çeşitli katkı maddeleri aracılığıyla kilin davranışını ve durumunu kontrol etmeyi öğrenmiştir. Böylece kile inceltebilir, işkence yapabilir, daha dayanıklı hale getirebilir ve büzülmeyi azaltabilirsiniz. Bu tür manipülasyonların bir sonucu olarak, deneyimli bir usta, yüksek kaliteli, son derece sanatsal bir ürün elde edebilecektir.

Öz

disipline göre:

"Yapısal malzeme teknolojisi"

"Plastisitenin fiziksel temelleri ve metallerin mukavemeti "

Bir öğrenci tarafından yapılır

Öğretmen tarafından kontrol edildi

Tanıtım

Ana mekanik özellikler mukavemet, plastisite, elastikiyet, tokluk, sertliktir.

Mekanik özellikleri bilen tasarımcı, tasarlarken, makinelerin ve yapıların minimum ağırlıkları ile güvenilirliğini ve dayanıklılığını sağlayan uygun malzemeyi makul bir şekilde seçer.

Plastisite ve mukavemet katıların en önemli özelliklerindendir.

Birbiriyle karşılıklı olarak ilişkili olan bu özelliklerin her ikisi de, katıların geri dönüşü olmayan deformasyona ve makroskopik yıkıma, yani dış veya iç kuvvetin etkisi altında ortaya çıkan mikroskobik çatlakların bir sonucu olarak gövdenin parçalara ayrılmasına direnme yeteneğini belirler. alanlar.

Bir teknoloji uzmanı için, ürün üretme olasılığını belirleyen plastisite çok önemlidir. Farklı yollar metalin plastik deformasyonuna dayalı basınç işlemi.

Artan sünekliğe sahip malzemeler, stres yoğunlaştırıcılara ve diğer gevrekleşme faktörlerine daha az duyarlıdır.

Mukavemet, süneklik vb. açısından, çeşitli metallerin ve alaşımların karşılaştırmalı bir değerlendirmesi ve ürünlerin imalatında kalite kontrolleri yapılır.

Fizik ve mühendislikte plastisite, bir malzemenin kalıcı deformasyonları tahribat olmadan alabilme ve yükü kaldırdıktan sonra bunları koruyabilme yeteneğidir.

Plastisite özelliği, bu tür durumlar için kritik öneme sahiptir. teknolojik işlemler delme, çizim, çizim, bükme vb.

Katıların gücü, geniş anlamda, katıların, dış yüklerin etkisi altında tahribata (parçalara ayrılma) ve geri dönüşü olmayan şekil değişikliğine (plastik deformasyon) direnme özelliğidir. Dar anlamda, yıkıma karşı direnç.

Bu çalışmanın amacı, metallerin plastisite ve mukavemetinin fiziksel temellerini incelemektir.

1. Metallerin mukavemetinin fiziksel temelleri

Güç, katıların, cisimlerin temel bir özelliğidir. Vücudun dış kuvvetlerin etkisine tahribat olmadan direnme yeteneğini belirler. Nihayetinde bilindiği gibi mukavemet, atomlar arası bağın boyutu ve doğası, katıyı oluşturan parçacıkların yapısal ve atomik-moleküler hareketliliği ile belirlenir. Bu fenomenin mekanizması şu anda çözülmemiş durumda. Mukavemetin doğası, yük altındaki bir malzemede meydana gelen süreçlerin özü sorusu belirsizliğini koruyor. Güç meselelerinde, yalnızca eksiksiz bir fizik teorisi yoktur, aynı zamanda en temel kavramlarda bile fikir ayrılıkları ve karşıt görüşler vardır.

Kırılma mekanizmasını çalışmanın nihai amacı, istenen özelliklere sahip yeni malzemeler yaratmanın, mevcut malzemeleri iyileştirmenin ve işleme yöntemlerini rasyonelleştirmenin temel ilkelerini netleştirmek olmalıdır.

Mukavemet, katıların tahribata ve aynı zamanda şekildeki geri dönüşü olmayan değişikliklere direnen özelliğidir. Dayanımın ana göstergesi, daha önce tavlamaya tabi tutulan silindirik bir numunenin kopma anında belirlenen çekme dayanımıdır. Güç ile metaller aşağıdaki gruplara ayrılabilir:

kırılgan (geçici direnç 50 MPa'yı geçmez) - kalay, kurşun, bizmut ve ayrıca yumuşak alkali metaller;

güçlü (50 ila 500 MPa) - en önemli yapısal alaşımların temelini oluşturan magnezyum, alüminyum, bakır, demir, titanyum ve diğer metaller;

yüksek mukavemetli (500 MPa'dan fazla) - molibden, tungsten, niyobyum vb.

Bir sıvı olduğu için mukavemet kavramı cıva için geçerli değildir.

Metallerin çekme mukavemeti Tablo 1'de gösterilmiştir.

Tablo 1.

Metallerin gücü

Çoğunluk teknik özellikler mukavemetler, statik çekme testinin bir sonucu olarak belirlenir. Çekme test makinesinin tutamaçlarına sabitlenen numune, statik, düzgün bir şekilde artan yük altında deforme olur. Test sırasında, kural olarak, yük ile deformasyon arasındaki ilişkiyi ifade eden bir çekme diyagramı otomatik olarak kaydedilir. Gerinim ölçerler ile küçük deformasyonlar çok yüksek doğrulukla belirlenir.

Numunelerin boyutunun etkisini dışlamak için, hesaplanan uzunluk l 0 ile kesit alanı F 0 arasında belirli bir oranda standart numuneler üzerinde çekme testleri yapılır.

En yaygın olarak kullanılan dairesel kesit örnekleri: uzun l 0 / d 0 = 10 veya kısa l 0 / d 0 = 5 (burada d 0 numunenin orijinal çapıdır).

İncirde. Şekil 1, a, düşük karbonlu tavlanmış çeliğin gerilim-gerinim diyagramını göstermektedir. Diyagramın ilk kısmına karşılık gelen bir yük altında, malzeme yalnızca yük kaldırıldıktan sonra tamamen kaybolan elastik deformasyona uğrar.

a noktasına kadar, bu deformasyon yük veya efektif gerilme ile orantılıdır.

burada P uygulanan yüktür; F o - örneğin ilk kesit alanı.

Orantılılık sınırı, çekme diyagramının düz bölümünün sonunu tanımlayan a noktasındaki yüke karşılık gelir.

teorik orantı sınırı- gerilim (yük) ile deformasyon arasındaki doğrusal ilişkinin korunduğu maksimum gerilim

σ puan = P puan / F 0.

Diyagramdaki a noktasının konumunu belirlerken hatalar olabileceğinden, genellikle koşullu orantılılık sınırı Doğrusal bir ilişkiden belirli bir miktarda sapmaya neden olan bir voltaj olarak anlaşılan, örneğin tg alfa orijinal değerinden %50 değişir.

Gerilme ve gerinim arasındaki doğrusal ilişki Hooke yasası ile ifade edilebilir:

σ = E epsilon,

burada epsilon = (delta l / l yaklaşık) %100 - bağıl deformasyon;

delta l - mutlak uzama, mm;

l 0 - örneğin başlangıç ​​uzunluğu, mm.

Şekil 1 Düşük karbonlu çeliğin çekme diyagramı (a) ve geleneksel akma gerilmesi σ0.2 (b) belirlenmesi için bir diyagram

Malzemenin elastik özelliklerini karakterize eden orantı katsayısı E (grafik olarak tan alfaya eşittir), normal elastikiyet modülü olarak adlandırılır.

Modüldeki bir artışla belirli bir stres değerinde, elastik deformasyon değeri azalır, yani yapının (ürünün) rijitliği (kararlılığı) artar. Bu nedenle, E modülüne sertlik modülü de denir.

Modül değeri alaşımın doğasına bağlıdır ve bileşimindeki, yapısındaki ve ısıl işlemindeki bir değişiklikle önemsiz ölçüde değişir.

Örneğin çeşitli karbon ve alaşımlı çelikler için herhangi bir işlemden sonra E = 21000 kgf/mm2.

teorik elastik limit- numunenin yalnızca elastik deformasyon aldığı maksimum gerilim:

σ paketi = P paketi / F 0.

Parçadaki (yapıdaki) etki eden stres σ yn'den küçükse, malzeme elastik deformasyon alanında çalışacaktır.

σ yn belirlemenin zorluğu göz önüne alındığında, pratik olarak koşullu elastik limit Numunenin ilk hesaplanan uzunluğunun %0.005-0.05'inde kalıcı bir deformasyona neden olan bir stres olarak anlaşılır. Geleneksel elastik limitin belirlenmesinde, kalıcı deformasyonun değeri belirtilir, örneğin, σ0.005, vb.

Çoğu malzeme için, teorik esneklik ve orantılılık sınırları büyüklük olarak yakındır. Bakır gibi bazı malzemeler için elastik sınır orantısal sınırdan daha büyüktür.

verim noktası- fiziksel ve koşullu - malzemenin küçük plastik deformasyonlara karşı direncini karakterize eder.

Fiziksel akma gücü- sabit yük altında deformasyonda bir artışın meydana geldiği stres

σ t = P T / F 0.

Çekme diyagramında, c - d yatay kesiti, plastik deformasyon (uzama) gözlendiğinde akma noktasına - sabit yük altında metalin "akışına" karşılık gelir.

Çoğu teknik metaller ve alaşımların akma alanı yoktur. Onlar için en sık belirlenen koşullu akma gerilimi- numunenin ilk tasarım uzunluğunun %0,2'sine eşit kalıcı deformasyona neden olan stres (Şekil 1, b):

σ0.2 = P 0.2 / F 0

Daha fazla yükleme ile, plastik deformasyon numunenin tüm hacmine eşit olarak dağılarak daha fazla artar.

Yükün maksimum değerine ulaştığı B noktasında, numunenin en zayıf noktasında bir "boyun" oluşumu başlar - kesit daralması; deformasyon tek bir alanda yoğunlaşmıştır - tek tipten yerele.

Testte bu noktada malzemedeki gerilime çekme dayanımı denir.

Gerilme direnci(nihai çekme mukavemeti) - numunenin arızalanana kadar dayanabileceği maksimum yüke karşılık gelen voltaj:

σ in = P in / F 0.

Fiziksel doğası açısından, σ in, mukavemeti önemli tekdüze plastik deformasyona direnç olarak karakterize eder.

B noktasının arkasında (bakınız Şekil 1, a), boynun gelişmesi nedeniyle yük azalır, k noktasında P k yükü altında numune bozulur.

Yıkım için gerçek direnç- numunenin imha edilmesinden önceki anda malzemenin dayanabileceği maksimum stres

S K = P ila / F K,

burada F K, numunenin başarısızlık alanındaki son kesit alanıdır.

P yükü olmasına rağmen<Р в, вследствие образования шейки F K

Gerçek voltajlar... Dikkate alınan mukavemet göstergeleri: S k hariç, σ t, σ b, vb., koşullu streslerdir, çünkü bunların belirlenmesinde karşılık gelen yükler, F 0 numunesinin ilk enine kesit alanına atıfta bulunur, ancak ikincisi, numune deforme olurken kademeli olarak azalır. Numunedeki gerilmeler hakkında daha doğru bir fikir, gerçek gerilmelerin diyagramları ile verilmektedir (Şekil 2).

Şekil 2 Gerçek (S) ve koşullu (σ) gerilmelerin diyagramı: ψ - numunenin enine daralması.

Gerçek gerilmeler S i = P i / F i, test anında yük Pi ve enine kesit alanı F i tarafından belirlenir. Yaklaşık olarak b noktasına kadar (Şekil 2), yani Şekil 2'deki B noktası. 72, a, gerçek ve koşullu gerilimler arasındaki fark küçüktür ve S B = σ c. Daha sonra gerçek gerilmeler artar ve kırılmadan önceki anda maksimum S k değerine ulaşır.

Çekme testinde mukavemet özelliklerinin yanı sıra plastisite özellikleri de belirlenir.

2. Metallerin plastisitesinin fiziksel temelleri

Katıların mekanik özellikleri teorisinin gelişimi, bilindiği gibi, deformasyonların hiç hesaba katılmadığı, tamamen katı bir cismin mekaniğinden, ilk yaklaşım olan ve ilk yaklaşım olan elastikiyet teorisi aracılığıyla ilerlemiştir. küçük elastik plastik deformasyonlar teorisine, küçük ve tersinir deformasyonlar durumunda uygundur. 40 yıldan fazla bir süre önce geliştirilen kristal kafes atomları arasındaki etkileşim teorisi, kristallerin gücüyle ilgili deneysel verilerle keskin bir çelişki içindeydi. Bu durumdan iki çıkış yolu önerildi. Her ikisi de gerçek bir kristalde olduğu kadar genel olarak katı malzemelerde de homojen olmama ve kusurlar olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Erken plastisitenin ortaya çıkması, gerçek cisimlerin yapısının kusurlu olmasından kaynaklanmaktadır.

Ayrıca, farklı araştırmacıların görüşleri farklıydı. Bazıları, gerçek bir kristalin, aralarında zayıf noktaların bulunduğu mükemmel bir kristal parçalarından oluştuğuna inanıyordu. Plastik akış sadece zayıf noktalarda oluşur. Diğerleri, zayıflıkların, plastisitede rol oynarlarsa, yalnızca aşırı gerilim kaynakları olduğuna inanıyorlardı. Başka bir deyişle, plastik akış, örneğin plastik makasların oluşumunu kontrol etmeye yönelik deneylerde gösterildiği gibi, büyük yerel aşırı gerilimler gerektirir.

Kuşkusuz gerçek bir kristalin yapısının ve içinde bulunabilecek çeşitli kusurların araştırılması önemli bir iştir. Bununla birlikte, plastisite teorisini bu fenomenleri dikkate alarak temellendirmenin gerekli olup olmadığı veya ideal olarak doğru bir kristal kafesin plastik deformasyon teorisini geliştirmenin mümkün olup olmadığı, ardından çeşitli kusurların rolünün dikkate alınması tartışmalıdır. .

Bazı yazarlar, kristal kafeste özel özelliklere sahip düzenli olarak dağılmış kusurların olduğu varsayımından hareket etmeyi tercih ediyor. Kristallerin plastik akışının, kristal kafes içindeki bu kusurların (çıkıkların) hareketi olduğu varsayılır. En son deneysel veriler bir dereceye kadar dislokasyon kavramlarını doğrulamaktadır. Bununla birlikte, plastik deformasyon sürecinde yer değiştirmelerin ortaya çıkmasıyla ilgili temel soru hala yeterince açıklığa kavuşturulmamıştır. Bu nedenle, çıkık teorisinin deneysel olarak doğrulanmasına özellikle dikkat etmek gerekir. Böyle bir testin ve buna karşılık gelen teorinin iyileştirilmesinin, farklı bakış açılarının yakınsamasını kolaylaştırması mümkündür.

Dış mekanik kuvvetlere maruz kalan çeşitli malzemeler, yüklemenin ilk aşamalarında boyutlarını ve şekillerini tersine çevrilebilir şekilde değiştirir. Bu durumda gözlenen deformasyonlara elastik denir. Katıların elastik özelliklerinin incelenmesi, elastik sabitlerin katılardaki parçacıklar arası kuvvetlerin bir ölçüsü olması gerçeğinden dolayı önemlidir.

Dış kuvvetlerin etkisi altında katıların şekil değiştirme fenomeni çok karmaşıktır. Katılarda dış kuvvetlerin etkisi altında meydana gelen nihai değişiklikler, katılardaki bağlama kuvvetlerinin doğası hakkında tatmin edici ve eksiksiz fikirlerin olmaması nedeniyle her biri hala tamamen belirsiz olan bir dizi işlemin toplamı tarafından belirlenir. yapıları hakkında, termal hareketin doğası vb. hakkında, başka bir deyişle, ayrıntılı bir kristal durum teorisinin yokluğu nedeniyle. Bununla birlikte, katılarda dış kuvvetlerin etkisi altında meydana gelen ana ve genel fenomenin atomik ve moleküler yer değiştirmeler olduğuna şüphe yoktur.

Katıların dış kuvvetlerin etkisi altında deformasyonu sırasında meydana gelen olayların yapıya güçlü bir şekilde bağlı olduğu ve faz dönüşümleri ile difüzyon, gevşeme, yeniden kristalleşme süreçleri ile yakından ilişkili olduğu ve çok güçlü bir dereceye kadar sıcaklığa bağlı olduğu bilinmektedir. . Bu nedenle, katıların elastik ve plastik deformasyonu sorunu - aslında, plastiklik sorunu daha genel bir sorunun parçasıdır - aşağıdakileri içeren atomların ve moleküllerin katılardaki hareketliliği sorunu: elastikiyet, kusurlu elastikiyet, plastisite, sürünme, ikizlenme, faz dönüşümleri, difüzyon, gevşeme, yeniden kristalleşme ve diğer (benzer) fenomenler.

Bu nedenle, plastisitenin fiziksel teorisinin gelişimi, bazıları yukarıda listelenen çok çeşitli fenomenlerin kapsanmasını gerektirir ve aşağıdaki temel problemlerin çözümünden ayrılamaz: katı hal genel teorisi problemi; katılarda parçacıklar arası kuvvetlerin sorunları; katıların ideal ve gerçek yapısı problemleri; Katılarda termal hareket problemleri.

Plastik- bir gövdenin (metal) plastik deformasyona uğrama yeteneği, yani sürekliliği bozmadan şekil ve boyutta artık bir değişiklik alma yeteneği. Bu özellik metallerin basınçla işlenmesinde kullanılır. Plastisitenin özellikleri uzama ve büzülmedir.

Plastisite derecesine göre, metaller genellikle aşağıdaki gibi alt bölümlere ayrılır:

son derece plastik- (nispi uzama %40'ı aşar) - çoğu yapısal alaşımın (alüminyum, bakır, demir, titanyum, kurşun) ve "hafif" metallerin (sodyum, potasyum, rubidyum, vb.) temelini oluşturan metaller;

plastik- (nispi uzama %3 ile %40 arasındadır) - magnezyum, çinko, molibden, tungsten, bizmut vb. (en kapsamlı grup);

kırılgan- (nispi uzama %3'ten az) - krom, manganez, kolbat, antimon.

Kırılgan metallerin yüksek oranda saflaştırılması, sünekliği bir şekilde artırır. Bazlarında elde edilen alaşımlar, basınç işlemine neredeyse uygun değildir. Onlardan üretilen ürünler genellikle döküm yoluyla yapılır.

göreli uzantı... Uzama, plastisitenin koşullu bir özelliğidir. Bunun nedeni, mutlak uzamanın iki bileşenden oluşmasıdır: numunenin uzunluğuyla orantılı üniform uzama delta lp ve boyun delta lw'de enine kesit alanıyla orantılı lokal, konsantre uzama. örneklem.

Bu nedenle, yerel deformasyon fraksiyonunun ve dolayısıyla kısa numunelerde delta l ost ve δ değerlerinin uzun numunelerden daha büyük olduğu sonucu çıkar.

Aynı zamanda, çeşitli malzemeler için, tek biçimli ve yerel deformasyonların bağıl değeri geniş sınırlar içinde değişir. Çoğu sünek malzeme bir boyun oluşturmak için deforme olur.

Aynı zamanda, tek tip deformasyon, duralumin tipi alaşımlar için% 18-20, pirinç için% 35-45, vb. için yerel deformasyonun% 5-10'udur, ancak% 50'den fazla değildir.

Gevrek malzemeler veya kırılgan durumda olanlar için bir boyun oluşmaz ve pratik olarak delta l ost = delta l p.
Uzun numunelerde belirlenen bağıl uzama, δ 10, kısa δ 5 ve her zaman δ 5> δ 10 olarak gösterilir.

Metallerin uzaması tablo 2 ile karakterize edilir.

Tablo 2.

Metallerin plastisitesi.

Göreceli daralma. Plastik malzemelerde, göreceli daralma, maksimum plastisitelerini daha doğru bir şekilde karakterize eder - yerel deformasyon yeteneği ve genellikle tabaka damgalamada teknolojik bir özellik olarak hizmet eder, vb.

3. Teorik ve teknik güç

Metallerin teknik (gerçek) gücü, atomlar arası uyum kuvvetleri tarafından belirlenen teorik güçlerinden 10-1000 kat daha azdır. Örneğin, demir için teorik olarak hesaplanan ayırma direnci S FROM değeri = 2100 kgf / mm2.

Demirin teknik gücü: S OT = 70 kgf / mm 2, σ in = 30 kgf / mm 2. Böyle büyük bir fark, teorik gücün metalin ideal hatasız kristal kafesine karşılık gelmesi gerçeğiyle açıklanır.

Gerçek metaller her zaman kristal kafesin dislokasyonlarını ve diğer kusurlarını, inklüzyonları, mikro çatlakları, vb. içerir, bu da mukavemeti azaltır ve kırılmayı başlatır (Şekil 3).

Şekil 3 Gücün kristal kafesin dislokasyon ve diğer kusurlarının sayısına bağımlılığı (IA Oding'in şeması): 1 - saf, tavlanmış metaller; 2 - alaşımlama, ısıl işlem, plastik deformasyon (iş sertleştirme) vb. ile güçlendirilmiş alaşımlar.

Yaklaşık 10 7 -10 8 cm -2 dislokasyon yoğunluğuna sahip saf, tavlanmış metaller minimum mukavemete sahiptir. Çıkık sayısının azalması ile deformasyona karşı direnç yani metalin mukavemeti artar ve teorik bir değere ulaşabilir.

Bu pozisyonun geçerliliğine dair ikna edici kanıtlar, pratik olarak hatasız (çıkıksız) bir kristal yapıya sahip, 0,5-2 mikron kalınlığında ve 10 mm uzunluğa kadar olan metal bıyıkların çalışmasında elde edildi. 1 μm kalınlığındaki demir bıyıkların çekme mukavemeti σ b = 1350 kgf / mm 2, yani neredeyse teorik mukavemet. Küçük boyutu nedeniyle bıyık sınırlı bir ölçüde kullanılır. Bıyıkların boyutundaki bir artış, çıkıkların ortaya çıkmasına ve mukavemette keskin bir azalmaya yol açar. Nokta 1'in sağında (bkz. Şekil 3), çıkıkların (kusurların) sayısındaki artışla metallerin gücü artar.

Bu, alaşımlama, ısıl işlem, soğuk plastik deformasyon vb. sertleştirme yöntemlerinde kullanılır.

Sertleşmenin ana nedenleri, çıkıkların sayısında (yoğunluğunda) bir artış, kristal kafesin çarpıklıkları, streslerin görünümü, metal tanelerin rafine edilmesi vb., yani, çıkıkların serbest hareketini engelleyen her şey.

Sertleşme için çıkıkların sınırlayıcı yoğunluğu yaklaşık 10 12 cm -2'dir. Daha yüksek yoğunlukta, metalde mikroskobik altı çatlaklar oluşur ve kırılmaya neden olur.

Çözüm

Katıların plastisitesi ve mukavemeti, teknolojinin birçok dalı için büyük önem taşımaktadır. Bu malzemenin sünekliği ve mukavemeti, nihai olarak, inşaat yapılarında, makine parçalarında, cihaz yapılarında, katıların mekanik olarak işlenmesi için araçlarda ve diğer birçok durumda kullanım olasılığını belirler. Aynı özellikler, belirli bir malzemenin basınçla (dövme, haddeleme, damgalama, kesme) işlenmesi olasılığını da belirler ve bu amaç için kullanılan makinelerin gücünü belirler.

Şu anda, katıların mukavemeti ve plastisitesi sorunu, fiziksel ve teknik olmak üzere iki ilgi alanı açısından düşünülmelidir.

Bunlardan ilki şunları içerir: a) deformasyon ve yıkım sırasında meydana gelen temel süreçlerin çalışmasına dayanarak katıların plastisitesinin ve mukavemetinin fiziksel doğasının açıklanması, b) karşılaşılan koşullar altında katıların davranış kalıplarının ve yeni gerçeklerin sistematik olarak toplanması ve genelleştirilmesi uygulamada. İkinci ilgi alanı, katıların teknolojide kullanımıyla ilgili tüm sorunları, farklı stres durumları altında ve çeşitli çalışma koşullarında mukavemet ve deformasyon davranışlarının genel bir fenomenolojik açıklaması ile bu bilgilerin mukavemeti hesaplamak için kullanılmasıyla ilgili tüm sorunları içerir. mukavemet ve plastisitenin resmi teorileri temelinde makine parçalarının ve yapılarının plastisitesi ve plastisitesi.

Katıların mukavemeti ve plastisitesinin doğasına ilişkin çalışmalar, katıların plastik deformasyonu ve kırılması konusunda titiz bir fiziksel teori oluşturmak için gereklidir. Böyle bir teorinin inşası, öncelikle, katıların yapısının mekanik faktörlerin etkisi altında ideal olarak doğru olandan sapması ve katıların ideal yapısının ihlallerinin plastisiteleri ve mukavemetleri üzerindeki etkisi altında çözülmesinden oluşur.

Sorun üzerinde uzun yıllar süren çalışmaların bir sonucu olarak birikmiş çeşitli deneysel gerçeklere dayanan bir fiziksel teorinin yokluğunun, bir dizi olası pratik sorunun çözümünü engellemeye devam edeceği oldukça açıktır. Bunlardan en önemlileri şunlardır: istenen özelliklere sahip yeni malzemeler yaratma ilkelerinin geliştirilmesinde, mevcut malzemelerin iyileştirilmesinde, bunların işlenmesini daha da rasyonalize etme yollarının belirlenmesinde. Bu görevlerin muazzam ulusal ekonomik önemi açıktır. Bu arada, şimdiye kadar, makinelerde ve yapılarda çeşitli çalışma koşulları için malzemelerin mukavemeti ve sünekliği ile ilgili teknolojinin gereksinimleri ile eldeki sorunları çözmenin yollarını bulmak için teori olanakları arasında gözle görülür bir boşluk var. Şimdi, elimizde olsa olsa, tek tek fenomenlerin olası bir teorisinin taslağının yanı sıra, karşı karşıya olduğumuz soruları tam olarak kapsamayan teorinin bazı deneysel temelleri var.

bibliyografya

1. Aleksandrov, AV Elastikiyet ve plastisite teorisinin temelleri: üniversiteler için bir ders kitabı. - E.: Yüksekokul, 1990 .-- 399 s. - ISBN 5-06-000053-2.

2. Gül V.E., Polimerlerin yapısı ve mukavemeti, 2. baskı, M., 1971.

3. Zubchaninov, VG Elastikiyet ve plastisite teorisinin temelleri: üniversitelerin mühendislik uzmanlıkları öğrencileri için bir ders kitabı / VG Zubchaninov. - M.: Yüksek okul, 1990. - 368 s.: hasta. - ISBN 5-06-000706-5.

4. Indenbom VL, Orlov AN, Kuvvet fiziğinde yıkım sorunu, "Güç Sorunları", 1990, No. 12, s. 3;

5. G.V. Kurdyumov. Katıların mukavemet ve plastisitesinin fiziksel temelleri. - M.: - 1975.

6. Malzemelerin mekanik özellikleri, çev. İngilizceden, ed. G.I.Barenblatt, M., 1966;

7. Elastikiyet ve plastisite teorisinin temelleri: üniversitelerin mühendislik uzmanlıkları öğrencileri için bir ders kitabı / VG Zubchaninov. - E.: Yüksekokul, 1990 .-- 368 s. : hasta. - ISBN 5-06-000706-5.

8. Regel VR, Slutsker AI, Tomashevsky EE, Katıların gücünün kinetik doğası, M., 1974.

9. Sokolovsky V.V., Plastisite Teorisi, 3. baskı, M., 1969.

10. Feodosiev V.I. Materyallerin kuvveti. - M.: MSTU im. yayınevi. N.E. Bauman, 1999.S. 86. ISBN 5-7038-1340-9.

11. Elastikiyet ve plastisite teorisinde sayısal yöntemler: ders kitabı. yüksek kürklü çizmeler için el kitabı. / OLMAK. Zafer. - E.: MGU, 1981 .-- 343 s

Plastisite, bir metalin dış kuvvetlerin etkisi altında çökmeden plastik olarak deforme olma özelliğidir. Plastik deformasyon, malzemelerin dış kuvvetlerin etkisi altında şekil ve boyutlarını değiştirebilme ve bu değişiklikleri yükü kaldırdıktan sonra koruyabilme yeteneği olarak anlaşılmaktadır.

Plastisite özellikleri - bağıl uzama δ ve kesit alanını daraltmak ψ ... Statik mukavemet özelliklerini belirlemek için kullanılan aynı standart numuneler ve ekipman üzerinde statik eksenel gerilim için malzemeleri test ederken belirlenir (bkz. Şekil 1, 2).

Göreceli uzama, mutlak uzamanın oranıdır, yani kopmadan sonra numunenin hesaplanan uzunluğundaki artış ( ben k − ben 0) orijinal hesaplanan uzunluğuna ben 0, mm, yüzde olarak ifade edilir:

nerede - ben k standart numunenin kopmadan sonra hesaplanan kısmının uzunluğu, mm.

Tahmini uzunluk ben 0, uzamanın belirlendiği, testten önce uygulanan işaretler arasındaki numunenin çalışma uzunluğunun bölümüdür (bkz. Şekil 1).

Göreceli daralma, mutlak daralma oranıdır, yani, numunenin yırtılmadan sonra kesit alanındaki azalma ( F 0 – F k), kesitinin ilk alanına F 0, mm 2, yüzde olarak ifade edilir:

, (9)

nerede F k- yırtılma noktasında numunenin kesit alanı, mm 2.

3. Sertlik özelliklerinin belirlenmesi

Sertlik - bir malzemenin, içine daha sert bir gövde (indenter) sokulduğunda plastik veya elastik deformasyona direnme yeteneği.

Bir bilye, bir elmas koni ve bir elmas piramit şeklindeki bir girintinin test metaline girintiye dayanan en yaygın olarak kullanılan sertlik ölçme yöntemleri - Brinell, Rockwell ve Vickers yöntemleri (Şekil 8).

Brinell'in yöntemi ( HB). Sertlik tayini Brinell presinde (TSh tipi sertlik test cihazı) yapılır. Yöntemin özü, 10 çapında bir topun; 5; 2.5 veya 1.0 mm, numunenin yüzeyine dik olarak uygulanan belirli bir kuvvetin etkisi altında sürekli olarak test metaline bastırılır (Şekil 8, a). Test koşulları GOST 9012-59 tarafından düzenlenir. Örneğin, çeliğin sertliği bir bilyeye basılarak ölçülür. D= 30 kN (3000 kgf) yük altında 10 mm.

Pirinç. 8. Sertliği belirleme şeması

Brinell (a), Rockwell (b) ve Vickers (c)

Kuvveti kaldırdıktan sonra, küresel baskının çapı, oküler üzerinde bir milimetrenin yüzde birine karşılık gelen bölümleri olan bir ölçeğin bulunduğu bir referans mikroskobu kullanılarak ölçülür.

Brinell sertliği harflerle gösterilir HB(çelik bilye kullanırken) veya HBW(bir karbür bilye kullanırken) ve kuvvetin oranı olarak hesaplanır r küresel baskının yüzey alanına top üzerinde hareket F, kgf / mm 2 veya MPa:

, (10)

nerede P- topa etki eden kuvvet, N (kgf);

F- küresel bir baskının yüzey alanı, m 2 (mm 2 ) ;

D ve D – topun çapı ve baskı, mm.

Brinell yöntemi, sertliği aşmayan metaller için önerilir. HB 450 kgf / mm2 (4500 MPa), çünkü çelik bilye deforme olabilir, bu da test sonucunda bir hataya neden olur. Bu yöntem esas olarak, sertleştirilmemiş metalden iş parçalarının ve yarı mamul ürünlerin sertliğini ölçmek için kullanılır.

Rockwell'in yöntemi ( İK). Sertlik tayini bir Rockwell presinde (TK tipi sertlik test cihazı) (GOST 9013-59) gerçekleştirilir. Yöntemin özü, elmas koni şeklindeki girintinin sert ve süper sert olması gerçeğinde yatmaktadır (daha fazla sıcak sac 70) metaller (1,58 mm çapında sertleştirilmiş çelik bilye - yumuşak metaller için) (Şekil 8, b) - numunenin yüzeyine dik olarak uygulanan belirli bir kuvvetin etkisi altında, test edilen metale preslenir. Sertlik, baskının derinliğine göre belirlenir H... Geleneksel birimlerdeki ölçümlerin sonuçları, sertlik test cihazının göstergesinin ölçeğindeki ok işaretiyle belirlenir (Şekil 9).

Ş

Pirinç. 9. TK cihazının göstergesinin göstergeleri

arik ve bir koni, iki yükün etkisi altında metale bastırılır - ön r 0 = 10 kgf ve ana r... Toplam yük, belirtilen iki yükün toplamına eşittir. Küçük ok göstergesi ile ön yükleme yapıldıktan sonra sertlik test cihazının büyük oku gösterge skalasında "0" a ayarlanır ve ana yük açılır. Ana yük kaldırıldığı anda büyük ok gösterge skalası boyunca hareket eder ve sertlik değerini gösterir.

Bir çelik bilye içeri bastırıldığında, ana yük 100 kgf'dir, sertlik göstergenin iç (kırmızı) "B" ölçeğinde okunur, sertlik HRVV... Elmas koni test numunesine bastırıldığında, sertlik, göstergenin dış (siyah) ölçeğindeki "C" ok işaretiyle belirlenir. Sert metaller için temel yük 150 kg'dır. Bu, sertleştirilmiş çeliklerin sertliğini ölçmek için ana yöntemdir. Sertlik tanımı - sıcak sac... Çok sert metaller ve küçük kalınlıktaki parçalar için ana yükün 60 kg olduğu varsayılır. Sertlik tanımı - İHD, Örneğin: sıcak sac 40, İHD 90 - "C" ölçeğinde Rockwell sertliği - 40 geleneksel birim; "A" ölçeğinde - 90.

Rockwell sertlik testi yöntemi, yumuşak ve sert metalleri test etmenizi sağlarken, bir bilye veya koniden gelen izlenimler çok küçüktür, bu nedenle, bu yöntemi kullanarak, bitmiş parçaların malzemesinin sertliğini ölçebilirsiniz. Test yüzeyi topraklanmalıdır. Ölçümler hızlı bir şekilde yapılır (30 - 60 s içinde), sertlik değeri sertlik göstergesinin ölçeğinde okunduğundan herhangi bir hesaplama gerekmez.

Vickers yöntemi ( YG). Vickers yöntemiyle sertlik testi yapılırken, malzemenin zemine veya cilalı yüzeyine 136º'lik bir tepe açısına sahip bir elmas tetrahedral piramit preslenir (Şekil 8, c). Demirli metallerin ve alaşımların sertliğini belirlemek için 5 ila 100 kgf arası yükler ve demir dışı metaller ve alaşımları için - 2,5 ila 50 kgf arası yükler kullanılır. Yükü kaldırdıktan sonra, cihaza bağlı bir mikroskop kullanılarak baskının köşegeni ölçülür. D ve yük oranı olarak kgf / mm 2 veya MPa cinsinden sertlik değerini hesaplayın r, N (kgf), piramidal baskının yüzey alanına m, m 2 (mm 2):

, (11)

nerede D- baskının köşegen uzunluğu, mm.

Örneğin, 500 yazmak YG Vickers sertliğinin 500 kgf / mm 2 (5000 MPa) olduğu anlamına gelir.

Vickers yöntemi, hem yumuşak hem de çok sert metallerin ve alaşımların sertliğini ölçmenin yanı sıra ince yüzey katmanlarının (örneğin, kimyasal-termal işlemden sonra, yüksek frekanslı akımlarla söndürme vb.) ).

Farklı yollarla belirlenen sertlik değerlerinin karşılaştırılması için dönüşüm tabloları kullanılmaktadır (Tablo 1).

Brinell sertliği, malzemelerin mekanik özelliklerini ve nihai mukavemetin yaklaşık değerini değerlendirmek için kullanılabilir. Brinell testleri ile belirlenen nihai mukavemet ve sertliğin ampirik oranı aşağıdaki gibidir:

σ v ≈ 0,33HB maksimum, (12)

nerede σ c - geçici direnç;

HB max, sertlikte yumuşak bir düşüşün başladığı yük altındaki maksimum sertlik değeridir.

tablo 1

Farklı yöntemlerle belirlenen sertlik değerlerinin karşılaştırılması

baskı çapı	Brinell'e göre	Rockwell tarafından			Vickers'a göre
	HB, MPa

PLASTİK- katıların dış yüklerin etkisi altında şekil ve boyut değiştirme ve yükler durduğunda (yükleri kaldırdıktan sonra) koruma özelliği.

Plastisite adı verilen bir malzemenin özelliği hakkında ilk fikir, parmakların baskısı altında kolayca şekil değiştiren ve uygulandıktan sonra yeni bir şekli koruyan (gerilmiş bir yayın aksine) yeni bir şekli koruyan bir hamur parçası tarafından verilir. serbest bırakılırsa tekrar sıkıştırılır.Bu anlamda bir yay elastik ve hamuru plastiktir derler. kalıp ”(kilden).

Plastisitenin özelliği hakkında daha doğru bir fikir edinmek için basit bir deney yapabilirsiniz (veya hayal edebilirsiniz). Uzun kenarı yaklaşık 10 cm ve küçük kenarı 1 cm × 1 cm kare olan uzun bir hamuru paralel yüzlü (çubuk) olsun.Bu çubuğun uçlarında iki destek ("köprü") üzerinde durmasına izin verin. Çubuğun ortasına metal ağırlıklar (örneğin madeni paralar) koyarsanız, yük küçükken, çubuğun şeklindeki değişiklik gözle algılanamaz. Daha fazla yükleme ile, bir anda çubuğun büküldüğü ve kavislendiği bulunmuştur. Tüm ağırlıkları kaldırırsanız, eğrisel şekil yine korunur.

Bu deneyim, plastisite özelliğine sahip bir malzemeden yapılmış bir çubuğun, neredeyse şeklini değiştirmeden, yük belirli bir eşiği geçene kadar yüklerin etkisine direndiğini, ardından yükten sonra bile devam eden şekilde gözle görülür bir değişiklik meydana geldiğini göstermektedir. kaldırıldı. Bu, plastisitenin özüdür, ancak hepsi değil - şekildeki değişiklik (deformasyon) yalnızca uygulanan yüke bağlıdır ve zamanla kendi kendine değişmez. Sabit bir yükte deformasyon devam ederse, malzemeye plastik değil, viskoplastik veya viskoelastik denir ( santimetre... REOLOJİ; SÜRÜNME). Elbette, hamuru plastik bir malzemenin tanıdık ve açıklayıcı bir örneğidir. Plastisite özelliğinin birçok yapısal malzemede var olması önemlidir. Her şeyden önce, bunlar metaller ve alaşımlardır - çelik, demir, bakır, alüminyum ve diğerleri, ancak plastik deformasyon kavramı, sermet, karbon ve polimer dahil olmak üzere kompozit malzemelerin deformasyon süreçlerini anlamak için de çok yararlıdır.

Malzemenin plastisitesi, deyim yerindeyse, elastikiyete karşıdır: plastik gövde kendisine verilen şekli korur ve elastik gövde orijinalini geri yükler. Ancak plastisite kırılganlığa da karşıdır: plastik bir gövde, yükteki bir artışa şekilde gözle görülür bir değişiklik ve kırılgan bir gövde (örneğin cam) - çatlak ve yıkım görünümü ile tepki verir.

Plastisite çalışması iki yönde gelişmektedir: bunlardan biri, her şeyden önce, teknik problemlerle ilişkilidir ve amacı şu soruyu cevaplamaktır: eğer bir yapı bilinen büyüklükteki dış kuvvetlere maruz kalırsa, şekil değişikliği nedir? ? nasıl deforme olur? Bunu tasarımcının bilmesi önemlidir, ancak bir başka önemli durum daha vardır: genellikle plastisite başarısızlıktan önce gelir, bu nedenle plastik deformasyonların incelenmesi bir yapının sağlamlığını ve dayanıklılığını tahmin etmenin temelidir.

Plastisite çalışmasındaki ikinci yön, bir malzemede, dedikleri gibi, mikro düzeyde, yani malzemenin içinde, örneğin bir kirişin plastik bükülmesi sırasında neler olduğunun incelenmesidir. Bir çubuğun bükülmesine ilişkin deneye benzer şekilde, gerilimi üzerinde bir deney yapmak mümkündür: çubuğun üst ucu (genellikle numune olarak adlandırılır) sabitlenir ve alt uca bir yük uygulanır. . Bu durumda, numunenin uzunluğundaki değişikliği gözle fark etmek zordur, ancak deformasyonlar özel aletlerle ölçülürse, deformasyon işleminin bükülme deneyindekine benzer olduğu ortaya çıkar: çekme yükünde kademeli bir artışla, ilk önce yük bir eşik değerine ulaştığında çok küçük elastik deformasyonlar ortaya çıkar, daha sonra deformasyonlar (şimdi esas olarak plastik) ilk olarak daha önemli ve ikinci olarak geri döndürülemez hale gelir (yani, yükü kaldırdıktan sonra kaybolmazlar).

Bu ilginç fenomenleri ortaya çıkarır. Çekme testinde cilalı (ayna) bir yüzeye sahip uzun bir plaka şeklinde bir çelik numune kullanılıyorsa, plastik deformasyon sırasında bu yüzey üzerinde numuneye 45 ° açıyla yönlendirilmiş birçok yakın ince paralel düz çizgi belirir. eksen (burada numune ekseni, uzun kenarlarına paralel olarak plakanın ortasından geçen düz bir çizgidir). Bu çizgilere Luders - Chernov çizgileri denir (onları keşfeden bilim adamlarının adlarından sonra).

Bu çizgilerin mikroskobik analizi, bunların plaka malzemesinde, yani. bir destedeki kartlar gibi, bir ince katman ikinciye, ikinciye göre üçüncüye göre kaymış gibi görünüyor. Luders - Chernov çizgileri, değişen katmanların sınırlarıdır diyebiliriz. Şekil 1, bu tür bir deformasyonun modelini şematik olarak göstermektedir. Bu şema, bu tür kesmelerin numunenin plastik uzamasına nasıl yol açtığını ve yük kaldırıldıktan sonra plastik deformasyonların neden kaybolmadığını anlamayı mümkün kılar. Daha karmaşık ve doğru deneyler, metallerin ve alaşımların plastik deformasyonlarının her zaman malzeme içindeki kaymalardan kaynaklandığını göstermiştir. Ek olarak, görünüşte plastik olanlara çok benzeyen gözenekli malzemelerde deformasyonlar meydana gelir, ancak gözeneklerde bir azalma ile ilişkilidir. En bilinen gözenekli malzeme polistirendir; teknolojide, parçaların metal tozundan preslendiği toz metalurjisi ile gözenekli malzemeler oluşturulur.

Bir cismin elastik deformasyonlarının, onu oluşturan atomlar arasındaki mesafedeki bir değişimin sonucu olduğu ve plastik deformasyonların, kesmelerin sonucu olduğu varsayılarak, deformasyon modeli oldukça doğru bir şekilde tanımlanabilir.

Yani plastisite kesmenin sonucudur. Ve vardiyaların kendileri nasıl gerçekleşiyor? Bu soru (ve diğerleri) fiziğin dalları tarafından yanıtlanır: katı hal fiziği, dislokasyon teorisi, metal fiziği, vb.

Bunlar, plastisitenin incelendiği iki yöndür, ilki fenomenolojik olarak adlandırılır - numuneler ve yüklerle yapılan deneylerde gözlemlenebildiği gibi plastisite fenomenini inceler ve mikroskobik deneylerin sonuçlarına dayanmaz. Metallerin plastisitesinin fenomenolojik incelemesi, klasik çekme deneyi ile başlar. Sonuçları, gerilim s'nin dikey eksen boyunca, çekme kuvvetine eşit olarak çizildiği grafikler şeklinde sunulur (Şekil 2). P, numunenin kesit alanına atıfta bulunulur F, yani

s = P/F

ve yatay olarak - örneğin e deformasyonu, d uzamasına eşittir benörnek (kuvvet etkisi altında P) orijinal uzunluğuna göre ben.

e = d ben/ben

İncirde. Şekil 2, "gerilme eğrisi" olarak adlandırılan bir grafiği göstermektedir; malzeme - çelik kalitelerinden biri. Yüklemenin başlangıcında (grafikte noktadan itibaren Ö diyeceğim şey şu ki A) stres ve gerinim orantılıdır, yani. Hooke yasası geçerlidir. En-boy oranına elastisite modülü (veya Young modülü) denir. E... Nokta A grafikte buna elastik limit denir - ondan sonra, elastikiyetin doğasında bulunan orantı, eğrisel bir bağımlılık ile değiştirilir ve şimdi deformasyon, stresten çok daha hızlı büyür. eğer bir noktada B voltajı düşürmeye başlarız (buna boşaltma denir), ardından grafik düz bir çizgiden çok farklı olmayan bir eğri gösterecektir - M.Ö aşağı ok ile. Gerilimi sıfıra getirdikten sonra tekrar yükseltirseniz, grafik bir eğri gösterecektir. CB 1 (yukarı ok ile) ve daha sonra bu eğri düzgün bir şekilde bir eğriye dönüşecektir B 1D Numunenin boşaltılmadan deformasyonu üzerine elde edilecek olan . Basitlik için, genellikle her iki eğri, M.Ö ve CB 1, düz bir çizgi parçası ile değiştirilir B 2C doğru parçasına paralel olan AE.

Bir yandan elastik-plastik bir malzemenin deformasyon sürecinin gerçek özelliklerini ne kadar doğru bir şekilde hesaba kattıklarına ve diğer yandan matematiksel aparatta farklılık gösteren plastisite teorisinin birkaç versiyonu vardır. Kullanılmış. Bazı teoriler daha az doğrudur, ancak hesaplamalar için daha basit ve daha uygundur, bu çok önemlidir, çünkü karmaşık şekilli cisimlerdeki plastik deformasyonların hesaplanması, modern bilgisayarlar kullanılırken bile çok zor bir iştir. Diğer teoriler yüksek doğruluk sağlayabilir, ancak hem matematiksel hem de deneysel olarak çok büyük zorluklara yol açabilir. Görünen o ki, fiziksel netlik ile matematiksel basitliği birleştiren ve aynı zamanda plastik deformasyon süreçlerinin yeterli bir tanımını sağlayan "ideal" bir teorinin yaratılması geleceğin meselesidir. Ancak "basit" plastisite teorileri bile aslında oldukça karmaşıktır, çünkü birçok deneysel sonucun bilgisini ve anlaşılmasını ve ciddi matematik eğitimini gerektirir. Örnek olarak, en basit plastisite teorisi fikrini düşünün.

Bir numunenin çekme testinin en basit durumunda, elastik deformasyon süreci Hooke kanunu ile tanımlanır.

Elastik sınırın ötesinde bir orantı yoktur, ancak elastik modülün olduğu varsayılırsa deneysel çekme eğrisi tanımlanabilir. E bu durumda sabit bir değer olmaktan çıkar ve deformasyonun bir fonksiyonu olur, yani.

Bu formüllerde plastisite fonksiyonu olarak adlandırılan ve deneysel verilerden bulunması gereken yeni bir w = w (e) fonksiyonu belirir.

w(e) fonksiyonunun elastik deformasyonlarda sıfıra eşit olduğu ve plastik deformasyonlarda arttığı görülmektedir. O zaman hem elastik hem de plastik deformasyonların Hooke yasasını genelleyen bir denklemle tanımlandığı açıktır.

s = E e

Bu denklem, özünde elde edildiği deformasyon eğrisini tanımlar ve bu böyledir, biz sadece çekme testinden bahsediyoruz. Ancak plastisite teorisi, örneğin hem burulma hem de eğilme ve bunların ortak tezahürü gibi herhangi bir deformasyon sürecini "tanımlayabilmelidir" ve bunun için formül esasen genelleştirilmeli ve esasen benzer, ancak ölçülemeyecek kadar daha karmaşık ilişkiler formüle edilmelidir. Tensör gerinimlerinin altı bileşenini altı gerilim tensörü bileşeniyle ilişkilendirir. İşte zorluklar burada başlıyor.

Klasik deformasyon teorisine "küçük elastoplastik deformasyonların teorisi" denir. Bu teori üç deneysel gerçeğe dayanmaktadır:

1. Cismin her noktasındaki çeşitli elastoplastik deformasyonlarda, kesme deformasyonlarının rms değeri ile kesme gerilmelerinin benzer bir rms değeri arasında evrensel bir fonksiyonel ilişki vardır.

2. Malzemenin elastoplastik deformasyonu durumunda hacim değişimi her zaman elastik olarak gerçekleşir.

3. İlk iki ifade, yalnızca vücuda etki eden tüm dış kuvvetlerin birbiriyle orantılı olarak artması koşuluyla geçerlidir (daha doğrusu, bir parametreyle orantılı olarak, örneğin zaman). Bu sözde "basit" veya "orantılı" yüklemedir.

Bu üç ifadeyi doğru bir şekilde anlamak için aşağıdakileri göz önünde bulundurmanız gerekir:

Plastisite teorisi, tüm ampirik teoriler gibi, esasen yaklaşık bir teoridir. Bu, belirli koşullar altında, fiziksel gerçekliği ("uygulanabilirlik koşulları") tanımlayabildiğinde, ampirik teorinin bu gerçekliği nispeten küçük, ancak her zaman mevcut bir hatayla (başka bir deyişle, küçük bir hatayla) tanımladığı anlamına gelir.

Söz konusu plastisite teorisi %10'a yakın bir hata ile cevap verebilmektedir. Ve neredeyse her zaman, böyle bir hatanın oldukça kabul edilebilir olduğu ortaya çıkıyor - "teori iyi çalışıyor" diyorlar.

Teorinin matematiksel formülasyonu: gerinim tensörü e olsun ij ve stres tensörü s ij... Küçük elastoplastik deformasyonlarda bu tensörleri birbirine bağlayan formüller (oranlar) yazmak gerekir, tıpkı Hooke yasasının elastik deformasyonlarda onları birbirine bağlaması gibi.

Hacimsel ve kayma deformasyonunun çeşitli düzenlilikleri dikkate alınarak, tensörler hacimsel (küresel) ve kesme (sapma) bölümlerine ayrılabilir:

e ij= 1/3 Q d ij+ e ij

Bir sonraki adım, plastisite kesme olduğundan, kesme gerilmeleri ve deformasyonlar arasında bir ilişki kurmaktır.

Deformasyon sapması için, belirli bir noktadaki kök-ortalama-kare kayması formülle belirlenir.

Benzer şekilde, rms kesme gerilimi şu şekilde belirlenir:

Bu, ve arasında evrensel bir işlevsel ilişkidir ve vücudun herhangi bir noktasında ve her türlü deformasyon (bükülme, burulma, bunların kombinasyonu vb.) için gerçekleşmesi anlamında evrenseldir. Fonksiyonun bilindiği kabul edilir, ancak aslında deneyin sonuçlarının işlenmesinden bulunması gerekir. Evrenselliği nedeniyle, özellikle herhangi bir deneyde her zaman aynı olduğundan, bu işlevin özellikle kolayca belirlenebildiği tüpün burulması deneyini kullanmak uygundur.

Esneklik içinde ve arasındaki ilişki