Korterite soetamine 

Metallide mehaanilised omadused ja nende määramise meetodid. Materjalide ja keevisliidete katsetamine Terase tugevuskatse

Hooke'i seadus

Teatavasti on erinevatel metallidel ja sulamitel erinevad mehaanilised ja tehnoloogilised omadused, mis määravad ette nii masinaosade kvaliteedi kui ka metalli töödeldavuse. Need metalli omadused ilmnevad sobivate pinge-, surve-, painde-, kõvaduse jms katsetega.

Tõmbekatse. Tõmbemetalli tugevuse määramiseks valmistatakse näidis 1 ja paigaldatakse see tõmbekatse masina klambritesse (või haardesse) 2. Nendel eesmärkidel kasutatakse kõige sagedamini hüdraulilise jõuülekandesüsteemi või kruvisüsteemiga masinaid.

Tõmbejõud F (joonis 51) tekitab katsekehas pinge ja põhjustab selle pikenemist. Kui pinge ületab proovi tugevuse, puruneb see.

Riis. 51

Testi tulemused esitatakse tavaliselt diagrammi kujul. Koormus F kantakse piki abstsisstellge, absoluutne pikenemine?l piki ordinaattelge.

Diagrammilt on näha, et algul pikeneb proov proportsionaalselt koormusega. Sirge lõik OA vastab pöörduvatele elastsetele deformatsioonidele. Mahalaadimisel võtab proov oma esialgsed mõõtmed (seda protsessi kirjeldab sama sirge kõvera lõik). Kumer lõik AC vastab pöördumatutele plastilistele deformatsioonidele. Mahalaadimise ajal (katkendlik sirgjoon CB) proov ei taastu esialgsetele mõõtmetele ja säilitab mõningase jääkdeformatsiooni.

Punktist C näidis pikeneb ilma koormust suurendamata. CM-diagrammi horisontaalset lõiku nimetatakse saagiplatooks. Pinge, mille juures deformatsioon suureneb ilma koormust suurendamata, nimetatakse voolavuspiiriks.

Uuringud näitavad, et voolavusega kaasnevad olulised kristallide vastastikused nihked, mille tulemusena tekivad proovi pinnale jooned, mis on proovi telje suhtes 45° nurga all. Olles läbinud voolavusseisundi, omandab materjal taas venitamisvõime (tugevdub) ja punktist M olev diagramm tõuseb ülespoole, kuigi palju õrnemalt kui varem. Punktis D saavutab proovi pinge maksimumväärtuse ja proovile tekib terav lokaalne ahenemine, nn kael. Kaela ristlõikepindala väheneb kiiresti ja selle tulemusena proov puruneb, mis vastab diagrammi punkti K asukohale.

F D - koormus, mille juures teatud aja möödudes venitatud proov hävib, N (kgf); S on proovi ristlõike pindala lähteasendis, m 2 (mm 2).

Tavaliselt määratakse erinevate metallide ja sulamite pingetestimisel suhteline pikenemine e - proovi pikkuse suurenemise ja rebenemise suhe proovi algpikkusesse. Kas see määratakse valemiga? \u003d?l / l 0 -100,

kus:? - suhteline laiend;

L \u003d l 1 - I 0 - absoluutne pikenemine; l 0 - proovi esialgne pikkus; l 1 - proovi pikkus pärast testimist. Eksperimentaalselt tehti kindlaks, et pinge materjalis elastse deformatsiooni ajal suureneb võrdeliselt proovi suhtelise pikenemisega. Seda sõltuvust nimetatakse Guki seaduseks.

Ühepoolse (pikisuunalise) venitamise korral on Hooke'i seadusel vorm o \u003d E-?,

kus: o \u003d F / s - normaalne stress; F - tõmbejõud; s - ristlõike pindala;

Suhteline laiend;

E on konstantne väärtus, mis sõltub varda materjalist.

Märge. SI-süsteemis on pinge ühikuks Pascal – 1 njuutoni (N) suuruse jõu poolt põhjustatud pinge, mis on ühtlaselt jaotunud selle suhtes normaalsele pinnale, mille pindala on 1 m 2.

1 Pa \u003d 0,102 10 -4 kgf / cm 2;

1 Pa \u003d 0,102 10 -6 kgf / mm 2;

1 kgf / cm 2 \u003d 9,81 10 4 Pa;

1 kgf / mm 2 \u003d 9,81 10 6 Pa.

Tulenevalt asjaolust, et Pascali pingeühik on väga väike, on vaja kasutada suuremat ühikut - megapaskal 1 MPa = 10 6 Pa.

Osariigi standard lubab kasutada ühikut njuuton ruutmillimeetri kohta (N / mm 2). Pingete arvväärtused, väljendatuna N / mm 2 ja MPa, on samad. Ühik N / mm 2 on mugav ka seetõttu, et joonistel on mõõtmed millimeetrites.

Proportsionaalsustegurit E nimetatakse tõmbemooduliks või Youngi mooduliks. Mis on elastsusmooduli füüsikaline tähendus? Pöördume näidise tõmbediagrammi juurde (vt joonis 51, II). Sellel olev elastsusmoodul on võrdeline abstsisstelje kaldenurga a puutujaga. See tähendab, et mida järsem on sirgjoon OA, seda jäigem on materjal ja seda suuremat vastupidavust see elastsele deformatsioonile avaldab.

Metalli iseloomustamiseks on oluline teada mitte ainult suhtelist pikenemist, vaid ka ristlõikepinna suhtelist kitsenemist, mis võimaldab iseloomustada ka materjali plastilisust.

Loomulikult väheneb proovi venitamisel ristlõikepindala. Vaheajapunktis on see väikseim. Suhteline kitsenemine määratakse valemiga? = (S 0 - S 1) / S 0 100%,

kus:? - suhteline ahenemine;

S 0 - proovi ristlõikepindala enne testimist; S 1 - proovi ristlõikepindala rebenemiskohas (kaelas).

Mida suurem on proovi ristlõike suhteline pikenemine ja suhteline ahenemine, seda plastilisem on materjal.

Lisaks kolmele kaalutud metallide mehaaniliste omaduste tunnusele: tõmbetugevus (o pch), suhteline pikenemine (e) ja suhteline kitsenemine (?) on masinale salvestatud diagrammi abil võimalik määrata elastsuspiir. (o y) ja voolavuspiir (o m),

Kompressiooni test. Metallide kokkusurumiseks katsetamiseks (joonis 53) kasutatakse kõige sagedamini presse, milles survejõud tekib hüdraulilise rõhu suurendamise teel. Plastmaterjali, näiteks pehme terase proovi (joonis 53, I) kokkusurumisel suurenevad selle põikimõõtmed, samas kui pikkus väheneb oluliselt. Sel juhul ei ole proovi terviklikkuse rikkumist (joonis 54). Survediagrammilt (joon. 53, II) on näha, et koormuse algstaadiumis suureneb deformatsioon proportsionaalselt koormusega, seejärel suureneb deformatsioon järsult koormuse vähesel suurenemisel, seejärel suureneb koormuse suurenemine. deformatsioon aeglustub järk-järgult proovi ristlõike suurenemise tõttu.


Riis. 52


Riis. 53

Hapratest materjalidest valmistatud proovid hävitatakse kokkusurumisel (joon. 54, III). Näiteks malmvarras puruneb murdekoormuse saavutamisel osadeks, mis liiguvad üksteise suhtes mööda kaldus platvorme (joon. 53, III).

Riis. 54

Kokkusurumisel kehtib täielikult Hooke'i seadus, mille kohaselt peavad materjalid kokkusurumisele vastu proportsionaalselt rakendatava jõuga kuni elastsuse piirini. Enamiku materjalide survemoodul on võrdne tõmbemooduliga. Ainsad erandid on mõned rabedad materjalid - betoon, tellis jne. Survepinge olemuse analoogia tõmbepingega võimaldab kirjeldada neid protsesse samade matemaatiliste võrranditega.

Paindekatse. Painde katsetamisel asetatakse näidis (tala) otstega kahele toele ja koormatakse keskelt (joon. 55). Materjali paindekindlust hinnatakse proovi läbipainde suuruse järgi.


Riis. 55

Kujutagem nüüd ette kujuteldavaid pikisuunalisi kiude talas. Painde deformeerumisel surutakse ühe tsooni kiud kokku, teise aga venitatakse (joon. 55, II).

Surumis- ja pingetsoonide vahel on neutraalne kiht, mille kiud ei deformeeru, see tähendab, et nende pikkus ei muutu. Jooniselt fig. 55 näitab, et mida rohkem kiude asub neutraalsest kihist, seda suurem on nende deformatsioon. Seega võime järeldada, et painutades tala ristlõigetes sisejõudude mõjul tekivad normaalsed surve- ja tõmbepinged, mille suurus sõltub vaadeldavate punktide asukohast lõikes. Suurimaid pingeid on tavaks tähistada: survetsoonis - ? max , venitusvööndis - ? m ah. Neutraalsel teljel asuvates punktides on pinged null. Erineva kõrgusega ristlõike punktides tekkivad normaalpinged suurenevad võrdeliselt neutraalkihi kaugusega ja neid saab arvutada valemiga? = (E z) / p,

kus:? - tavalised pinged;

z on kaugus meile huvipakkuvast kiust neutraalse kihini; E - elastsusmoodul; p on neutraalse kihi kõverusraadius.

Nihkekatse. Lõike katsetamisel (joonis 56) sisestatakse seadme auku, milleks on kahvel 1 ja ketas 2, silindrilise kujuga metallist näidis 3. Masin tõmbab ketta kahvlist välja, nagu mille tulemusena valimi keskmine osa liigub selle äärmiste osade suhtes. Tööpiirkond S (lõikepindala) võrdub proovi kahekordse ristlõikepinnaga, kuna lõikamine toimub samaaegselt kahel tasapinnal.

Riis. 56

Lõikamisel nihkuvad kõik deformeeritavate sektsioonide punktid, mis on piiratud mõjuvate jõudude tasanditega, võrdse vahemaa võrra, see tähendab, et materjal nendes punktides deformeerub sama. See tähendab, et lõigu kõikides punktides on samad efektiivsed pinged.

Pingeväärtus määratakse sisemiste (risti)jõudude resultant F jagamisel varda S ristlõike pindalaga. Kuna pingevektor asub lõiketasandil, tekib selles nihkepinge, mille määrab valem r cf = F / 2S, kus: r cf - pinge väärtus lõigatud;

F - resultantjõud;

S on proovi ristlõikepindala. Nihke on materjali ühe osa nihkest teise suhtes tekkiv murd, mis tekib nihkepingete mõjul. Nihkedeformatsiooni puhul kehtib Hooke'i seadus: elastses tsoonis on pinged otseselt võrdelised suhteliste deformatsioonidega. Proportsionaalsuskoefitsient on elastsusmooduli väärtus nihkes G. Suhteline nihke (nihkenurk) tähistatakse y-ga. Seega on Hooke'i nihkedeformatsiooni seadus kujul t = Gg, kus: r = F/S - nihkepinge; F - tangentsiaalne jõud; S on lõikekihtide pindala; y - nihke nurk;

G on keha materjalist sõltuv nihkemoodul.

Väändekatse. Proovide väändumise kontrollimisel kinnitatakse toru 2 üks ots 1, teine ​​pööratakse kangi 3 abil (joonis 57). Torsiooni iseloomustab varda, võlli, toru ristlõigete vastastikune pöörlemine nendes sektsioonides mõjuvate momentide (jõupaaride) mõjul. Kui enne väändejõudude rakendamist kantakse varda pinnale sirgjoonelised generatriksid (joonis 57, I), siis pärast keerdumist on need generaatorid spiraalsete joonte kujul ja iga ristlõige pöörleb varda suhtes teatud nurga all. naaber (vt joon. 57, II) . See tähendab, et igas sektsioonis toimub nihkedeformatsioon ja tekivad nihkepinged. Kas materjali nihke astme väände ajal määravad väändenurgad? ja nihutage u. Väände absoluutväärtuse määrab vaadeldava lõigu pöördenurk fikseeritud sektsiooni suhtes. Suurim pöördenurk saavutatakse varda fikseeritud otsast suurimal kaugusel.


Riis. 57

Väändenurga suhe? Väändele allutatud lõigu I pikkusele nimetatakse suhteliseks pöördenurgaks Q = ? /Z,

kus: Q - suhteline pöördenurk;

pöördenurk;

Kõvaduse test. Materjalide kõvaduse määramisel tehase- ja laboripraktikas kasutatakse kahte meetodit: Brinelli meetodit ja Rockwelli meetodit.

Brinelli meetod. See meetod põhineb asjaolul, et metallide kõvaduse mõõtmisel on teraskuul 1 läbimõõduga 2,5; 5 või 10 mm surutakse katsekeha 2 pinnale antud koormusel 3 vahemikus 625 N kuni 30 kN (62,5 kuni 3000 kgf). Peale koormuse eemaldamist mõõdetakse proovi pinnale jääva jäljendi läbimõõt d (joonis 58), mis on mida väiksem, seda kõvem metall.

Riis. 58

Märge. Teraskuul peab olema valmistatud kuumtöödeldud terasest kõvadusega vähemalt HB850. Pinna karedus R z ei ole väiksem kui parameeter 0,100 vastavalt standardile GOST 2789-73. Palli pind peab olema 5-kordse suurendusega luubiga nähtavate defektideta.

Brinelli kõvaduse arv arvutatakse valemiga

D - kuuli läbimõõt, mm;

d - jäljendi läbimõõt, mm.

Spetsiaalne tabel (GOST 9012-59) võimaldab määrata kõige tavalisemate metallide kõvadust.

Tuleb märkida, et terase HB Brinelli kõvaduse ja selle tõmbetugevuse o p vahel on seos tavaliste süsiniktüüpide puhul, mida väljendatakse valemiga o p = 0,36 HB.

Seega, teades terase kõvadust Brinelli järgi, on võimalik arvutada tõmbetugevus.

Sellel valemil on suur praktiline tähtsus. Brinelli meetod määrab tavaliselt karastamata terase, malmi ja värviliste metallide kõvaduse. Karastatud teraste kõvadust mõõdetakse Rockwelli testeri abil.

Rockwelli meetod. Metallide kõvaduse mõõtmisel selle meetodi abil pressitakse kahe järjestikuse koormuse mõjul standardtüüpi otsik (kõvade metallide puhul teemantkoonus või pehmemate metallide puhul teraskuul) kahe järjestikuse koormuse toimel: eel (F 0) 100 N (10 kgf) ja viimane (F 1) 1000 N (100 kgf) - kuuli jaoks ja 1500 N (150 kgf) - teemantkoonuse jaoks.

Eelkoormuse toimel tungib koonus metalli sügavusele h 0 (joon. 59, I); eelpõhikoormusele lisamisel suureneb jäljendi sügavus h-ni (joon. 59, II) ja pärast põhikoormuse eemaldamist jääb võrdne h 1-ga (joon. 59, III).


Riis. 59

Põhikoormusest F 1 saadud jäljesügavus h = h 1 - h 0 iseloomustab Rockwelli kõvadust. Rockwelli testid viiakse läbi spetsiaalsete instrumentidega, mis on varustatud indikaatoriga, mis näitab kõvaduse numbrit kohe pärast testi lõppu.

Indikaatoril on kaks skaalat: must (C) teemantkoonusega testimiseks ja punane (B) palliga testimiseks.

Rockwelli kõvadust mõõdetakse tavalistes ühikutes.

Näide Rockwelli kõvaduse tähistusest: HRC50 (C-skaalal kõvadus 50).

Kõvaduse määramine kalibreeritud viilidega. HRC kõvadust saab määrata erinevate viilide seeria abil, mida on kuumtöödeldud erineva lõikekõvadusega. Tavaliselt jääb sälkude intervall vahemikku 3 kuni 5 HRC ühikut. Failide kalibreerimine toimub võrdlusplaatide järgi, mille kõvadus on seadmel eelnevalt täpselt kindlaks määratud.

Katsetatava detaili kõvaduse määravad kaks minimaalse kõvaduse intervalliga viili, millest üks saab ainult üle detaili libiseda ja teine ​​seda kergelt kriimustada. Kui HRC62-ga viil kriibib metalli ja HRC59-ga libiseb ainult üle detaili pinna, siis on kõvadus HRC60-61.

Praktikas kasutatakse seda meetodit selliste tööriistade (hõõritsad, lõikurid jne) kõvaduse määramiseks, mille kõvadust on muul viisil raske mõõta.

Kõvaduse määramiseks on ka teisi meetodeid (Vickersi meetod, elektromagnetilised meetodid jne), mida selles raamatus ei käsitleta.


METALLIDE MEHAANILISED OMADUSED JA NENDE MÄÄRAMISE MEETODID

Sissejuhatus

Mehaanilised omadused määravad metallide vastupanuvõime välisjõudude (koormuste) mõjudele. Need sõltuvad metallide keemilisest koostisest, struktuurist, tehnoloogilise töötlemise olemusest ja muudest teguritest. Teades metallide mehaanilisi omadusi, saab hinnata metalli käitumist töötlemisel ning masinate ja mehhanismide töötamise ajal.

Metallide peamised mehaanilised omadused hõlmavad tugevust, plastilisust, kõvadust ja löögitugevust.

Tugevus - metalli võime mitte kokku kukkuda sellele rakendatud välisjõudude mõjul.

Plastilisus - metalli võime vastu võtta kuju ja suuruse jääkmuutusi ilma hävitamiseta.

Kõvadus – metalli võime seista vastu teise, tugevama keha poolt sellesse surumisele.

Löögitugevus - metalli vastupidavuse aste löögikoormuse korral purunemisele.

Mehaanilised omadused määratakse läbiviimisega mehaaniline katsetamine.

1. Tõmbekatse

Need katsed määravad kindlaks sellised omadused nagu metallide proportsionaalsuse, elastsuse, tugevuse ja plastilisuse piirid. Tõmbekatseteks kasutatakse ümaraid ja lamedaid näidiseid (joonis 2.1, a, b), mille kuju ja mõõtmed on kehtestatud standardiga. Silindrilisi proove läbimõõduga d 0 = 10 mm, mille arvutatud pikkus on l 0 = 10d 0, nimetatakse normaalseteks ja proove pikkusega l 0 = 5d 0 on lühikesed. Tõmbekatses proovi venitatakse järk-järgult suureneva koormuse mõjul ja viiakse läbi.

Tõmbemasinad on varustatud spetsiaalse isesalvestusseadmega, mis joonistab automaatselt deformatsioonikõvera, mida nimetatakse venitusdiagrammiks. Pingediagramm koordinaatides "koormus P - pikenemine? l" peegeldab iseloomulikke piirkondi ja punkte, mis võimaldavad teil määrata mitmeid metallide ja sulamite omadusi (joonis 2.1). Piirkonnas 0 - Rpc suureneb proovi pikenemine otseses proportsioonis koormuse suurenemisega. Koormuse suurenemisega üle R pts, lõigus R pts - P kontroll rikutakse otsest proportsionaalsust, kuid deformatsioon jääb elastseks (pöörduvaks). Punkti P vpr kohal olevas piirkonnas tekivad märgatavad jääkdeformatsioonid ning venituskõver kaldub sirgjoonest oluliselt kõrvale. Koormuse P t all kuvatakse diagrammi horisontaalne osa - saagiplatvorm T-T 1, mida täheldatakse peamiselt madala süsinikusisaldusega terasest osades. Haprate metallide pingekõveratel saagikuse platood puudub. Punkti P t kohal suureneb koormus punktini A, mis vastab maksimaalsele koormusele P in, misjärel see hakkab langema, mis on seotud proovi (kaela) lokaalse hõrenemisega. Seejärel langeb koormus punkti B, kus toimub proovi hävimine. Kaela moodustumisega hävivad ainult plastilised metallid.

a, b - standardkatsekehad tõmbetugevuse katsetamiseks;

c - plastmaterjalist proovi tõmbediagramm

Joonis 2.1 – Tõmbekatse

Pingeskeemi põhipunktidele vastavad jõud võimaldavad valemi järgi määrata tugevusomadused, väljendatuna megapaskalites MPa

kus y i - pinge, MPa;

P i - tõmbediagrammi vastav punkt, N;

F 0 - proovi ristlõikepindala enne testimist, mm 2.

Proportsionaalsuse piir pc juures on maksimaalne pinge, milleni säilib otsene proportsionaalsus pinge ja deformatsiooni vahel:

kus P c - proportsionaalsuse piirile vastav pinge, N.

Elastsuspiir y upr on pinge, mille juures plastsed deformatsioonid saavutavad esmakordselt teatud väikese väärtuse, mida iseloomustab teatud tolerants (tavaliselt 0,05%):

kus P kontroll on elastsuspiirile vastav pinge, N.

Füüsikaline voolavuspiir y t on pinge, millest alates toimub proovi deformatsioon peaaegu ilma koormuse edasise suurenemiseta:

kus P t on voolavuspiirile vastav pinge, N.

Kui antud materjali tõmbediagrammil voolavuspiiri ei ole, siis määratakse tinglik voolavuspiir y 0,2 - plastilist deformatsiooni põhjustav pinge 0,2%.

Tõmbetugevus (tõmbetugevus) y in - pinge, mis on võrdne proovi hävitamisele eelnenud maksimaalse koormuse ja selle esialgse ristlõikepinna suhtega:

kus P in on tõmbetugevusele vastav pinge, N.

Vastavalt tõmbekatse tulemustele määratakse metallide elastsuse omadused.

Metallide plastilisuse näitajad - suhteline pikenemine ja suhteline ahenemine - arvutatakse proovimõõtmiste tulemuste põhjal enne ja pärast testimist.

Suhteline pikenemine d leitakse proovi rebenemisjärgse pikkuse suurenemise ja selle esialgse hinnangulise pikkuse suhtena, väljendatuna protsentides:

kus l k on proovi pikkus pärast purunemist, mm;

l 0 - hinnanguline (esialgne) proovi pikkus, mm.

Suhteline kitsenemine w määratakse proovi ristlõikepinna vähenemise suhtega pärast rebenemist selle ristlõike algpinnaga, väljendatuna protsentides:

kus F 0 on proovi esialgne ristlõikepindala;

F kuni - proovi ristlõikepindala hävitamise kohas.

2. Kõvaduse määramise meetodid

Levinuim metallmaterjalide kõvaduse määramise meetod on süvendusmeetod, mille käigus pressitakse pideva staatilise koormuse toimel katsepinnale teine, tugevam keha (ots). Materjali pinnale jääb jäljend, mille suuruse järgi hinnatakse materjali kõvadust. Kõvadusindeks iseloomustab materjali vastupidavust plastilisele deformatsioonile, mis on reeglina suur, koormuse lokaalsel kokkupuutel.

Kõvadus määratakse spetsiaalsetel seadmetel - kõvadusmõõturitel, mis erinevad üksteisest süvendatud otsa kuju, suuruse ja materjali, rakendatava koormuse suuruse ja kõvadusarvu määramise meetodi poolest. Kuna kõvaduse mõõtmiseks testitakse metalli pinnakihte, siis õige tulemuse saamiseks ei tohi metalli pinnal olla väliseid defekte (praod, suured kriimud jne).

Brinelli kõvaduse mõõtmine. Selle meetodi olemus seisneb selles, et katsetava metalli pinnale pressitakse koormuse mõjul sõltuvalt proovi paksusest 10, 5 või 2,5 mm läbimõõduga karastatud teraskuul. valitakse sõltuvalt katsetatava materjali eeldatavast kõvadusest ja otsa läbimõõdust vastavalt valemitele: Р = 30D 2 ; P \u003d 10D 2; P \u003d 2,5D 2 (tabel 2.1).

Tabel 2.1 – kuuli läbimõõdu D ja koormuse P valik

Näidismaterjal

Kõvadus, kgf/mm2

Proovi paksus, mm

Palli läbimõõt D, mm

P/D2, kgf/mm2

Vastupidavus koormuse all, s

Mustmetallid (teras, malm)

Mustad metallid

Kõvad värvilised metallid (messing, pronks, vask)

Pehmed värvilised metallid (tina, alumiinium jne)

Proovi pinnale jääb jäljend (joonis 2.2, a), mille läbimõõt määrab kõvaduse. Jälje läbimõõt mõõdetakse spetsiaalse jaotustega suurendusklaasiga.

Kõvadus arvutatakse valemiga

kus HB - Brinelli kõvadus, kgf / mm 2;

F on saadud jäljendi pindala, mm 2 ;

D - otsa läbimõõt, mm;

d - jäljendi läbimõõt, mm.

Joonis 2.2 – kõvaduse mõõtmine Brinelli (a), Rockwelli (b), Vickersi (c) meetoditega

Praktikas kasutavad nad spetsiaalseid tabeleid, mis annavad taande läbimõõdu tõlke kõvaduse numbriks, mida tähistab HB. Näiteks: 120 HB, 350 HB jne. (H - kõvadus, B - Brinelli järgi, 120, 350 - kõvaduse arv kgf / mm 2, mis vastab 1200 ja 3500 MPa).

Seda meetodit kasutatakse peamiselt karastamata metallide ja sulamite kõvaduse mõõtmiseks: valtstooted, sepised, valandid jne.

Brinelli kõvaduse testerit saab kasutada, kui materjali kõvadus ei ületa 450 kgf / mm 2. Vastasel juhul pall deformeerub, mille tulemuseks on mõõtmisvead. Lisaks ei sobi Brinelli kõvaduse tester õhukeste pinnakihtide ja õhukese lõikega proovide testimiseks.

Rockwelli kõvaduse mõõtmine. Mõõtmiseks surutakse 1,588 mm läbimõõduga teraskuul või 120° tipunurgaga teemantkoonus testitavasse metalli (vt joonis 2.2, b). Erinevalt Brinelli meetodist ei määra Rockwelli kõvadust mitte süvendi läbimõõt, vaid tipu süvendi sügavus.

Treppimine toimub kahe järjestikuse koormuse mõjul - esialgne, võrdne? 100 N ja lõplik (kogu)koormus võrdub 1400, 500 ja 900 N. Kõvaduse määrab väljatrükkide taande sügavuste erinevus. Kõvad materjalid (nt karastatud teras) nõuavad 1500 N koormust ning karastamata terase, pronksi, messingi ja muude pehmete materjalide kõvaduse määramiseks kasutatakse teraskuuli süvendit koormusega 1000 N. Sisenemissügavus mõõdetakse automaatselt ja kõvadus pärast mõõtmist arvutatakse kolmel skaalal: A, B, C (tabel 2.2).

Tabel 2.2 – Kaalude A, B, C otsad ja koormused

Kõvadus (kõvadusarv) Rockwelli järgi on näidatud järgmiselt: 90 HRA, 80 HRB, 55 HRC (H - kõvadus, P - Rockwell, A, B, C - kõvaduse skaala, 90, 80, 55 - kõvaduse arv tavaühikutes ).

Rockwelli kõvaduse määramine on laialt kasutusel, kuna see võimaldab testida pehmeid ja kõvasid metalle ilma lisamõõtmisteta; trükiste suurus on väga väike, nii et saate katsetada valmis osi neid kahjustamata.

Vickersi kõvaduse mõõtmine. See meetod võimaldab mõõta nii pehmete kui ka väga kõvade metallide ja sulamite kõvadust. Sobib väga õhukeste pinnakihtide (paksusega kuni 0,3 mm) kõvaduse testimiseks. Sel juhul pressitakse uuritavasse proovi tetraeedriline teemantpüramiid, mille tipunurk on 136 o (vt joonis 2.2, c). Sellistes katsetes kasutatakse koormusi 50 kuni 1200 N. Süvendi mõõtmine toimub piki selle diagonaali pikkust, uurides süvendit kõvadusmõõturis oleva mikroskoobi all. Vickersi kõvaduse arv, tähistatud HV, leitakse valemiga

d on jäljendi diagonaali pikkus, mm.

Praktikas leitakse kõvadusarv HV spetsiaalsete tabelite järgi.

3. Löögitugevuse määramine

Löögitugevuse määramine toimub spetsiaalsel pendlilöögi testeril (joonis 2.3). Katsetamiseks kasutatakse standardset sälguga näidist, mis paigaldatakse kopratugedele. Teatud massiga pendel tõstetakse seatud kõrgusele H ja fikseeritakse ning seejärel riivist vabastatud pendel langeb, lõhub proovi ja tõuseb uuesti teatud kõrgusele h. Löök rakendatakse proovi sälgu vastas olevale küljele. Katsetamiseks kasutatakse erinevat tüüpi sisselõigetega prismaatilisi proove: U-kujuline, V-kujuline, T-kujuline (väsimuspraoga sälk).

a - katseskeem; b - proovid testimiseks.

Joonis 2.3 – Löögikatse

CS-i löögitugevust (J / cm 2) hinnatakse pendli poolt standardse sälguga proovi hävitamiseks kulutatud töö järgi, mis on seotud proovi ristlõikega sälgu juures:

kus A on proovi hävitamiseks kulutatud töö (määratakse pendli energiate erinevusega enne ja pärast kokkupõrget: A 0 - A 1), J;

F - proovi ristlõike pindala sälgu juures, cm 2 .

Sõltuvalt proovis oleva sälgu tüübist tähistatakse löögitugevust KCU, KCV, KCT (kolmas täht on sälgu tüüp).

metalli omaduste testimine mehaaniline

Kirjandus

1. Tushinsky, L.I. Materjalide uurimismeetodid / L.I. Tušinski, A.V. Plokhov, A.O. Tokarev, V.N. Sindejev. - M.: Mir, 2004. - 380 lk.

2. Lahtin, Yu.M. Materjaliteadus / Yu.M. Lahtin. - M.: Metallurgia, 1993. - 448 lk.

3. Fetisov, G.P. Materjaliteadus ja metallide tehnoloogia / G.P. Fetisov, M.G. Karpman ja teised - M .: Kõrgkool, 2001. - 622 lk.

4. Evstratova, I.I. Materjaliteadus / I.I. Evstratova ja teised - Rostov Doni ääres: Phoenix, 2006. - 268 lk.

5. Markova, N.N. Raua-süsiniku sulamid / N.N. Markov. - Kotkas: OrelGTU, 2006. - 96 lk.

6. Iljina, L.V. Masinaehituses kasutatavad materjalid: kasutusjuhend / L.V. Iljina, L.N. Kurdjumov. - Kotkas: OrelGTU, 2007.

Sarnased dokumendid

    Konstruktsioonimaterjalide mehaaniliste omaduste määramine pingetestimise teel. Metallide ja sulamite kvaliteedi, struktuuri ja omaduste uurimise, kõvaduse määramise meetodid. Sepistatud alumiiniumisulamite kuumtöötlus.

    õpetus, lisatud 29.01.2011

    Materjalide staatilise testimise olemus. Nende teostamise viisid. Tõmbe-, väände- ja paindekatsete rakendamine ning nende tähendus inseneripraktikas. Materjalide kõvaduse mõõtmine Vickersi järgi, Brinelli meetodi järgi, Rockwelli meetodil.

    abstraktne, lisatud 13.12.2013

    Meetod kõvaduse määramiseks Brenneli, Rockwelli, Vickersi järgi. Erinevatel viisidel kõvaduse testimise skeem. Proovi kokkupuute kestus koormuse all. Peamised meetodid standardsete otsikute sisestamiseks testitava metalli pinnale.

    laboritööd, lisatud 12.01.2010

    Kõvaduse määramise ja taande mõõtmise meetodid, katseskeemid mitmel viisil. Materjali vastupidavus kõvema keha läbitungimisele. kõvaduse määramise arvutused; Brinelli kõvaduse teisendamine Rackwelli, Vickersi kõvaduseks.

    laboritööd, lisatud 12.01.2010

    Materjali käitumise analüüs materjali tõmbekatse ajal ja enne purunemist. Metallurgiatööstuse materjalide proportsionaalsuse, voolavuse, venivuse, tugevuse, elastsuse ja plastilisuse peamised mehaanilised omadused.

    laboritööd, lisatud 12.01.2010

    Kõvaduse mõiste. Kõva otsa süvendamise meetod. Brinelli, Vickersi ja Rockwelli kõvaduse mõõtmine. Mikrokõvaduse mõõtmine. Seadmete valiku protseduur. Mehaanilise kõvaduse katsete läbiviimine toru omaduste määramiseks.

    kursusetöö, lisatud 15.06.2013

    Metalli karastamise olemuse uurimise teoreetilise teabe ülevaade pinge indikaatorskeemi järgi. Kõvaduse määramise skeem Brinelli ja Rockwelli järgi. Indikaatori digamma põhiparameetrite arvutamine, graafiliste sõltuvuste analüüs.

    kursusetöö, lisatud 04.04.2014

    Segregatsiooni mõiste ja liigid, nende esinemise põhjused ja nende kõrvaldamise viisid. Metalli mehaaniliste omaduste löögitugevuse mõõtmise olemus ja meetod. Terase karboniseerimine: protsessi olemus, struktuur, omadused ja rakendused. Titaan ja selle sulamid.

    test, lisatud 26.06.2013

    Metallide mehaanilised omadused, nende määramise põhimeetodid. Terase nitriidi tehnoloogilised omadused. Nitridimisele allutatud masinaosade ja mehhanismide näited. Autobensiini füüsikalised ja keemilised omadused. Määrde margid.

    test, lisatud 25.09.2013

    Metallide ja sulamite omadused. Korrosioonikindlus, külmakindlus, kuumakindlus, hõõrdumisvastane. Metallide mehaanilised omadused. Tõmbediagrammi näidis. Löögikatse. Elastsuse füüsiline tähendus. Kulumistüübid ja konstruktsiooni tugevus.

Kasutage sees metalle Igapäevane elu algas inimkonna arengu alguses. Vask on nende esimene esindaja. See on looduses saadaval ja täiuslikult töödeldud. Arheoloogilistel väljakaevamistel leitakse sageli majapidamistarbeid ja mitmesuguseid sellest valmistatud tooteid.

Arengu käigus õppis inimene erinevaid metalle kombineerima, saades seeläbi suurema tugevusega sulameid. Neist valmistati tööriistu, hiljem valmistati relvi. Katsed jätkuvad meie ajal, luuakse metallide eritugevusega sulameid, mis sobivad kaasaegsete konstruktsioonide ehitamiseks.

Koormuste tüübid

Metallide ja sulamite mehaanilised omadused hõlmavad neid, mis on võimelised vastu pidama välisjõududele või neile mõjuvatele koormustele. Need võivad olla väga mitmekesised ja eristuvad nende mõju poolest:

  • staatilised, mis tõusevad aeglaselt nullist maksimumini ja jäävad seejärel konstantseks või muutuvad veidi;
  • dünaamiline – tekib mõju tulemusena ja toimib lühiajaliselt.

Deformatsiooni tüübid

Deformatsioon on tahke keha konfiguratsiooni muutumine sellele rakendatavate koormuste (välisjõudude) mõjul. Deformatsioonid, mille järel materjal naaseb oma varasemale kujule ja säilitab esialgsed mõõtmed, loetakse elastseks, vastasel juhul (kuju on muutunud, materjal on pikenenud) - plastiliseks või jääkseks. Deformatsioone on mitut tüüpi:

  • Kokkusurumine. Keha maht väheneb survejõudude mõjul sellele. Sellist deformatsiooni kogevad katelde ja masinate alused.
  • Venitamine. Keha pikkus suureneb, kui selle otstele rakendatakse jõudu, mille suund langeb kokku selle teljega. Kaablid, veorihmad on venitatud.
  • Nihutage või lõigake. Sel juhul on jõud suunatud üksteise poole ja teatud tingimustel tekib lõige. Näiteks needid ja kinnituspoldid.
  • Torsioon. Ühest otsast fikseeritud kehale (mootorite ja tööpinkide võllid) mõjub paar vastassuunalist jõudu.
  • painutada. Keha kõveruse muutus välisjõudude mõjul. Selline tegevus on tüüpiline taladele, kraanade poomidele, raudteerööbastele.

Metalli tugevuse määramine

Üks peamisi nõudeid, mida metallkonstruktsioonide ja -detailide tootmiseks kasutatavale metallile esitatakse, on tugevus. Selle määramiseks võetakse metallist proov ja venitatakse katsemasinal. Standard muutub õhemaks, ristlõikepindala väheneb koos selle pikkuse samaaegse suurenemisega. Teatud hetkel hakkab proov venima ainult ühes kohas, moodustades "kaela". Ja mõne aja pärast on kõige õhema koha piirkonnas tühimik. Nii käituvad erakordselt plastilised metallid, rabedad: tahke teras ja malm on veidi venitatud ja need ei moodusta kaela.

Proovi koormus määratakse spetsiaalse seadmega, mida nimetatakse jõumõõturiks, see on sisse ehitatud katsemasinasse. Metalli põhiomaduse, mida nimetatakse materjali tõmbetugevuseks, arvutamiseks on vaja jagada proovile enne rebenemist vastuvõetav maksimaalne koormus ristlõikepinna väärtusega enne venitamist. See väärtus on vajalik disainerile toodetava detaili mõõtmete määramiseks ja tehnoloogile töötlemisrežiimide määramiseks.

Maailma tugevaimad metallid

Kõrgtugevate metallide hulka kuuluvad järgmised:

  • Titaan. Sellel on järgmised omadused:

    • kõrge eritugevus;
    • vastupidavus kõrgetele temperatuuridele;
    • madal tihedus;
    • vastupidavus korrosioonile;
    • mehaaniline ja keemiline vastupidavus.

Titaani kasutatakse meditsiinis, sõjatööstuses, laevaehituses ja lennunduses.

  • Uraan. Maailma kuulsaim ja vastupidavam metall on nõrk radioaktiivne materjal. Looduses esineb seda puhtal kujul ja ühenditena. See kuulub raskmetallide hulka, on painduv, tempermalmist ja suhteliselt plastiline. Kasutatakse laialdaselt tootmispiirkondades.
  • Volfram. Metalli tugevuse arvutamine näitab, et see on kõige vastupidavam ja tulekindlam metall, mis ei allu keemilisele rünnakule. See on hästi sepistatud, seda saab tõmmata õhukeseks niidiks. Kasutatakse hõõgniidi jaoks.
  • Reenium. Tulekindel, suure tiheduse ja kõvadusega. Väga vastupidav, ei allu temperatuurimuutustele. Leiab rakendust elektroonikas ja tehnikas.
  • Osmium. Kõva metall, tulekindel, vastupidav mehaanilistele kahjustustele ja agressiivsele keskkonnale. Kasutatakse meditsiinis, kasutatakse raketitehnoloogias, elektroonikaseadmetes.
  • Iriidium. Looduses leidub seda harva vabal kujul, sagedamini osmiumiga ühendites. See on halvasti töödeldud, sellel on kõrge vastupidavus kemikaalidele ja tugevus. Ehete valmistamiseks kasutatakse sulameid metalliga: titaani, kroomi, volframi.
  • Berüllium. Suhtelise tihedusega väga toksiline metall, millel on helehall. See leiab rakendust mustmetallurgias, tuumaenergeetikas, laser- ja kosmosetehnikas. Sellel on kõrge kõvadus ja seda kasutatakse sulamite legeerimiseks.
  • Kroom. Väga kõva, suure tugevusega metall, valge-sinine värv, vastupidav leelistele ja hapetele. Metalli ja sulamite tugevus võimaldab neid kasutada meditsiini- ja keemiaseadmete valmistamiseks, samuti metallilõikuriistade valmistamiseks.

  • Tantaal. Metall on hõbedase värvusega, kõrge kõvaduse, tugevusega, tule- ja korrosioonikindlusega, plastiline ja kergesti töödeldav. Seda kasutatakse tuumareaktorite loomisel, metallurgias ja keemiatööstuses.
  • Ruteenium. Kuulub Omab suurt tugevust, kõvadust, tulekindlust, keemilist vastupidavust. Sellest valmistatakse kontaktid, elektroodid, teravad otsad.

Kuidas määratakse metallide omadused?

Metallide tugevuse testimiseks kasutatakse keemilisi, füüsikalisi ja tehnoloogilisi meetodeid. Kõvadus määrab, kuidas materjalid peavad deformatsioonile vastu. Vastupidaval metallil on suurem tugevus ja sellest valmistatud osad kuluvad vähem. Kõvaduse määramiseks surutakse metalli sisse pall, teemantkoonus või püramiid. Kõvadusväärtus määratakse jäljendi läbimõõdu või objekti taande sügavuse järgi. Tugevam metall on vähem deformeerunud ja jäljendi sügavus on väiksem.

Kuid tõmbekehasid testitakse tõmbemasinatel koormusega, mis tõmbe ajal järk-järgult suureneb. Standardil võib olla ristlõikega ring või ruut. Metalli löögikoormusele vastupidavuse kontrollimiseks viiakse läbi löögikatsed. Spetsiaalselt valmistatud proovi keskele tehakse sisselõige ja asetatakse löökseadme vastas. Hävitamine peab toimuma seal, kus on nõrk koht. Metallide tugevuse testimisel uuritakse materjali struktuuri röntgeni, ultraheli ja võimsate mikroskoopide abil, samuti kasutatakse keemilist söövitamist.

Tehnoloogiline hõlmab kõige rohkem lihtsad vaated hävitamise, plastilisuse, sepistamise, keevitamise katsed. Ekstrusioonikatse võimaldab kindlaks teha, kas lehtmaterjali on võimalik külmvormida. Palli abil pigistatakse metallist välja auk, kuni tekib esimene pragu. Kaevu sügavus enne luumurdude ilmnemist iseloomustab materjali plastilisust. Painutuskatse võimaldab määrata lehtmaterjali vastuvõtmisvõimet soovitud kuju. Seda testi kasutatakse keevisõmbluste kvaliteedi hindamiseks keevitamisel. Traadi kvaliteedi hindamiseks kasutatakse keerdumise testi. Torusid on testitud lamestamise ja painde suhtes.

Metallide ja sulamite mehaanilised omadused

Metall sisaldab järgmist:

  1. Tugevus. See seisneb materjali võimes seista vastu hävitamisele välisjõudude mõjul. Tugevuse tüüp sõltub sellest, kuidas välised jõud toimivad. See jaguneb: kokkusurumine, pinge, väände, painutamine, roomamine, väsimus.
  2. Plastikust. See on metallide ja nende sulamite võime muuta koormuse mõjul kuju ilma purunemata ja säilitada seda pärast löögi lõppu. Metallmaterjali elastsus määratakse selle venitamisel. Mida suurem on pikenemine, vähendades samal ajal ristlõiget, seda plastilisem on metall. Hea plastilisusega materjalid töödeldakse suurepäraselt survega: sepistamine, pressimine. Plastilisust iseloomustavad kaks väärtust: suhteline kokkutõmbumine ja pikenemine.
  3. Kõvadus. See metalli kvaliteet seisneb võimes seista vastu võõrkeha tungimisele sellesse, millel on suurem kõvadus, ja mitte vastu võtta jääkdeformatsioone. Kulumiskindlus ja tugevus on metallide ja sulamite peamised omadused, mis on tihedalt seotud kõvadusega. Selliste omadustega materjale kasutatakse metalli töötlemiseks kasutatavate tööriistade valmistamiseks: lõikurid, viilid, puurid, kraanid. Sageli määrab materjali kõvadus selle kulumiskindluse. Seega kuluvad kõvad terased töö ajal vähem kui pehmemad terased.
  4. löögi tugevus. Sulamite ja metallide eripära taluda löögiga kaasnevate koormuste mõju. See on üks olulised omadused materjal, millest valmistatakse masina töötamise ajal löökkoormust tekitavad osad: rattateljed, väntvõllid.
  5. Väsimus. See on metalli olek, mis on pideva pinge all. Metallmaterjali väsimine toimub järk-järgult ja võib põhjustada toote hävimise. Metallide võimet seista vastu väsimusest tingitud murdumisele nimetatakse vastupidavuseks. See omadus sõltub sulami või metalli olemusest, pinna seisundist, töötlemise iseloomust ja töötingimustest.

Tugevusklassid ja nende tähistus

Kinnitusdetailide mehaanilisi omadusi käsitlevad normatiivdokumendid tutvustasid metalli tugevusklassi mõistet ja kehtestasid tähistussüsteemi. Iga tugevusklassi tähistab kaks numbrit, mille vahele asetatakse punkt. Esimene number tähendab tõmbetugevust, vähendatud 100 korda. Näiteks tugevusklass 5,6 tähendab, et tõmbetugevus on 500. Teist numbrit suurendatakse 10 korda - see on tõmbetugevuse suhe, väljendatuna protsentides (500x0,6 \u003d 300), st 30% on tõmbetugevuse minimaalne voolavuspiir venitamiseks. Kõik kinnitusdetailideks kasutatavad tooted liigitatakse kasutusotstarbe, kuju, kasutatud materjali, tugevusklassi ja pinnakatte järgi. Vastavalt kasutusotstarbele on need järgmised:

  • Jagatud. Neid kasutatakse põllumajandusmasinate jaoks.
  • Mööbel. Neid kasutatakse ehituses ja mööblitootmises.
  • Tee. Need on kinnitatud metallkonstruktsioonide külge.
  • Tehnika. Neid kasutatakse masinatööstuses ja instrumentide valmistamisel.

Kinnitusdetailide mehaanilised omadused sõltuvad terasest, millest need on valmistatud, ja töötlemise kvaliteedist.

Spetsiifiline tugevus

Materjali eritugevust (valem allpool) iseloomustab tõmbetugevuse ja metalli tiheduse suhe. See väärtus näitab konstruktsiooni tugevust antud kaalu puhul. See on kõige olulisem selliste tööstusharude jaoks nagu lennukid, raketid ja kosmoseaparaadid.

Eritugevuse poolest on titaanisulamid kasutatud tehnilistest materjalidest tugevaimad. kaks korda suurem kui legeerterastega seotud metallide eritugevus. Nad ei korrodeeru õhus, happelises ja aluselises keskkonnas, ei karda merevett ja on hea kuumakindlusega. Kõrgetel temperatuuridel on nende tugevus kõrgem kui magneesiumi ja alumiiniumiga sulamitel. Nende omaduste tõttu suureneb nende kasutamine konstruktsioonimaterjalina pidevalt ja seda kasutatakse laialdaselt masinaehituses. Viga titaani sulamid seisneb nende madalas töödeldavuses. See on seotud füüsilise ja keemilised omadused materjal ja spetsiaalne sulami struktuur.

Ülal on metallide eritugevuse tabel.

Metallide plastilisuse ja tugevuse kasutamine

Kõrgelt olulised omadused metall on elastsus ja tugevus. Need omadused on üksteisest otseselt sõltuvad. Need ei lase metallil kuju muuta ega takista makroskoopilist hävimist välis- ja sisejõudude mõjul.

Suure elastsusega metallid hävivad koormuse mõjul järk-järgult. Alguses on neil painutus ja alles siis hakkab see järk-järgult kokku kukkuma. Plastilised metallid muudavad kergesti kuju, seetõttu kasutatakse neid laialdaselt autokerede valmistamisel. Metallide tugevus ja elastsus sõltuvad sellest, kuidas on suunatud sellele mõjuvad jõud ja millises suunas materjali valmistamisel valtsiti. On kindlaks tehtud, et valtsimise ajal pikenevad metallikristallid selle suunas rohkem kui põikisuunas. Lehtterase puhul on tugevus ja elastsus valtsimise suunas palju suuremad. Ristsuunas väheneb tugevus 30% ja plastilisus 50%, lehe paksuses on need näitajad veelgi väiksemad. Näiteks teraslehele keevitamisel tekkivat murdumist saab seletada keevisõmbluse telje paralleelsusega ja valtsimise suunaga. Vastavalt materjali plastilisusele ja tugevusele luuakse võimalus seda kasutada masinate, konstruktsioonide, tööriistade ja seadmete erinevate osade valmistamiseks.

Metalli normatiiv- ja disainikindlus

Üks peamisi parameetreid, mis iseloomustab metallide vastupidavust jõu mõjudele, on normatiivne takistus. See on seatud vastavalt projekteerimisstandarditele. Disaintakistus saadakse normi jagamisel selle materjali sobiva ohutusteguriga. Mõnel juhul võetakse arvesse ka konstruktsioonide töötingimuste koefitsienti. Praktilise tähtsusega arvutustes kasutatakse peamiselt metalli arvutuslikku takistust.

Metalli tugevuse suurendamise viisid

Metallide ja sulamite tugevuse suurendamiseks on mitu võimalust:

  • Defektideta struktuuriga sulamite ja metallide loomine. Vurrude (vurrude) valmistamiseks on arendusi, mis on mitukümmend korda suuremad kui tavaliste metallide tugevus.
  • Mahu- ja pinnakõvenemise saamine kunstlikult. Metalli survega töötlemisel (sepistamine, tõmbamine, valtsimine, pressimine) tekib mahtkarastus ning rihvel- ja haavelpeening annab pinnakarastuse.
  • Loomine perioodilisuse tabeli elementide abil.
  • Metalli puhastamine selles sisalduvatest lisanditest. Selle tulemusena paranevad selle mehaanilised omadused, väheneb oluliselt pragude levik.
  • Osade pinnalt kareduse kõrvaldamine.
  • Titaanisulamid, mille erikaal ületab alumiiniumi umbes 70% võrra, on 4 korda tugevamad, seetõttu on titaani sisaldavaid sulameid eritugevuse poolest lennukiehituses tulusam kasutada.
  • Paljud alumiiniumisulamid ületavad süsinikku sisaldavate teraste eritugevust. Alumiiniumsulamitel on kõrge elastsus, korrosioonikindlus, neid töödeldakse suurepäraselt surve ja lõikamise teel.
  • Plastidel on suurem eritugevus kui metallidel. Kuid ebapiisava jäikuse, mehaanilise tugevuse, vananemise, suurenenud rabeduse ja madala kuumakindluse tõttu on tekstoliitide ja getinakkide kasutamine piiratud, eriti suurtes konstruktsioonides.
  • On kindlaks tehtud, et korrosioonikindluse ja eritugevuse poolest jäävad mustad, värvilised metallid ja paljud nende sulamid alla klaasiga tugevdatud plastidele.

Metallide mehaanilised omadused on kõige olulisem tegur nende kasutamisel praktilistes vajadustes. Mingisuguse konstruktsiooni, osa või masina projekteerimisel ja materjali valimisel võtke kindlasti arvesse kõiki selle mehaanilisi omadusi.

Metallide mehaaniline katsetamine. Tugevus, metalli tugevuse määramine.

Metalli valiku masinaosade ja konstruktsioonide valmistamiseks määravad projekteerimis-, töö-, tehnoloogilised ja majanduslikud nõuded.

Metall peab olema vajaliku tugevusega, deformeerumisvõimega, vastama töötingimustele (korrosioonikindlus, soojus- ja elektrijuhtivus jne) ning olema minimaalse kuluga.

Tugevus on peamine nõue mis tahes metallile, mida kasutatakse masinaosade ja metallkonstruktsioonide valmistamiseks.

Tugevus on materjali võime taluda ilma kokkuvarisemiseta väliseid koormusi. Tugevuse mõõt on koormus, mida detaili sektsiooni iga ruutmillimeeter (või sentimeeter) talub.

Metalli tugevus määratakse kindla kuju ja suurusega proovide venitamisega katsemasinal. Venitamisel proovi ristlõikepindala väheneb, proov muutub õhemaks ja selle pikkus suureneb. Mingil hetkel proovi venitamine kogu pikkuses peatub ja toimub ainult ühes kohas, tekib nn kael. Mõne aja pärast puruneb proov "kaela" moodustumise kohas.

Tõmbeprotsess toimub sel viisil ainult viskoossete materjalide puhul, rabedate (kõva teras, malm) korral puruneb proov kerge pikenemisega ja ilma “kaela” moodustumata.

Jagades maksimaalse koormuse, mida proov pidas enne rebenemist (koormust mõõdetakse spetsiaalse seadmega - katsemasina konstruktsioonis sisalduva jõumõõtjaga), selle ristlõike pindalaga enne venitamist on metalli põhiomadus. saadud, mida nimetatakse tõmbetugevuseks (σ in).

Disainer peab teadma iga metalli tõmbetugevust detaili mõõtmete määramiseks, tehnoloog - töötlemisrežiimide määramiseks.

Kõrgendatud temperatuuridel tehakse lühiajalisi tõmbekatseid tavalistel katsemasinatel, proovi soojendamiseks on masinasse sisse ehitatud vaid ahi (tavaliselt elektrisummuti). Ahi paigaldatakse masina raamile nii, et muhveli telg langeb kokku masina teljega. Uuritav proov asetatakse ahju sisse. Ühtlaseks kuumutamiseks peab ahi olema proovist 2-4 korda pikem ja seetõttu on selle kinnitamine otse masina käepidemetesse võimatu. Proov kinnitatakse spetsiaalsetesse kuumakindlast terasest pikendustesse, mis omakorda on kinnitatud masina käepidemetesse.

Stabiilsete tulemuste saamiseks tuleb proovi hoida katsetemperatuuril 30 minutit. Kuumutatud metalli tõmbetugevuse väärtust mõjutab oluliselt tõmbekiirus: mida suurem on kiirus, seda suurem on tõmbetugevuse väärtus. Seetõttu peaks terase kuumakindluse õigeks hindamiseks tõmbekatse kestus olema 15-20 minutit.

Tugevus on metalli võime seista vastu hävitamisele väliskoormuse mõjul. Metalli väärtuse insenerimaterjalina koos muude omadustega määrab tugevus.

Tugevuse väärtus näitab, kui palju jõudu on vaja molekulidevahelise sisemise sideme ületamiseks.

Metallide tõmbetugevuse testimine viiakse läbi erineva võimsusega spetsiaalsetel masinatel. Need masinad koosnevad laadimismehhanismist, mis tekitab jõu, venitab katsekeha ja näitab proovile rakendatud jõu suurust. Mehhanismiks on mehaaniline ja hüdrauliline toime.

Masinate võimsus on erinev ja ulatub 50 tonnini. 7 on kujutatud masina seadet, mis koosneb raamist 2 ja klambritest 4, millega katsenäidised 3 on kinnitatud.

Ülemine klamber fikseeritakse liikumatult raami sisse ja alumine klamber langeb testimise ajal spetsiaalse mehhanismi abil aeglaselt alla, venitades proovi.




Riis. 7. Metallide tõmbekatsed:

a - seade metallide pinge kontrollimiseks; b - tõmbekatse proovid: I - ümmargune, II - tasane

Prooviga katsetamisel ülekantavat koormust saab määrata seadme noole asukoha järgi mõõteskaalal 1.

Proove tuleks alati testida samadel tingimustel, et tulemusi oleks võimalik võrrelda. Seetõttu kehtestavad asjakohased standardid katsekehade teatud suurused.

Tõmbekatsete standardnäidised on ümmargused ja lamedad osad, mis on näidatud joonisel fig. 7b.

Lehtede, ribamaterjali jms katsetamisel kasutatakse lamedaid proove ja kui metallprofiil lubab, siis tehakse ümarad näidised.

Lõplik tugevus (σ b) on suurim pinge, mida materjal võib kogeda enne selle hävimist; metalli tõmbetugevus on võrdne katsekeha purunemise katsetamisel maksimaalse koormuse suhtega proovi esialgse ristlõike pindalaga, s.o.

σ b = P b / F 0 ,

kus R b - proovi purunemisele eelnev suurim koormus, kgf;

F 0 - proovi esialgne ristlõikepindala, mm 2.

Masinate ja konstruktsioonide ohutuks tööks on vajalik, et töötamise ajal ei ületaks materjalis esinevad pinged kehtestatud proportsionaalsuse piiri, st suurimat pinget, mille korral deformatsioone ei teki.

Mõnede metallide tõmbetugevus tõmbekatses, kgf / mm 2:

Plii 1.8

Alumiinium 8