İLE Kategori:

Çilingir ve alet işi

Metalin gücü ve sertliği

Makine mühendisliğinde ve alet üretiminde kullanılan metaller çeşitli değerli özelliklere sahiptir, ancak bunlardan en önemlileri mukavemet ve sertliktir.

Bu özelliklerden kısaca bahsedelim.

Güç, bildiğiniz gibi, bir malzemenin yıkıma direnme yeteneğidir. Metal gerildiğinde kırılmaz veya çarpma anında kırılmazsa, metalin sağlam olduğu söylenir. Ancak teknolojide, yalnızca uğraştıkları metalin yeterince güçlü olup olmadığına dair genel izlenime güvenilemez. Malzemenin mukavemeti doğru bir şekilde ölçülmeli ve yırtılmaya dayanma kabiliyeti ve şok yüklere dayanma kabiliyeti ayrı ayrı belirlenmelidir. Metalin mukavemetini belirlemek için, ondan yapılan numuneler kırılıncaya kadar özel makinelerde gerdirilir. Numunenin hangi kuvvetin etkisi altında kırıldığını izleyerek ve kopma noktasında boyutlarındaki değişikliği inceleyerek, numunenin yapıldığı metalin mukavemetinin tam ve doğru bir özelliğini elde etmek mümkündür.

Daha sonra, kilogram olarak ifade edilen numuneyi kıran kuvvetin değerinin, numunenin milimetre kare olarak ifade edilen kesit alanına bölünmesi, numunenin dayandığı stres, yani malzemenin çekme mukavemeti bulunur. tanındı. Bir kesit alanı birimine atıfta bulunulan ve bu nedenle kg cinsinden değil, kg / mm2 cinsinden ölçülen bu kuvvetin büyüklüğüne çekme mukavemeti denir ve tüm teknik literatürde, çizimlerde ve teknolojik belgelerde zv harfi (sigma) ile gösterilir. olmak).

Bu veya bu metalin nihai gerilme mukavemetinin s8 değerini bilmek, yalnızca ürünün mukavemetini hesaplamaya değil, aynı zamanda işlenirken gerekli kesme koşullarını seçmeye de izin verir. Bu çok önemlidir, çünkü çeliklerin mukavemeti büyük ölçüde değişir. Yani, örneğin, Sanat. 1 = 32 40 kg/mm2'ye sahiptir ve bazı yüksek alaşımlı çelikler 200 kg/mm2'ye kadar ulaşır.

Yırtık numuneyi daha fazla inceleyerek, kopma noktasındaki enine kesitinin biraz daraldığını ve toplam uzunluğunun arttığını görebiliriz. Bu fenomen, belirli bir malzemenin, parçacıkları arasındaki moleküler bağı, yani plastik olanını kırmadan, yıkıma ne kadar direnebildiğini ve şeklini değiştirebildiğini gösterir.

Şimdi numunenin kesit alanının ne kadar azaldığını hesaplarsak ve ardından bu değeri orijinal alanına bölersek, ifade edilen sonucu elde ederiz. yüzde ve enine kesitin bağıl sıkıştırması olarak adlandırılır. Kesitin nispi sıkıştırması, f (psi) harfi ile gösterilir ve malzemenin viskozitesini karakterize eder. En yumuşak düşük karbonlu çeliklerin değeri, en az viskoz için -% 30'a kadar% 60'a ulaşır.

Artan numune uzunluğunun ölçümü, bağıl uzamayı karakterize eder ve 8 (delta) harfi ile gösterilir. Göreceli uzama ne kadar büyük olursa, metalin sünekliği de o kadar büyük olur. Göreceli uzama 5 ve bağıl sıkıştırma değeri ile<|>, dolaylı olarak, metalin tokluğu hakkında bir yargıya varılabilir. Bir metalin tokluğu, bir malzemenin kırılganlığa zıt olan özelliği olarak anlaşılır.

Metallerin ikinci ana özelliği sertliktir. Sertlik ne kadar yüksek olursa, parça o kadar dayanıklı olur, o kadar yavaş aşınır. Kesici takım, yalnızca sertliği işlenen malzemenin sertliğinden çok daha yüksek olduğu için parçadaki talaşları giderir. Sertlikteki küçük bir değişiklik bile parçanın ve takımın performans özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bütün bunlar, üreticileri parçanın sertliğinin durumunu dikkatlice izlemeye zorlar.

Metalin sertliği, test edilen malzemeye bir nesnenin girintisi ile belirlenir. Girinti derinliği, bu sertliğin ne kadar büyük olduğunu değerlendirmek için kullanılır. Mevcut sertlik ölçüm cihazları şu prensibe göre çalışır: Brinell pres ve Rockwell cihazları.

Bir Brinell presi kullanılarak, sertleştirilmemiş çeliklerin yanı sıra dökme demirlerin sertliği, 10 mm çapında bir çelik bilye 3000 kg'lık bir kuvvetle içlerine bastırılarak ölçülür. Diğer malzemeler için bilyenin girinti kuvveti değişir: bakır, pirinç ve benzerleri için 1000 kg ve yumuşak alaşımlar için 250 kg. Rockwell cihazı, sertleştirilmiş malzemelerin sertliğini özel bir elmas koniye girerek belirler. Malzemenin sertlik değerini karakterize eden ölçümün sonucu, karşılık gelen sertlik numaralarıdır: Brinell sertlik numarası (HB) ve Rockwell sertlik numarası (HR).

Brinell sertlik sayısı I, yükün (kg olarak) mm2 olarak ifade edilen bilye baskısı alanına bölünmesinin sonucunu temsil eder. HB sayısını belirlerken hesaplamalardan kaçınmak için, bu sayının ortaya çıkan baskının çapına göre bulunabileceği özel tablolar kullanılır. Bu preste test edilebilecek en yüksek sertlik: Yv = 450.

Brinell presi (Şekil 15) aşağıdaki gibi çalışır. Düz ve düzgün bir yüzey elde etmek için temizlenen parça bir bilyeli yatak üzerine takılır ve vidayı döndüren volan, ucun bilyesine değene kadar kaldırılır. Daha sonra silindirden hazneye giden yağ çıkışı bir vida ile kapatılır ve bir pompa çalıştırılarak piston ve bilye ucu üzerinde basınç oluşturulur. Güçlendirilmiş bir pompa, hazneden silindire yağı pompalar, piston üzerinde basınç oluşturur ve aynı anda ağırlıklarla manometreye ve manivelaya aktarır. Basınç miktarı, yüklerin ağırlığına karşılık gelir. Bir süre sonra vida açılır, silindirden gelen yağın bir kısmı hazneye girer ve basınç sıfıra düşer. Bundan sonra vida volan ile indirilir, parça serbest bırakılır ve özel bir büyüteç kullanılarak baskının çapı ölçülür.

Pirinç. 1. Şematik gösterim hidrolik baskı Brinell.

Pirinç. 2. Rockwell cihazının şeması.

Test süreci, cismin elmas uca getirilmesi ve bir ön kuvvetin (10 kg) uygulanmasıyla başlar. Bu, cihazın mil kovanında bulunan bir yay tarafından özenle oluşturulur. Çalışma kolu 6 cihazın miline etki eder ve destek noktası eksen 7 üzerindedir ve uca kuvvet aktarma yeri prizma üzerindedir. Ağırlık bu kola etki eder.

Çalışmayan konumda, kol köstek üzerinde durur ve mile herhangi bir basınç iletilmez. Test sırasında kol serbest bırakılır ve ardından kol, köstek ve kol ile birlikte indirilir. Tüm bu sistemin yumuşak bir şekilde indirilmesi, test nesnesi üzerindeki kuvvet uygulama oranını düzenlemeyi mümkün kılan yağ damperi (8) tarafından kolaylaştırılır. Hareket etme kabiliyetine sahip olan elmas koni, alçalarak metale nüfuz eder. Bu hareketin miktarı kol tarafından göstergeye iletilir.

Ancak, açıklanan cihazlarla tüm parçaların sertlik açısından test edilemeyeceği söylenmelidir. Örneğin, ile imkansızdır. takımın kesici kenarındaki veya bir matrisin iç yüzeyindeki sertliği belirlemek için bunları kullanmak. Bu gibi durumlarda, darası alınmış eğeler kullanarak sertliği kontrol etmeye başvururlar.

Bu, çeliğin en önemli iki özelliğinin - mukavemeti ve sertliğinin - tanımını tamamlar. Ancak bu özellikler kalıcı değildir. Çeliğin yapısındaki yani yapısındaki bir değişiklikle değişebilirler. Çeliğin yapısını değiştiren nedir?

§ 4. MEKANİK ÖZELLİKLER

Bir metalin dış kuvvetlere direnme yeteneği, mekanik özelliklerle karakterize edilir. Bu nedenle, makine parçalarının üretimi için bir malzeme seçerken, öncelikle mekanik özelliklerini dikkate almak gerekir: mukavemet, elastikiyet, plastisite, darbe mukavemeti, sertlik ve dayanıklılık. Bu özellikler, metallerin dış kuvvetlere (yüklere) maruz bırakıldığı mekanik testlerin sonuçlarından belirlenir. Dış kuvvetler statik, dinamik veya döngüsel (tekrar değişken) olabilir. Yük, katıda strese ve deformasyona neden olur.
Voltaj test numunesinin kesit alanının birimine atıfta bulunulan yükün büyüklüğüdür. Deformasyon- uygulanan dış kuvvetlerin etkisi altında bir katının şeklindeki ve boyutundaki değişiklik. Gerilim (sıkıştırma), eğilme, burulma, kesme deformasyonlarını ayırt edin (Şekil 8). Aslında, bir malzeme aynı anda bir veya daha fazla türde deformasyona uğrayabilir.

Pirinç. 8. Deformasyon türleri:
a - sıkıştırma, b - gerilim, c - burulma, d - kesme, e - bükme

Pirinç. 9. Streç diyagramı:
a - P-∆l koordinatlarında koşullu diyagram, b - koşullu stres diyagramı ve gerçek stres diyagramı

Mukavemeti, esnekliği ve plastisiteyi belirlemek için yuvarlak veya düz numuneler şeklindeki metaller statik gerilim için test edilir (GOST 1497-73). Testler, çekme test makinelerinde gerçekleştirilir. Testler sonucunda bir çekme diyagramı elde edilir (Şekil 9). Bu diyagramın apsisi deformasyon değerleri, ordinat ise numuneye uygulanan yüktür.
Kuvvet- Bir malzemenin yüklerin etkisi altında kırılmaya direnme yeteneği, nihai mukavemeti ve akma mukavemeti ile değerlendirilir. Bir malzemenin mukavemetinin önemli bir göstergesi de özgül mukavemettir - bir malzemenin nihai mukavemetinin yoğunluğuna oranı. Nihai mukavemet σ in (nihai direnç), numunenin yok edilmesinden önceki en büyük yüke karşılık gelen Pa (N / m 2) cinsinden koşullu strestir: σ in = P max / F 0, burada P max maksimum yüktür, N; F 0 - numunenin çalışma bölümünün ilk kesit alanı, m 2. Gerçek çekme mukavemeti S k, kopma anındaki P yükünün, kopmadan sonra numunenin minimum kesit alanına oranı ile belirlenen voltajdır F k (S k = P k / F k) ).
Akma gerilimi (fiziksel) σ t, yükte gözle görülür bir artış olmaksızın numunenin deforme olduğu en küçük gerilimdir (MPa cinsinden): σ t = P t / F 0, burada P t, akma alanının oluştuğu yüktür. görülür, N.
Temelde sadece yumuşak çelik ve pirinç bir akma noktasına sahiptir. Diğer alaşımların akma özelliği yoktur. Bu tür malzemeler için, artık uzamanın numunenin hesaplanan uzunluğunun %0,2'sine ulaştığı akma noktası (koşullu) belirlenir: σ 0.2 = P 0.2 / F 0.
esneklik- P up yükünün kesilmesinden sonra malzemenin orijinal şeklini ve boyutunu eski haline getirme yeteneği, orantılılık limiti σ pts ve elastik limit σ paketi ile tahmin edilir.
oransal sınırσ pts - uygulanan stres ile numunenin deformasyonu arasındaki orantılılığın ihlal edildiği stres (MPa), σ pts = P pts / F 0.
elastik sınır(koşullu) σ 0.05, kalıcı deformasyonun ilk olarak numunenin tasarım uzunluğunun %0.05'ine ulaştığı yüke karşılık gelen MPa cinsinden koşullu strestir: σ 0.05 = P 0.05 / F 0, burada P 0, 05 - yük elastik limit, N.
Plastik, yani malzemenin alma yeteneği yeni form ve dış kuvvetlerin etkisi altındaki boyutlar, çökmeden, nispi uzama ve nispi büzülme ile karakterize edilir.
göreli uzantı(kırıldıktan sonra) δ, örneğin kırılmadan sonra hesaplanan uzunluğunun artışının (l ila -l 0) ilk hesaplanan uzunluğuna l 0 oranıdır, yüzde olarak ifade edilir: δ = [(l ila -l 0) / l 0] %100.
göreli daralma(kopmadan sonra) φ, numunenin yırtılmadan sonraki enine kesitinin başlangıç ​​ve minimum alanları (F 0 -F k) arasındaki farkın, yüzde olarak ifade edilen, F 0 ilk enine kesit alanına oranıdır: φ = [(F 0 -F k) / F 0 ]yüzde yüz.
Malzeme için bağıl uzama ve büzülme değerleri ne kadar büyükse, o kadar sünektir. Sahip olmak kırılgan malzemeler bu değerler sıfıra yakındır. Yapı malzemesinin kırılganlığı olumsuz bir özelliktir.
Darbe gücü, yani, malzemenin dinamik yüklere direnme yeteneği, numunenin kırılması için harcanan W işinin (MJ cinsinden) en kesiti F alanına (m 2 cinsinden) oranı olarak tanımlanır. çentik KC = W / F.
Test için (GOST 9454-78), çentikli kare çubuklar şeklinde özel standart numuneler yapılır. Örneği sarkaçlı fotokopi makinelerinde test edin. Kopra'nın serbest düşen sarkacı numuneye çentiğin karşısındaki taraftan çarpar. Bu durumda iş kaydedilir.
Darbe dayanımının belirlenmesi, sıfırın altındaki sıcaklıklarda çalışan ve soğukta kırılganlık eğilimi gösteren bazı metaller için özellikle önemlidir. Soğuk gevreklik eşiği, yani malzemenin sünek kırılmasının gevrek hale geldiği sıcaklık ne kadar düşükse ve malzemenin tokluğu ne kadar büyükse, malzemenin tokluğu da o kadar yüksek olur. Soğuk kırılganlık - düşük sıcaklıklarda tokluğun azalması.
döngüsel viskozite malzemelerin tekrarlanan alternatif yükler altında enerjiyi absorbe etme yeteneğidir. Yüksek döngüsel viskoziteye sahip malzemeler, genellikle erken arızaların nedeni olan titreşimleri hızla azaltır. Örneğin, yüksek bir döngüsel viskoziteye sahip olan dökme demir, bazı durumlarda (yataklar ve diğer vücut parçaları için) karbon çeliğinden daha değerli bir malzemedir.
Sertlik Bir malzemenin daha katı bir başka cismin nüfuz etmesine direnme yeteneği olarak adlandırılır. Metal kesme aletleri yüksek sertliğe sahip olmalıdır: kesiciler, matkaplar, kesiciler ve ayrıca yüzeyde sertleştirilmiş parçalar. Metalin sertliği Brinell, Rockwell ve Vickers yöntemleriyle belirlenir (Şekil 10).
Brinell'in yolu(GOST 9012-59), sertleştirilmiş bir çelik bilyenin sabit yük altında düz bir metal yüzeye preslenmesi gerçeğine dayanmaktadır. Topun çapı ve yükün büyüklüğü, test metalinin sertliğine ve kalınlığına bağlı olarak ayarlanır. Brinell sertliği, bir TSh sertlik test cihazında (bilye sertlik test cihazı) belirlenir. Test aşağıdaki gibi gerçekleştirilir. Sertliği ölçülecek numunenin yüzeyinde 3-5 cm2 lik bir alan eğe veya aşındırıcı çark ile temizlenir. Numune alet tablasına yerleştirilir ve alet miline sabitlenmiş çelik bilyeye değene kadar kaldırılır. Ağırlık düşürülür ve bilye test örneğine doğru itilir. Metal yüzeyde bir baskı oluşur. Baskı ne kadar büyük olursa, metal o kadar yumuşak olur.
Yükün, d çapında ve t derinliğinde bir girintinin yüzey alanına oranı, D çapındaki bir top P kuvveti ile bastırıldığında oluşan, sertlik HB ölçüsü olarak alınır (bkz. 10 A).

Pirinç. 10. Brinell (a), Rockwell (b) ve Vickers (c) yöntemleriyle metal sertliğinin belirlenmesi

Sertliğin sayısal değeri şu şekilde belirlenir: girintinin çapı bir optik büyüteç (bölmeli) kullanılarak ölçülür ve elde edilen değere göre karşılık gelen sertlik numarası GOST'a ekli tabloda bulunur.
Brinell yönteminin avantajı, test kolaylığı ve elde edilen sonuçların doğruluğunda yatmaktadır. HB> 450 olan malzemelerin sertliğinin, örneğin sertleştirilmiş çelik gibi Brinell yöntemi kullanılarak ölçülmesi tavsiye edilmez, çünkü bilye ölçüm sırasında deforme olur ve okumalar bozulur.
Katı malzemeleri test etmek için şunu kullanın: Rockwell yolu(GOST 9013-59). 120 ° elmas koni veya 1,59 mm çapında sertleştirilmiş çelik bilye numuneye preslenir. Rockwell sertliği geleneksel birimlerde ölçülür. Sertlik biriminin nominal değeri, ucun 0.002 mm eksenel yer değiştirmesine karşılık gelir. Test bir TK cihazında gerçekleştirilir. Sertlik değeri h girinti derinliğinden belirlenir ve cihaza takılı göstergenin kadranından okunur. Her durumda, ön yük P 0, 100 N'ye eşittir.
Yüksek sertliğe sahip metalleri test ederken bir elmas koni kullanılır ve toplam yük P = P 0 + P 1 = 1500 N'dir. Sertlik "C" ölçeğinde okunur ve HRC olarak gösterilir.
Test bir çelik bilye ve toplam 1000 N yük alırsa, sertlik "B" ölçeğinde okunur ve HRB olarak adlandırılır.
Çok sert veya ince nesneleri test ederken, bir elmas konik ve toplam 600 N yük kullanın. Sertlik "A" ölçeğinde ölçülür ve HRA olarak adlandırılır. Rockwell sertlik tanımına bir örnek: HRC 50 - "C" ölçeğinde sertlik 50.
Sertliği Vickers yöntemiyle (GOST 2999-75) belirlerken, malzemeye preslenmiş bir uç olarak 136 ° tepe açısına sahip dört yüzlü bir elmas piramit kullanılır. Test ederken, 50 ila 1000 N arasındaki yükler kullanılır (ince ürünlerin sertliğini ve sert, sertleştirilmiş metal yüzey katmanlarını belirlemek için daha düşük yük değerleri). Sertliğin sayısal değeri şu şekilde belirlenir: baskının her iki köşegeninin uzunlukları, yük kaldırıldıktan sonra ölçülür ve bir mikroskop ve köşegenin uzunluğunun elde edilen aritmetik ortalaması kullanılarak karşılık gelen sertlik numarası bulunur. masa. Vickers sertlik tanımına bir örnek HV 500'dür.
Metal taneleri veya yapısal bileşenleri gibi küçük hacimlerdeki metallerin sertliğini değerlendirmek için, belirleme yöntemi mikro sertlik... Cihazın ucu (inter) bir elmas tetrahedral piramittir (tepe açısı 136 ° olan, Vickers'a göre test edildiğinde piramidinkiyle aynıdır). Girinti üzerindeki yük küçüktür ve 0,05-5 N miktarındadır ve girinti boyutu 5-30 mikrondur. Test, bir yükleme mekanizması ile donatılmış bir PMT-3 optik mikroskopta gerçekleştirilir. Mikrosertlik, baskının köşegen boyutuna göre tahmin edilir.
Yorulma, değişen gerilmelerin etkisi altında bir malzemede kademeli olarak hasar birikmesi sürecidir, bu da çatlakların oluşmasına ve tahribatlara yol açar. Metalin yorgunluğuna, metalik olmayan kapanımlar, gaz kabarcıkları, çeşitli yerel kusurlar vb. bulunan bireysel hacimlerindeki stres konsantrasyonu neden olur. Tekrarlanan sonucun bir sonucu olarak numunenin tahrip edilmesinden sonra oluşan bir yorulma kırığı. yükleme (Şekil 11) ve üzerinde iki farklı dış görünüş parçalar. Kırık 1'in düz (ovuşturulmuş) bir yüzeye sahip bir kısmı, alternatif yüklerin etkisinden kaynaklanan çatlaklar alanındaki yüzeylerin sürtünmesi nedeniyle oluşur, diğer kısım 2, granüler bir kırılma ile yıkım anında meydana gelir. örnek. Yorulma testleri özel makinelerde yapılmaktadır. En yaygın makineler, bir veya her iki uçta sabitlenmiş dönen bir numunenin dönüşümlü bükülmesi için makineler ve ayrıca çekme-basma testleri ve alternatif burulma testleri için makinelerdir. Testler sonucunda yorulma direncini karakterize eden dayanıklılık limiti belirlenir.

Mekanik özellikler metalin yük altındaki davranışını belirleyin. Mekanik özellikler şu durumlarda elde edilir: mekanik testler... Bunu yapmak için, belirli bir malzemenin numunesi bir çeşit kuvvetten etkilenir ve malzemenin tepkisi ölçülür.

Çeşitli dış kuvvetlerin etkisi altında metal deforme olur ve tahrip olur. Ancak uygulanan yükün büyüklüğü, yükleme koşullarını karakterize etmek için kullanılamaz. Bu yükün hangi kesit alanına etki ettiğini bilmek önemlidir.

Yükleme karakteristiği olarak alınır Voltaj - kuvvetin etki ettiği kesit alanına oranı:

İsteğe bağlı olarak alınan herhangi bir alana etki eden voltaj, normal bir bileşene ayrıştırılabilir. σ , platforma dik ve teğet T.

Aynı yük ile Pçubukların deformasyonu (Şekil 30) farklı olacaktır: ikincisi, kesit alanı daha küçük olduğu için daha fazla uzayacaktır.

İkinci çubuktaki stres daha büyük olacağından, bu nedenle daha fazla deformasyon alacaktır.

Bir metalin dayanabileceği stres, ürünün boyutundan bağımsız olarak ana mekanik özelliğidir.

Kuvvet

Kuvvet Bir metalin dış ve iç gerilimlerin etkisi altında deformasyona ve tahribata direnme yeteneğidir.

Devlet standartları, çekme, sıkıştırma, bükme, burulma testlerinde mukavemet özellikleri elde etmeyi sağlar. Hepsi bu - statik testler, yükte kademeli, düzgün bir artış ile.

En bilgilendirici olanı, bir çekme makinesinde yapılan çekme testidir; çoğu durumda standart mukavemet özellikleri elde etmek için gerçekleştirilir (Şekil 32).

Yırtma makinesi, sözde kayıtları kaydetmek için bir cihazla donatılmıştır. streç çizelgeleri- uygulanan yük arasındaki ilişkinin grafiği P ve numunenin uzaması D ben(şek. 31). Modern makinelerin, yalnızca bir diyagram yazmakla kalmayıp aynı zamanda güç özelliklerini de hesaplayan bir bilgisayara erişimi vardır.

Bu denemeden alabilirsiniz aşağıdaki özellikler kuvvet:

elastik sınır[MPa], numunenin önceki şekline ve boyutlarına döndüğü en yüksek gerilimdir;

verim noktası[MPa], yükü artırmadan metalin plastik akış gerilimidir;

gerilme direnci[MPa] bir metalin kırılmadan dayanabileceği en yüksek gerilimdir.

Gerçek veya fiziksel akma noktasını belirlemek zordur: tüm metallerin bir “verim noktası” yoktur. Bu nedenle, çoğu zaman belirlemek koşullu akma gerilimi %0,2'lik kalıcı bir deformasyona neden olan: ".

Çoğu parça ve yapının önemli plastik deformasyonu kabul edilemez olduğundan, mukavemet hesaplamaları genellikle akma noktasına göre yapılır. Ancak, stres yıkımının ne zaman başlayacağını gösterdiğinden, nihai gücü de bilmek gerekir.

Plastik

Plastik Bir metalin bozulmadan deforme olma yeteneğidir.

Süneklik özellikleri aynı çekme testinden belirlenir. Bu

göreceli uzantı [%]

göreceli daralma [%], nerede

ben 0 ve ben K, mm - testten önce ve sonra numune uzunluğu;

F 0 ve F K, mm 2 - örneğin ilk ve son kesit alanı (Şekil 32).

Uzama ve büzülme aynı zamanda güvenilirlik kriterleridir: daha büyük d ve y değerlerine sahip bir malzeme daha güvenilirdir.

Sertlik

Sertlik Bir malzemenin, daha katı başka bir cismin içine girmesine direnme yeteneğidir.

Ölçüm yöntemleri, cihazlar, atama, sertlik ölçüm birimleri aşağıda açıklanmıştır. yönergeler laboratuvar çalışmasına "Metallerin ve alaşımların sertliğinin belirlenmesi". Kendiniz keşfedin!

viskozite

viskozite Bir malzemenin şok, dinamik yükler altında tahribata direnme yeteneğidir.

Tokluk özelliği, bir darbe bükme testi ile belirlenir. Bu, öncekilerin aksine, numuneye çok yüksek bir hızda, saniyenin binde birinde bir yükün uygulandığı dinamik bir testtir.

Test, bir sarkaç test cihazı üzerinde gerçekleştirilir (şek. 33).

Belli bir açıya yükseltilmiş ağır bir sarkaç serbest bırakılır. Sarkaç yolunda bir örnek var. Sarkaç bıçağının darbesi onu yok eder. İmha sırasında yapılan iş, sarkacın test öncesi ve sonrası potansiyel enerjisi arasındaki fark olarak tanımlanır.

Darbe gücü Kesit alanına atıfta bulunulan numunenin imha çalışması:

[J / m 2], nerede

AР - yıkım işi,

F Numunenin kesit alanıdır.

Numunede çentikli stres yoğunlaştırıcı bulunmalıdır. Darbe dayanımının tanımı çentik tipine bağlıdır (Şekil 34).

Aynı malzeme için KCU > KCV > KCT yani kesim ne kadar keskin olursa malzeme o kadar kolay yok edilir.

Darbe dayanımı aynı zamanda bir malzemenin güvenilirliği için bir kriterdir, aniden kırılmayacağının garantisidir.

Kesin olarak söylemek gerekirse, darbe mukavemeti, özel çatlak başlatma işini içeren karmaşık bir özelliktir. a s ve özel çatlak yayılımı çalışması a R. Malzemenin güvenilirliğinin ekstrapolasyon yoluyla daha güvenilir bir şekilde değerlendirilmesi için, darbe mukavemeti yoğunlaştırıcının yarıçapında belirlenir. r sıfıra eğilimli. Bu, çatlak yayılımının işi olacaktır. a p, güvenilirliği değerlendirmeyi mümkün kılar (malzemede neredeyse her zaman çatlak çekirdekleri vardır, soru büyüyüp büyümeyecekleridir).

Metalin çekme testi, numunenin uzamasının (Al) uygulanan yüke (P) bağımlılığının bir grafiğinin oluşturulmasıyla numunenin gerilmesinden ve bu diyagramın daha sonra bir koşullu stres diyagramına yeniden yapılandırılmasından oluşur ( σ - ε)

Aynı GOST'a göre çekme testleri yapılır ve testlerin yapıldığı numuneler belirlenir.

Yukarıda bahsedildiği gibi, test sırasında metalin çekme diyagramı çizilir. Üzerinde birkaç karakteristik alan var:

1. OA bölümü, P yükü ile ∆l uzaması arasındaki orantı bölümüdür. Bu, Hooke yasasının korunduğu alandır. Bu orantılılık, 1670 yılında Robert Hooke tarafından keşfedildi ve daha sonra Hooke yasası olarak tanındı.
2. Bölüm OV - elastik deformasyon bölümü. Yani, numuneye Py'yi aşmayan bir yük uygulanır ve daha sonra boşaltılırsa, boşaltma sırasında numunenin deformasyonları, yükleme sırasında arttığı aynı yasaya göre azalacaktır.

B noktasının üzerinde, gerilim diyagramı düz bir çizgiden ayrılır - deformasyon yükten daha hızlı büyümeye başlar ve diyagram eğri hale gelir. Pt'ye (C noktası) karşılık gelen bir yük ile diyagram yatay bir kesite dönüşür. Bu aşamada, numune, pratikte yükte hiçbir artış olmaksızın önemli ölçüde kalıcı uzama alır. Çekme diyagramında böyle bir kesitin elde edilmesi, malzemenin sabit yük altında deforme olma özelliği ile açıklanmaktadır. Bu özelliğe malzeme akışı, çekme diyagramının apsise paralel alanına akma alanı denir.
Bazen akışkanlık alanı doğası gereği dalgalıdır. Bu genellikle plastik malzemelerin gerilmesi ile ilgilidir ve ilk önce kesitte lokal bir incelmenin oluşması, daha sonra bu incelmenin malzemenin bitişik hacmine geçmesi ve bu işlemin, yayılımın bir sonucu olarak gelişmesiyle açıklanır. böyle bir dalga, akma alanına karşılık gelen genel bir düzgün uzama meydana gelir. Akma dişi olduğunda, bir malzemenin mekanik özellikleri belirlenirken üst ve alt akma limitleri kavramları tanıtılır.

Akma noktasının ortaya çıkmasından sonra malzeme tekrar esnemeye karşı direnç kazanır ve diyagram yükselir. D noktasında, kuvvet maksimum değerine Pmax ulaşır. Pmax kuvvetine ulaşıldığında, numunede keskin bir lokal daralma görülür - bir boyun. Boynun kesit alanındaki bir azalma, yükte bir düşüşe neden olur ve diyagramın K noktasına karşılık gelen anda numune kırılır.

Bir numuneyi çekmek için uygulanan yük, o numunenin geometrisine bağlıdır. Kesit alanı ne kadar büyük olursa, numuneyi germek için o kadar yüksek yük gerekir. Bu nedenle ortaya çıkan makine diyagramı malzemenin mekanik özelliklerinin niteliksel bir değerlendirmesini sağlamaz. Numune geometrisinin etkisini dışlamak için, makine diyagramı σ - ε koordinatlarında P koordinatlarını A0 numunesinin ilk kesit alanına ve apsis ∆l'yi l® ile bölerek yeniden düzenlenir. Bu şekilde yeniden oluşturulan diyagrama koşullu gerilme diyagramı denir. Zaten bu yeni diyagramdan, belirlerler mekanik karakteristiği malzeme.

Aşağıdaki mekanik özellikler belirlenir:

Orantılılık sınırı σпц- Hooke yasasının σ = Eε geçerliliğinin ihlal edildiği en büyük stres, burada E boyuna elastisite modülü veya birinci tür elastisite modülüdür. Bu durumda, E = σ / ε = tanα, yani modül E, diyagramın doğrusal kısmının eğim açısının apsis eksenine tanjantıdır.

Elastik limit σy- belirli bir belirli değerin (0,05; 0,001; 0,003; 0,005) kalıntı deformasyonlarının görünümüne karşılık gelen koşullu stres; kalıcı deformasyon toleransı σy'deki indekste gösterilir

akma gücü σт- çekme yükünde gözle görülür bir artış olmadan deformasyonda bir artışın meydana geldiği stres

Ayrıca ayırt koşullu akma gerilimi- bu, kalıcı deformasyonun belirli bir değere ulaştığı koşullu gerilimdir (genellikle numunenin çalışma uzunluğunun %0.2'si; daha sonra koşullu akma gerilimi σ0.2 olarak gösterilir). σ0.2 değeri, kural olarak, diyagramda platformu veya akma dişi olmayan malzemeler için belirlenir.

Ana mekanik özellikler arasında mukavemet, süneklik, sertlik, darbe mukavemeti ve elastikiyet bulunur. Mekanik özelliklerin göstergelerinin çoğu, standart numunelerin test makinelerinde gerilmesiyle deneysel olarak belirlenir.

Kuvvet- bir metalin dış kuvvetlere maruz kaldığında yıkıma direnme yeteneği.

Plastik- bir metalin dış ve iç kuvvetlerin etkisi altında tahribat olmadan şeklini ve boyutunu geri döndürülemez şekilde değiştirme yeteneği.

Sertlik- bir metalin daha katı bir cismin içine girmesine direnme yeteneği. Sertlik, metale sertleştirilmiş bir çelik bilye sokarak (bir Brinell cihazında) veya iyi hazırlanmış bir numune yüzeyine bir elmas piramidi sokarak (bir Rockwell cihazında) sertlik test cihazları kullanılarak belirlenir. Girinti boyutu ne kadar küçük olursa, test metalinin sertliği o kadar büyük olur. Örneğin, karbon çeliğinin su verme işleminden önce sertliği 100'dür. ... ... 150 HB (Brinell'e göre) ve söndürmeden sonra - 500. ... ... 600 HB.

Darbe gücü- metalin darbe yüklerine direnme yeteneği. Bu miktar, belirtilen KS(J / cm 2 veya kgf m / cm), mekanik işin oranı ile belirlenir A, darbeli bükme sırasında numunenin kırılması için harcanan, numunenin kesit alanına .

esneklik- dış kuvvetlerin kesilmesinden sonra metalin şeklini ve hacmini geri kazanma yeteneği. Bu değer, elastisite modülü ile karakterize edilir. E(MPa veya kgf / mm 2), gerilme oranına eşittir ve neden olduğu elastik deformasyon. Yay ve yay üretimi için çelikler ve alaşımlar yüksek elastikiyete sahip olmalıdır.

Metallerin mekanik özellikleri

Mekanik özellikler, uygulanan dış mekanik kuvvetlerin etkisi altında bir metalin (veya başka bir malzemenin) davranışını belirleyen özellikler olarak anlaşılır. Mekanik özellikler genellikle bir metalin (alaşımın) deformasyona karşı direncini (kuvvet) ve kırılmaya karşı direncini (süneklik, tokluk ve bir metalin çatlakların mevcudiyetinde kırılmama kabiliyetini) içerir.

Mekanik testler sonucunda mekanik özelliklerin sayısal değerleri, yani malzemenin fiziksel ve mekanik durumlarında değişikliklerin meydana geldiği gerilme veya gerinme değerleri elde edilir.

Mülk değerlendirmesi

Mekanik özellikleri değerlendirirken metal malzemeler kriterlerinin birkaç grubu vardır.

1. Ne olursa olsun belirlenen kriterler Tasarım özellikleri ve ürünlerin hizmetinin niteliği. Bu kriterler, düz numunelerin standart çekme, basma, eğilme, sertlik (statik testler) veya çentikli darbe testleri (dinamik testler) ile bulunur.
2. Pürüzsüz numuneler üzerinde statik testler sırasında belirlenen mukavemet ve plastik özellikler, önemli olmalarına rağmen (hesap formüllerine dahil edilirler), çoğu durumda bu malzemelerin makine parçalarının ve yapılarının gerçek çalışma koşullarındaki mukavemetini karakterize etmez. Normale yakın sıcaklıklarda statik yük koşullarında çalışan sınırlı sayıda basit şekilli ürünler için kullanılabilirler.
3. Hizmet özellikleri ile en büyük korelasyon içinde olan malzemenin yapısal mukavemetini değerlendirmek için kriterler bu ürünün ve malzemenin çalışma koşulları altındaki performansını karakterize eder.

Metallerin yapısal mukavemeti

Metalik malzemelerin yapısal mukavemeti için kriterler iki gruba ayrılabilir:

• metalik malzemelerin ani kırılmalara karşı güvenilirliğini belirleyen kriterler (kırılma tokluğu, çatlak ilerlemesi sırasında emilen iş, beka kabiliyeti vb.). Kırılma mekaniğinin temel ilkelerini kullanan bu teknikler, gerçek makine parçalarında ve yapılarında çalışma koşullarında (çentikler, açık delikler, metalik olmayan kapanımlar, mikro boşluklar vb.) .). Çatlaklar ve mikro süreksizlikler, stres yoğunlaştırıcılar oldukları için yük altındaki metalin davranışını büyük ölçüde değiştirir;
• ürünlerin dayanıklılığını belirleyen kriterler (yorulma direnci, aşınma direnci, korozyon direnci vb.).

Değerlendirme kriterleri

Tezgah, tam ölçekli ve operasyonel testler sırasında belirlenen, bir bütün olarak yapının mukavemetini (yapısal mukavemet) değerlendirmek için kriterler. Bu testler, artık gerilmelerin dağılımı ve büyüklüğü, imalat teknolojisindeki ve metal ürünlerin tasarımındaki kusurlar gibi faktörlerin yapının mukavemeti ve dayanıklılığı üzerindeki etkisini ortaya koymaktadır.

Metalurjinin pratik problemlerini çözmek için hem standart mekanik özelliklerin hem de yapısal dayanım kriterlerinin belirlenmesi gerekir.