Erverv av leiligheter 

Mekaniske egenskaper av metaller og metoder for deres bestemmelse. Prøving av materialer og sveisede skjøter Styrketesting av stål

Hookes lov

Som kjent har forskjellige metaller og legeringer forskjellige mekaniske og teknologiske egenskaper, som forhåndsbestemmer kvaliteten på maskindeler, samt metallbearbeidbarhet. Disse egenskapene til metallet avsløres ved passende tester for spenning, kompresjon, bøying, hardhet, etc.

Strekk test. For å bestemme styrken til strekkmetallet, lages en prøve 1 og installeres i klemmene (eller grepene) 2 på strekktestmaskinen. Til disse formål brukes oftest maskiner med hydraulisk kraftoverføringssystem eller med skruesystem.

Strekkkraften F (fig. 51) skaper spenning i testprøven og får den til å forlenges. Når spenningen overstiger prøvens styrke, vil den bryte.

Ris. 51

Resultatene av testen presenteres vanligvis i form av et diagram. Lasten F er plottet langs abscisseaksen, den absolutte forlengelsen?l er plottet langs ordinataksen.

Det kan ses av diagrammet at prøven først forlenges proporsjonalt med belastningen. Den rette seksjonen OA tilsvarer reversible, elastiske deformasjoner. Ved lossing antar prøven sine opprinnelige dimensjoner (denne prosessen er beskrevet av den samme rette delen av kurven). Den buede delen AC tilsvarer irreversible plastiske deformasjoner. Under lossing (stiplet rett linje CB) går ikke prøven tilbake til utgangsdimensjonene og beholder noe gjenværende deformasjon.

Fra punkt C forlenges prøven uten å øke belastningen. Den horisontale delen av CM-diagrammet kalles avlingsplatået. Spenningen som tøyningen øker ved uten å øke belastningen kalles flytegrensen.

Studier viser at fluiditet er ledsaget av betydelige gjensidige forskyvninger av krystaller, som et resultat av hvilke linjer vises på prøveoverflaten som er skråstilt til prøveaksen i en vinkel på 45°. Etter å ha gjennomgått en flytende tilstand, får materialet igjen evnen til å motstå strekking (styrker), og diagrammet bak punktet M stiger opp, men mye mer skånsomt enn før. Ved punkt D når prøvespenningen sin maksimale verdi, og en skarp lokal innsnevring, den såkalte halsen, vises på prøven. Tverrsnittsarealet av nakken reduseres raskt, og som et resultat bryter prøven, noe som tilsvarer posisjonen til punktet K på diagrammet.

F D - belastning ved hvilken, etter en viss tidsperiode, ødeleggelsen av den strakte prøven skjer, N (kgf); S er tverrsnittsarealet til prøven i utgangsposisjonen, m 2 (mm 2).

Vanligvis, når du tester forskjellige metaller og legeringer for spenning, bestemmes den relative forlengelsen e - forholdet mellom økningen i lengden på prøven til brudd og den opprinnelige lengden på prøven. Bestemmes det av formelen? \u003d?l / l 0 -100,

hvor: ? - relativ utvidelse;

L \u003d l 1 - I 0 - absolutt forlengelse; l 0 - den opprinnelige lengden på prøven; l 1 - prøvelengde etter testing. Det ble eksperimentelt fastslått at spenningen i materialet under elastisk deformasjon øker proporsjonalt med prøvens relative forlengelse. Denne avhengigheten kalles Guks lov.

For ensidig (langsgående) strekking har Hookes lov formen o \u003d E-?,

hvor: o \u003d F / s - normal stress; F - strekkkraft; s - tverrsnittsareal;

Relativ utvidelse;

E er en konstant verdi avhengig av materialet til stangen.

Merk. I SI-systemet er spenningsenheten Pascal - spenningen forårsaket av en kraft på 1 newton (N), jevnt fordelt over en overflate normal til den med et areal på 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.

På grunn av det faktum at Pascal-spenningsenheten er veldig liten, er det nødvendig å bruke en større enhet - megapascal 1 MPa = 10 6 Pa.

Statens standard tillater bruk av enheten newton per kvadratmillimeter (N / mm 2). De numeriske verdiene for spenningene, uttrykt i N / mm 2 og i MPa, er de samme. Enheten N / mm 2 er også praktisk fordi dimensjonene på tegningene er i millimeter.

Proporsjonalitetsfaktoren E kalles strekkmodulen eller Youngs modul. Hva er den fysiske betydningen av elastisitetsmodulen? La oss gå til strekkdiagrammet for prøven (se fig. 51, II). Elastisitetsmodulen på den er proporsjonal med tangenten til helningsvinkelen a til abscisseaksen. Dette betyr at jo brattere den rette linjen OA er, desto stivere er materialet, og jo mer motstand utøver det mot elastisk deformasjon.

For å karakterisere et metall er det viktig å vite ikke bare den relative forlengelsen, men også den relative innsnevringen av tverrsnittsarealet, noe som også gjør det mulig å karakterisere plastisiteten til materialet.

Naturligvis, når prøven strekkes, reduseres tverrsnittsarealet. Ved bruddpunktet vil den være den minste. Den relative innsnevringen bestemmes av formelen? = (S 0 - S 1) / S 0 100 %,

hvor: ? - relativ innsnevring;

S 0 - tverrsnittsareal av prøven før testing; S 1 - tverrsnittsareal av prøven ved bruddpunktet (i nakken).

Jo større relativ forlengelse og relativ innsnevring av tverrsnittet til prøven er, jo mer plastisk er materialet.

I tillegg til de tre betraktede egenskapene til de mekaniske egenskapene til metaller: strekkfasthet (o pch), relativ forlengelse (e) og relativ innsnevring (?), er det mulig å bestemme, ved hjelp av diagrammet registrert på maskinen, elastisitetsgrensen (o y) og flytegrensen (o m),

Kompresjonstest. For testing av metaller for kompresjon (fig. 53) brukes oftest presser der trykkkraften dannes ved å øke hydraulisk trykk. Når en prøve av et plastmateriale, som bløtt stål (fig. 53, I), komprimeres, øker dens tverrmål, mens lengden reduseres betydelig. I dette tilfellet er det ingen brudd på integriteten til prøven (fig. 54). Det kan sees fra kompresjonsdiagrammet (fig. 53, II) at i det innledende stadiet av belastningen øker deformasjonen proporsjonalt med belastningen, deretter øker deformasjonen kraftig med en liten økning i belastningen, deretter øker veksten av belastningen. deformasjonen avtar gradvis på grunn av en økning i prøvens tverrsnitt.


Ris. 52


Ris. 53

Prøver laget av sprø materialer blir ødelagt under kompresjon (fig. 54, III). For eksempel bryter en støpejernsstang, når bruddlasten er nådd, i deler som beveger seg i forhold til hverandre langs skrå plattformer (fig. 53, III).

Ris. 54

For kompresjon er Hookes lov fullt gjeldende, i henhold til hvilke materialer motstår kompresjon i forhold til den påførte kraften opp til elastisitetsgrensen. Trykkmodulen for de fleste materialer er lik strekkmodulen. De eneste unntakene er noen sprø materialer - betong, murstein osv. Analogien i trykkspenningens natur med strekkspenningen gjør det mulig å beskrive disse prosessene med de samme matematiske ligningene.

Bøyeprøve. Ved testing for bøyning legges prøven (bjelken) med endene på to støtter og belastes i midten (fig. 55). Materialets motstand mot bøyning bedømmes av størrelsen på prøvens avbøyning.


Ris. 55

La oss nå forestille oss imaginære langsgående fibre i en bjelke. Når bøying er deformert, komprimeres fibrene i en sone, mens den andre strekkes (fig. 55, II).

Mellom sonene for kompresjon og spenning er det et nøytralt lag, hvis fibre ikke blir utsatt for deformasjon, det vil si at lengden deres ikke endres. Fra fig. 55 viser at jo flere fibre som er plassert fra det nøytrale laget, desto større deformasjon opplever de. Dermed kan vi konkludere med at når du bøyer i tverrsnittene til bjelken under påvirkning av indre krefter, oppstår det normale trykk- og strekkspenninger, hvis størrelse avhenger av posisjonen til de betraktede punktene i seksjonen. Det er vanlig å betegne de høyeste spenningene: i kompresjonssonen - ? maks , i strekningssonen - ? m ah. På punkter som ligger på den nøytrale aksen er spenningene null. Normale spenninger som oppstår ved punkter av tverrsnittet av forskjellige høyder øker proporsjonalt med avstanden fra det nøytrale laget og kan beregnes med formelen? = (E z) / p,

hvor: ? - normale påkjenninger;

z er avstanden fra fiberen av interesse for oss til det nøytrale laget; E - elastisitetsmodul; p er krumningsradiusen til det nøytrale laget.

Skjærprøve. Ved testing for et kutt (fig. 56) føres en metallprøve 3, som har en sylindrisk form, inn i hullet på enheten, som er en gaffel 1 og en skive 2. Maskinen trekker skiven ut av gaffelen, som et resultat av at den midtre delen av prøven beveger seg i forhold til dens ytterste deler. Arbeidsområdet S (kuttet område) er lik to ganger tverrsnittsarealet til prøven, siden kuttet skjer samtidig i to plan.

Ris. 56

Ved skjæring forskyves alle punkter på de deformerbare seksjonene, begrenset av planene med virkekrefter, med like avstander, det vil si at materialet på disse punktene opplever samme deformasjon. Dette betyr at det på alle punkter på strekningen vil være de samme effektive spenningene.

Spenningsverdien bestemmes ved å dele den resulterende F av de indre (tverrgående) kreftene med tverrsnittsarealet til stangen S. Siden spenningsvektoren er plassert i snittplanet, oppstår skjærspenning i den, bestemt ved formelen r cf = F / 2S, hvor: r cf er spenningsverdien kuttet;

F - resulterende kraft;

S er tverrsnittsarealet til prøven. En skjær er et brudd som skyldes skjæringen av en del av materialet i forhold til en annen, som oppstår under påvirkning av skjærspenninger. For skjærdeformasjon er Hookes lov gyldig: i den elastiske sonen er spenninger direkte proporsjonale med relative deformasjoner. Proporsjonalitetskoeffisienten er verdien av elastisitetsmodulen i skjær G. Relativ skjærvinkel (skjærvinkel) er betegnet y. Dermed har Hookes lov for skjærdeformasjon formen t = Gg, hvor: r = F/S - skjærspenning; F - tangentiell kraft; S er arealet av skjærelagene; y - skiftvinkel;

G er skjærmodulen avhengig av materialet i kroppen.

Torsjonstest. Ved testing av prøver for torsjon, er den ene enden av røret 2 festet 1, den andre roteres ved hjelp av spaken 3 (fig. 57). Torsjon er preget av gjensidig rotasjon av tverrsnittene til stangen, akselen, røret under påvirkning av momenter (kraftpar) som virker i disse seksjonene. Hvis rettlinjede generatriser påføres på overflaten av stangen før påføring av torsjonskrefter (fig. 57, I), vil disse generatrisene etter vridning ha form av spiralformede linjer, og hvert tverrsnitt roterer gjennom en viss vinkel i forhold til naboen (se fig. 57, II) . Dette betyr at det oppstår skjærdeformasjoner i hver seksjon og det oppstår skjærspenninger. Er graden av forskyvning av materialet under torsjon bestemt av vridningsvinklene? og skift u. Den absolutte verdien av torsjon bestemmes av vridningsvinkelen til den betraktede delen i forhold til den faste delen. Den største vridningsvinkelen oppnås ved størst avstand fra den faste enden av stangen.


Ris. 57

Torsjonsvinkelforhold? til lengden av seksjonen I, utsatt for vridning, kalles den relative vridningsvinkelen Q = ? /Z,

hvor: Q - relativ vridningsvinkel;

vri vinkel;

Hardhetstest. Ved fastsettelse av hardheten til materialer i fabrikk- og laboratoriepraksis, brukes to metoder: Brinell-metoden og Rockwell-metoden.

Brinell metode. Denne metoden er basert på det faktum at ved måling av hardheten til metaller, en stålkule 1 med en diameter på 2,5; 5 eller 10 mm presses inn i overflaten av testprøven 2 ved en gitt belastning 3 fra 625 N til 30 kN (62,5 til 3000 kgf). Etter fjerning av lasten måles diameteren d av avtrykket som er igjen på overflaten av prøven (fig. 58), som er jo mindre, jo hardere metall.

Ris. 58

Merk. Stålkulen skal være laget av varmebehandlet stål med en hardhet på minst HB850. Overflateruheten Rz er ikke lavere enn parameteren 0,100 i henhold til GOST 2789-73. Ballens overflate må være fri for defekter som er synlige med en lupe ved 5x forstørrelse.

Brinell-hardhetstallet beregnes ved hjelp av formelen

D - kulediameter, mm;

d - avtrykksdiameter, mm.

En spesiell tabell (GOST 9012-59) gjør det mulig å bestemme hardheten til de vanligste metallene.

Det skal bemerkes at det er en sammenheng mellom Brinell-hardheten til stål HB og dets strekkfasthet o p for konvensjonelle karbonstiler, uttrykt ved formelen o p = 0,36 HB.

Derfor, ved å kjenne hardheten til stål ifølge Brinell, er det mulig å beregne strekkfastheten.

Denne formelen er av stor praktisk betydning. Brinell-metoden bestemmer vanligvis hardheten til ikke-herdet stål, støpejern og ikke-jernholdige metaller. Hardheten til herdet stål måles med en Rockwell tester.

Rockwell-metoden. Ved måling av hardheten til metaller ved hjelp av denne metoden, presses en spiss av standardtype (diamantkjegle for harde metaller eller en stålkule for mykere) inn i testprøven under påvirkning av to sekvensielt påførte belastninger: foreløpig (F 0) 100 N (10 kgf) og endelig (F 1) 1000 N (100 kgf) - for ballen og 1500 N (150 kgf) - for diamantkjeglen.

Under påvirkning av en forspenning trenger kjeglen inn i metallet til en dybde h 0 (fig. 59, I); når du legger til den foreløpige hovedlasten, øker dybden av avtrykket til h (fig. 59, II) og etter fjerning forblir hovedlasten lik h 1 (fig. 59, III).


Ris. 59

Avtrykksdybden h = h 1 - h 0 oppnådd på grunn av hovedbelastningen F 1 karakteriserer Rockwell-hardheten. Rockwell-tester utføres med spesialinstrumenter utstyrt med en indikator som viser hardhetstallet umiddelbart etter at testen er fullført.

Indikatoren har to skalaer: svart (C) for testing med en diamantkjegle og rød (B) for testing med en ball.

Rockwell-hardhet måles i konvensjonelle enheter.

Et eksempel på betegnelsen på Rockwell-hardhet: HRC50 (hardhet 50 på C-skalaen).

Fastsettelse av hardhet med kalibrerte filer. HRC-hardheten kan bestemmes ved hjelp av en serie filer varmebehandlet til varierende kutthardhet. Vanligvis varierer hakkintervallet fra 3 til 5 HRC-enheter. Kalibrering av filer utføres i henhold til referansefliser, hvis hardhet er nøyaktig bestemt på forhånd på enheten.

Hardheten til delen som testes bestemmes av to filer med et minimumsintervall i hardhet, hvorav den ene bare kan gli over delen, og den andre riper den litt. Hvis en fil med HRC62 riper metall, og med HRC59 glir den bare over overflaten på delen, så er hardheten HRC60-61.

I praksis brukes denne metoden for å bestemme hardheten til verktøy (rømmere, kuttere osv.), hvis hardhet er vanskelig å måle på annen måte.

Det finnes andre metoder for å bestemme hardhet (Vickers-metoden, elektromagnetiske metoder, etc.), som ikke tas med i denne boken.


MEKANISKE EGENSKAPER TIL METALLER OG METODER FOR DERES BESTEMMELSE

Introduksjon

Mekaniske egenskaper bestemmer metallers evne til å motstå effekten av ytre krefter (belastninger). De avhenger av den kjemiske sammensetningen av metaller, deres struktur, arten av teknologisk prosessering og andre faktorer. Når man kjenner til de mekaniske egenskapene til metaller, kan man bedømme oppførselen til metallet under bearbeiding og under drift av maskiner og mekanismer.

De viktigste mekaniske egenskapene til metaller inkluderer styrke, duktilitet, hardhet og slagstyrke.

Styrke - evnen til et metall til ikke å kollapse under påvirkning av ytre krefter påført det.

Plastisitet - evnen til et metall til å motta en gjenværende endring i form og størrelse uten ødeleggelse.

Hardhet - evnen til et metall til å motstå å bli presset inn i det av en annen, mer solid kropp.

Slagstyrke - graden av motstand til et metall mot ødeleggelse under støtbelastning.

Mekaniske egenskaper bestemmes ved å utføre mekanisk testing.

1. Strekkprøve

Disse testene bestemmer egenskaper som grensene for proporsjonalitet, elastisitet, styrke og duktilitet for metaller. For strekkprøver brukes runde og flate prøver (Figur 2.1, a, b), hvis form og dimensjoner er fastsatt av standarden. Sylindriske prøver med en diameter på d 0 = 10 mm, med en beregnet lengde l 0 = 10d 0, kalles normale, og prøver med en lengde på l 0 = 5d 0 er korte. I en strekkprøve strekkes prøven under påvirkning av en gradvis økende belastning og bringes til brudd.

Strekkmaskiner er utstyrt med en spesiell selvregistrerende enhet som automatisk tegner en tøyningskurve kalt et strekkdiagram. Strekkdiagrammet i koordinatene "last P - forlengelse? l" gjenspeiler karakteristiske områder og punkter som lar deg bestemme en rekke egenskaper til metaller og legeringer (Figur 2.1). I området 0 - Rpc øker forlengelsen av prøven i direkte proporsjon med økningen i belastning. Med en økning i belastningen over R pts, i avsnittet R pts - P-kontroll, brytes den direkte proporsjonaliteten, men deformasjonen forblir elastisk (reversibel). I området over punktet P vpr oppstår det merkbare restdeformasjoner, og strekkkurven avviker betydelig fra en rett linje. Under belastning P t vises et horisontalt utsnitt av diagrammet - yield-plattformen T-T 1, som hovedsakelig observeres i deler laget av lavkarbonstål. Det er ikke noe avlingsplatå på spenningskurvene til sprø metaller. Over punktet P t øker belastningen til punktet A, tilsvarende maksimal belastning P i, hvoretter den begynner å falle, forbundet med dannelsen av lokal tynning av prøven (halsen). Deretter synker belastningen til punkt B, hvor ødeleggelsen av prøven skjer. Med dannelsen av en nakke blir bare duktile metaller ødelagt.

a, b - standardprøver for strekktesting;

c - strekkdiagram av en prøve laget av plastmateriale

Figur 2.1 - Strekkprøve

Kreftene som tilsvarer hovedpunktene i spenningsdiagrammet gjør det mulig å bestemme styrkekarakteristikkene, uttrykt i megapascal, MPa, i henhold til formelen

hvor y i - stress, MPa;

Pi - det tilsvarende punktet i spenningsdiagrammet, N;

F 0 - tverrsnittsareal av prøven før testing, mm 2.

Grensen for proporsjonalitet ved pc er den maksimale spenningen opp til som direkte proporsjonalitet mellom spenning og tøyning opprettholdes:

hvor P c - spenning som tilsvarer proporsjonalitetsgrensen, N.

Den elastiske grensen y upr er spenningen der plastiske deformasjoner for første gang når en viss liten verdi, karakterisert ved en viss toleranse (vanligvis 0,05%):

hvor P-kontroll er spenningen som tilsvarer den elastiske grensen, N.

Den fysiske flytegrensen y t er spenningen, fra hvilken deformasjonen av prøven skjer nesten uten ytterligere økning i belastningen:

hvor P t er spenningen som tilsvarer flytegrensen, N.

Hvis det ikke er noe flytegrense i strekkdiagrammet for et gitt materiale, bestemmes den betingede flytegrensen y 0,2 - spenningen som forårsaker plastisk deformasjon lik 0,2%.

Strekkfasthet (strekkfasthet) y inn - spenning lik forholdet mellom den maksimale belastningen før ødeleggelsen av prøven og dens opprinnelige tverrsnittsareal:

hvor P in er spenningen som tilsvarer strekkfastheten, N.

I henhold til resultatene av strekktesten bestemmes duktilitetsegenskapene til metaller.

Plastisitetsindikatorer for metaller - relativ forlengelse og relativ innsnevring - er beregnet fra resultatene av prøvemålinger før og etter testing.

Den relative forlengelsen d er funnet som forholdet mellom økningen i lengden av prøven etter brudd og dens opprinnelige estimerte lengde, uttrykt i prosent:

hvor l k er lengden på prøven etter brudd, mm;

l 0 - estimert (initiell) prøvelengde, mm.

Den relative innsnevringen w bestemmes av forholdet mellom reduksjonen i tverrsnittsarealet av prøven etter brudd til det opprinnelige arealet av tverrsnittet, uttrykt i prosent:

hvor F 0 er det første tverrsnittsarealet til prøven;

F til - tverrsnittsareal av prøven på ødeleggelsesstedet.

2. Metoder for å bestemme hardhet

Den vanligste metoden for å bestemme hardheten til metalliske materialer er innrykkmetoden, der et annet, mer solid legeme (spissen) presses inn i testoverflaten under påvirkning av en konstant statisk belastning. Et avtrykk forblir på overflaten av materialet, hvis størrelse brukes til å bedømme hardheten til materialet. Hardhetsindeksen karakteriserer materialets motstand mot plastisk deformasjon, som regel stor, med lokal kontaktpåføring av lasten.

Hardhet bestemmes på spesielle enheter - hardhetstestere, som skiller seg fra hverandre i formen, størrelsen og materialet til den innrykkede spissen, størrelsen på den påførte belastningen og metoden for å bestemme hardhetstallet. Siden overflatelagene til metallet er testet for å måle hardheten, for å få riktig resultat, må ikke metalloverflaten ha ytre defekter (sprekker, store riper etc.).

Brinell hardhetsmåling. Essensen av denne metoden ligger i det faktum at en herdet stålkule med en diameter på 10, 5 eller 2,5 mm presses inn i overflaten av det testede metallet, avhengig av tykkelsen på prøven under påvirkning av en belastning, som er valgt avhengig av forventet hardhet til det testede materialet og diameteren på spissen i henhold til formlene: P = 30D 2 ; P \u003d 10D 2; P \u003d 2.5D 2 (tabell 2.1).

Tabell 2.1 - Valg av kulediameter D og last P

Prøvemateriale

Hardhet, kgf/mm2

Prøvetykkelse, mm

Kulediameter D, mm

P/D2, kgf/mm2

Utholdenhet under belastning, s

Jernholdige metaller (stål, støpejern)

Svarte metaller

Harde ikke-jernholdige metaller (messing, bronse, kobber)

Myke ikke-jernholdige metaller (tinn, aluminium, etc.)

Et avtrykk forblir på overflaten av prøven (figur 2.2, a), hvis diameter bestemmer hardheten. Diameteren på avtrykket måles med et spesielt forstørrelsesglass med inndelinger.

Hardhet beregnes av formelen

hvor HB - Brinell hardhet, kgf / mm 2;

F er arealet av det resulterende avtrykket, mm 2 ;

D - spissen diameter, mm;

d - avtrykksdiameter, mm.

Figur 2.2 - Hardhetsmåling med Brinell (a), Rockwell (b), Vickers (c) metoder

I praksis bruker de spesielle tabeller som gir en oversettelse av fordypningsdiameteren til et hardhetstall, betegnet med HB. For eksempel: 120 HB, 350 HB, etc. (H - hardhet, B - ifølge Brinell, 120, 350 - hardhetstall i kgf / mm 2, som tilsvarer 1200 og 3500 MPa).

Denne metoden brukes hovedsakelig til å måle hardheten til ikke-herdede metaller og legeringer: valsede produkter, smiing, støpegods, etc.

Brinell hardhetstester kan brukes hvis hardheten til materialet ikke overstiger 450 kgf / mm 2. Ellers vil ballen deformeres, noe som resulterer i målefeil. I tillegg er Brinell hardhetstester ikke egnet for testing av tynne overflatelag og tynne seksjonsprøver.

Rockwell hardhetsmåling. Målingen utføres ved å presse en stålkule med en diameter på 1.588 mm eller en diamantkjegle med en spissvinkel på 120° inn i det testede metallet (se figur 2.2, b). I motsetning til Brinell-metoden bestemmes Rockwell-hardheten ikke av diameteren på fordypningen, men av spissens fordypningsdybde.

Innrykk utføres under påvirkning av to suksessivt påførte belastninger - foreløpig, lik? 100 N, og den endelige (totale) belastningen lik 1400, 500 og 900 N. Hardheten bestemmes av forskjellen i fordypningsdybdene til trykkene. Harde materialer (f.eks. herdet stål) krever en belastning på 1500 N, og stålkuleinnrykk med en belastning på 1000 N brukes for å bestemme hardheten til uherdet stål, bronse, messing og andre myke materialer. Innrykkdybden måles automatisk, og hardheten etter måling beregnes på tre skalaer: A, B, C (tabell 2.2).

Tabell 2.2 - Spisser og belastninger for skalaer A, B, C

Hardhet (hardhetstall) i henhold til Rockwell er angitt som følger: 90 HRA, 80 HRB, 55 HRC (H - hardhet, P - Rockwell, A, B, C - hardhetsskala, 90, 80, 55 - hardhetstall i konvensjonelle enheter ).

Bestemmelsen av Rockwell-hardhet er mye brukt, da den gjør det mulig å teste myke og harde metaller uten ytterligere målinger; størrelsen på utskriftene er veldig små, så du kan teste de ferdige delene uten å skade dem.

Vickers hardhetsmåling. Denne metoden lar deg måle hardheten til både myke og veldig harde metaller og legeringer. Den er egnet for hardhetstesting av svært tynne overflatelag (opptil 0,3 mm tykke). I dette tilfellet presses en tetraedrisk diamantpyramide med en spissvinkel på 136 o inn i testprøven (se figur 2.2, c). I slike tester brukes belastninger fra 50 til 1200 N. Målingen av fordypningen utføres langs lengden av dens diagonal, og undersøker fordypningen under et mikroskop som er inkludert i hardhetstesteren. Vickers hardhetsnummer, betegnet HV, finnes av formelen

d er lengden på avtrykksdiagonalen, mm.

I praksis er hardhetstallet HV funnet i henhold til spesielle tabeller.

3. Bestemmelse av slagstyrke

Bestemmelse av slagstyrke utføres på en spesiell pendelstøttester (Figur 2.3). For testing brukes et standard prøvestykke med hakk, som er montert på koprastøttene. Pendelen med en viss masse løftes til en viss høyde H og fikseres, og deretter faller pendelen som frigjøres fra låsen, ødelegger prøven og stiger igjen til en viss høyde h. Slaget påføres på siden av prøven motsatt hakket. For testing brukes prismatiske prøver med kutt av ulike typer: U-formet, V-formet, T-formet (hakk med utmattelsessprekker).

a - testskjema; b - prøver for testing.

Figur 2.3 - Slagprøve

Slagstyrken til CS (J / cm 2) er estimert av arbeidet som brukes av pendelen på ødeleggelsen av en standard hakkprøve, referert til prøvens tverrsnitt ved hakket:

hvor A er arbeidet brukt på ødeleggelsen av prøven (bestemt av forskjellen i pendelens energier før og etter støtet: A 0 - A 1), J;

F - tverrsnittsareal av prøven ved hakket, cm 2 .

Avhengig av typen hakk i prøven, er slagstyrken betegnet med KCU, KCV, KCT (den tredje bokstaven er typen hakk).

metall egenskap testing mekanisk

Litteratur

1. Tushinsky, L.I. Materialforskningsmetoder / L.I. Tushinsky, A.V. Plokhov, A.O. Tokarev, V.N. Sindeev. - M.: Mir, 2004. - 380 s.

2. Lakhtin, Yu.M. Materialvitenskap / Yu.M. Lakhtin. - M.: Metallurgi, 1993. - 448 s.

3. Fetisov, G.P. Materialvitenskap og -teknologi av metaller / G.P. Fetisov, M.G. Karpman og andre - M .: Higher School, 2001. - 622 s.

4. Evstratova, I.I. Materialvitenskap / I.I. Evstratova og andre - Rostov-ved-Don: Phoenix, 2006. - 268 s.

5. Markova, N.N. Jern-karbon legeringer / N.N. Markov. - Eagle: OrelGTU, 2006. - 96 s.

6. Ilyina, L.V. Materialer brukt i maskinteknikk: referansehåndbok / L.V. Ilyina, L.N. Kurdyumov. - Eagle: OrelGTU, 2007.

Lignende dokumenter

    Bestemmelse av de mekaniske egenskapene til strukturelle materialer ved å teste dem i spenning. Metoder for å studere kvaliteten, strukturen og egenskapene til metaller og legeringer, bestemme deres hardhet. Varmebehandling av smidde aluminiumslegeringer.

    opplæring, lagt til 29.01.2011

    Essensen av statisk testing av materialer. Måter å gjennomføre dem på. Gjennomføring av strekk-, torsjons- og bøyeprøver og deres betydning i ingeniørpraksis. Måling av hardheten til materialer i henhold til Vickers, i henhold til Brinell-metoden, ved Rockwell-metoden.

    abstrakt, lagt til 13.12.2013

    Metode for å bestemme hardhet i henhold til Brennel, Rockwell, Vickers. Opplegg for testing for hardhet på forskjellige måter. Varigheten av eksponeringen av prøven under belastning. De viktigste metodene for å introdusere standardspisser i overflaten av det testede metallet.

    laboratoriearbeid, lagt til 01/12/2010

    Metoder for fastsettelse av hardhet og måling av innrykk, testskjemaer på ulike måter. Et materiales motstand mot penetrering av en hardere kropp. Hardhetsbestemmelse beregninger; konvertering av Brinell-hardhet til Rackwell, Vickers-hardhet.

    laboratoriearbeid, lagt til 01/12/2010

    Analyse av materialets oppførsel under strekktesten av materialet og før brudd. De viktigste mekaniske egenskapene til proporsjonalitet, fluiditet, forlengelse, styrke, elastisitet og plastisitet til materialer for metallurgisk industri.

    laboratoriearbeid, lagt til 01/12/2010

    Konseptet med hardhet. Metode for innrykk med hard spiss. Brinell, Vickers og Rockwell hardhetsmåling. Måling av mikrohardhet. Prosedyre for valg av utstyr. Gjennomføring av mekaniske hardhetstester for å bestemme røregenskaper.

    semesteroppgave, lagt til 15.06.2013

    Gjennomgang av teoretisk informasjon om studiet av naturen til metallherding i henhold til indikatordiagrammet for spenning. Skjema for å bestemme hardheten i henhold til Brinell og Rockwell. Beregning av hovedparametrene til indikatoren digamma, analyse av grafiske avhengigheter.

    semesteroppgave, lagt til 04.04.2014

    Konseptet og typene segregering, årsakene til deres forekomst og måter å eliminere dem på. Essensen og metoden for å måle slagstyrken til metallets mekaniske egenskaper. Karburering av stål: essensen av prosessen, struktur, egenskaper og bruksområder. Titan og dets legeringer.

    test, lagt til 26.06.2013

    Mekaniske egenskaper av metaller, grunnleggende metoder for deres bestemmelse. Teknologiske egenskaper ved stålnitrering. Eksempler på maskindeler og mekanismer som er utsatt for nitrering. Fysiske og kjemiske egenskaper til bilbensiner. Smøremerker.

    test, lagt til 25.09.2013

    Egenskaper til metaller og legeringer. Korrosjonsbestandighet, kuldebestandighet, varmebestandighet, antifriksjon. Mekaniske egenskaper til metaller. Prøve strekkdiagram. Slagprøve. Den fysiske betydningen av elastisitet. Typer av slitasje og strukturell styrke.

Bruk metaller i Hverdagen startet i begynnelsen av menneskelig utvikling. Kobber er deres første representant. Den er tilgjengelig i naturen og perfekt behandlet. Under arkeologiske utgravninger finner man ofte husholdningsartikler og ulike produkter laget av det.

I utviklingsprosessen lærte mennesket å kombinere forskjellige metaller, og produsere legeringer med større styrke. De ble brukt til å lage verktøy, og senere brukt til å lage våpen. Eksperimenter fortsetter i vår tid, legeringer med den spesifikke styrken til metaller lages, egnet for konstruksjon av moderne strukturer.

Typer belastninger

De mekaniske egenskapene til metaller og legeringer inkluderer de som er i stand til å motstå virkningen av ytre krefter eller belastninger på dem. De kan være svært forskjellige og kjennetegnes ved deres innvirkning:

  • statisk, som sakte øker fra null til maksimum, og deretter forblir konstant eller endres litt;
  • dynamisk - oppstå som et resultat av påvirkning og handle i en kort periode.

Typer deformasjon

Deformasjon er en modifikasjon av konfigurasjonen av et solid legeme under påvirkning av belastninger som påføres det (ytre krefter). Deformasjoner hvoretter materialet går tilbake til sin tidligere form og beholder sine opprinnelige dimensjoner, anses som elastiske, ellers (formen har endret seg, materialet har forlenget) - plastisk eller rest. Det er flere typer deformasjoner:

  • Komprimering. Volumet av kroppen minker som et resultat av virkningen av trykkkrefter på den. Slik deformasjon oppleves av grunnlaget for kjeler og maskiner.
  • Stretching. Lengden på et legeme øker når krefter påføres dens ender, hvis retning faller sammen med aksen. Kabler, drivremmer er strukket.
  • Skift eller kutt. I dette tilfellet rettes kreftene mot hverandre, og under visse forhold oppstår et kutt. Eksempler er nagler og strekkbolter.
  • Torsjon. Et par motsatt rettede krefter virker på en kropp festet i den ene enden (aksler til motorer og maskinverktøy).
  • bøye. Endring i kroppens krumning under påvirkning av ytre krefter. En slik handling er typisk for bjelker, kranbommer, jernbaneskinner.

Bestemmelse av metallstyrke

Et av hovedkravene som stilles til metallet som brukes til produksjon av metallkonstruksjoner og deler er styrke. For å bestemme det, tas en metallprøve som strekkes på en testmaskin. Standarden blir tynnere, tverrsnittsarealet avtar med en samtidig økning i lengden. I et visst øyeblikk begynner prøven å strekke seg på bare ett sted, og danner en "hals". Og etter en stund er det et gap i området for det tynneste stedet. Dette er hvordan eksepsjonelt formbare metaller oppfører seg, sprø: solid stål og støpejern er litt strukket og de danner ikke en hals.

Belastningen på prøven bestemmes av en spesiell enhet, som kalles en kraftmåler, den er innebygd i testmaskinen. For å beregne hovedkarakteristikken til metallet, kalt strekkfastheten til materialet, er det nødvendig å dele den maksimale belastningen på prøven før brudd med verdien av tverrsnittsarealet før strekking. Denne verdien er nødvendig for designeren for å bestemme dimensjonene til den produserte delen, og for teknologen å tildele behandlingsmoduser.

De sterkeste metallene i verden

Høyfaste metaller inkluderer følgende:

  • Titanium. Den har følgende egenskaper:

    • høy spesifikk styrke;
    • motstand mot forhøyede temperaturer;
    • lav tetthet;
    • motstand mot korrosjon;
    • mekanisk og kjemisk motstand.

Titan brukes i medisin, militærindustri, skipsbygging og luftfart.

  • Uranus. Det mest kjente og holdbare metallet i verden er et svakt radioaktivt materiale. Det forekommer i naturen i ren form og i forbindelser. Den tilhører tungmetaller, fleksibel, formbar og relativt duktil. Mye brukt i produksjonsområder.
  • Wolfram. Beregningen av metallets styrke viser at det er det mest holdbare og ildfaste metallet som ikke er mottakelig for kjemisk angrep. Den er godt smidd, den kan trekkes inn i en tynn tråd. Brukes til filament.
  • Rhenium. Ildfast, har høy tetthet og hardhet. Meget slitesterk, ikke utsatt for temperaturendringer. Finner anvendelse innen elektronikk og ingeniørfag.
  • Osmium. Hardmetall, ildfast, motstandsdyktig mot mekanisk skade og aggressive miljøer. Brukt i medisin, brukt til rakettteknologi, elektronisk utstyr.
  • Iridium. I naturen finnes det sjelden i fri form, oftere i forbindelser med osmium. Den er dårlig maskinert, har høy motstand mot kjemikalier og styrke. Legeringer med metall: titan, krom, wolfram brukes til å lage smykker.
  • Beryllium. Meget giftig metall med en relativ tetthet, med en lys grå farge. Den finner anvendelse innen jernmetallurgi, kjernekraftteknikk, laser- og romfartsteknikk. Den har høy hardhet og brukes til å legere legeringer.
  • Krom. Meget hardt metall med høy styrke, hvit-blå farge, motstandsdyktig mot alkalier og syrer. Styrken til metall og legeringer gjør at de kan brukes til produksjon av medisinsk og kjemisk utstyr, samt til metallskjærende verktøy.

  • Tantal. Metallet er sølvaktig i fargen, har høy hardhet, styrke, har ildfasthet og korrosjonsbestandighet, er formbart og er lett å behandle. Det finner anvendelse i etableringen av atomreaktorer, i metallurgi og kjemisk industri.
  • Ruthenium. Tilhører Har høy styrke, hardhet, ildfasthet, kjemisk motstand. Kontakter, elektroder, skarpe tips er laget av det.

Hvordan bestemmes egenskapene til metaller?

For å teste metaller for styrke, brukes kjemiske, fysiske og teknologiske metoder. Hardhet bestemmer hvordan materialer motstår deformasjon. Motstandsdyktig metall har større styrke og deler laget av det slites mindre ut. For å bestemme hardheten presses en kule, diamantkjegle eller pyramide inn i metallet. Hardhetsverdien settes av diameteren på avtrykket eller av dybden av innrykk av objektet. Sterkere metall er mindre deformert, og dybden på avtrykket blir mindre.

Men strekkprøvene testes på strekkmaskiner med en belastning som gradvis øker under strekk. Standarden kan ha en sirkel eller en firkant i tverrsnitt. For å teste metallet til å tåle støtbelastninger, utføres støtprøver. Et snitt gjøres i midten av en spesiallaget prøve og plasseres på motsatt side av slagapparatet. Ødeleggelse må skje der det svake punktet er. Ved testing av metaller for styrke undersøkes materialets struktur ved røntgen, ultralyd og ved hjelp av kraftige mikroskoper, og kjemisk etsing brukes også.

Teknologisk inkluderer det meste enkle utsikter tester for destruksjon, plastisitet, smiing, sveising. Ekstrusjonstesten gjør det mulig å fastslå om platematerialet er i stand til å kaldformes. Ved hjelp av en ball presses et hull ut i metallet til den første sprekken kommer. Dybden av gropen før utseendet av brudd vil karakterisere plastisiteten til materialet. Bøyetesten gjør det mulig å bestemme evnen til et platemateriale til å akseptere ønsket form. Denne testen brukes til å vurdere kvaliteten på sveiser ved sveising. For å vurdere kvaliteten på ledningen brukes en knekktest. Rør testes for utflating og bøyning.

Mekaniske egenskaper til metaller og legeringer

Metall inkluderer følgende:

  1. Styrke. Det ligger i et materiales evne til å motstå ødeleggelse under påvirkning av ytre krefter. Typen styrke avhenger av hvordan ytre krefter virker. Det er delt inn i: kompresjon, spenning, torsjon, bøying, kryp, tretthet.
  2. Plast. Dette er evnen til metaller og deres legeringer til å endre form under påvirkning av en last uten å bli ødelagt, og til å beholde den etter slutten av støtet. Duktiliteten til et metallmateriale bestemmes når det strekkes. Jo mer forlengelse som oppstår, mens tverrsnittet reduseres, jo mer duktilt er metallet. Materialer med god duktilitet behandles perfekt av trykk: smiing, pressing. Plastisitet er preget av to verdier: relativ sammentrekning og forlengelse.
  3. Hardhet. Denne kvaliteten på metallet ligger i evnen til å motstå penetrering av et fremmedlegeme inn i det, som har en større hardhet, og ikke motta gjenværende deformasjoner. Slitestyrke og styrke er hovedegenskapene til metaller og legeringer, som er nært knyttet til hardhet. Materialer med slike egenskaper brukes til fremstilling av verktøy som brukes til metallbearbeiding: kuttere, filer, bor, kraner. Ofte er det hardheten til materialet som bestemmer slitestyrken. Så hardt stål slites mindre under drift enn mykere kvaliteter.
  4. slagstyrke. Egenheten til legeringer og metaller for å motstå påvirkning av belastninger ledsaget av støt. Dette er en av viktige funksjoner materialet som delene som opplever støtbelastning er laget av under driften av maskinen: hjulaksler, veivaksler.
  5. Utmattelse. Dette er tilstanden til metallet, som er under konstant stress. Utmatting av metallmaterialet oppstår gradvis og kan føre til ødeleggelse av produktet. Metallers evne til å motstå brudd fra tretthet kalles utholdenhet. Denne egenskapen avhenger av legeringens eller metallets natur, overflatens tilstand, behandlingens natur og arbeidsforholdene.

Styrkeklasser og deres betegnelser

Reguleringsdokumenter om de mekaniske egenskapene til festemidler introduserte konseptet med metallstyrkeklasse og etablerte et betegnelsessystem. Hver styrkeklasse er angitt med to tall, mellom hvilke en prikk er plassert. Det første tallet betyr strekkfastheten, redusert med 100 ganger. For eksempel betyr styrkeklasse 5.6 at strekkfastheten vil være 500. Det andre tallet økes med 10 ganger - dette er forholdet til strekkfastheten, uttrykt i prosent (500x0,6 \u003d 300), dvs. 30% er minimum flytegrense for strekkfastheten for strekking. Alle produkter som brukes til festemidler er klassifisert etter tiltenkt bruk, form, brukt materiale, styrkeklasse og belegg. I henhold til tiltenkt bruk er de:

  • Delt. De brukes til landbruksmaskiner.
  • Møbler. De brukes i konstruksjon og møbelproduksjon.
  • Vei. De er festet til metallkonstruksjoner.
  • Engineering. De brukes i maskinbyggingsindustrien og instrumentproduksjon.

De mekaniske egenskapene til festemidler avhenger av stålet de er laget av og kvaliteten på behandlingen.

Spesifikk styrke

Den spesifikke styrken til materialet (formelen nedenfor) er preget av forholdet mellom strekkfastheten og tettheten til metallet. Denne verdien viser styrken til strukturen for en gitt vekt. Det er av størst betydning for industrier som fly, rakett og romfartøy.

Når det gjelder spesifikk styrke, er titanlegeringer den sterkeste av alle tekniske materialer som brukes. to ganger den spesifikke styrken til metaller relatert til legert stål. De korroderer ikke i luft, i sure og alkaliske miljøer, er ikke redde for sjøvann og har god varmebestandighet. Ved høye temperaturer er deres styrke høyere enn legeringer med magnesium og aluminium. På grunn av disse egenskapene øker deres bruk som et strukturelt materiale stadig og er mye brukt i maskinteknikk. Feil titanlegeringer ligger i deres lave bearbeidbarhet. Det har med fysisk og å gjøre kjemiske egenskaper materiale og spesiell legeringsstruktur.

Over er en tabell over den spesifikke styrken til metaller.

Bruk av plastisitet og styrke av metaller

Høyt viktige egenskaper metall er duktilitet og styrke. Disse egenskapene er direkte avhengige av hverandre. De lar ikke metallet endre form og forhindrer makroskopisk ødeleggelse når det utsettes for ytre og indre krefter.

Metaller med høy duktilitet, under påvirkning av belastningen, ødelegges gradvis. Til å begynne med har de en bøy, og først da begynner den gradvis å kollapse. Duktile metaller endrer lett form, så de er mye brukt til fremstilling av bilkarosserier. Styrken og duktiliteten til metaller avhenger av hvordan kreftene som påføres det rettes og i hvilken retning valsingen ble utført under fremstillingen av materialet. Det er fastslått at metallkrystaller under valsing forlenges i sin retning mer enn i tverrretningen. For stålplater er styrke og duktilitet mye større i valseretningen. I tverrretningen reduseres styrken med 30% og plastisiteten med 50%; disse tallene er enda lavere i tykkelsen på arket. For eksempel kan utseendet til et brudd på en stålplate under sveising forklares av parallelliteten til sveisens akse og rulleretningen. I henhold til plastisiteten og styrken til materialet er det etablert muligheten for å bruke det til fremstilling av ulike deler av maskiner, strukturer, verktøy og enheter.

Normativ og designmotstand av metall

En av hovedparametrene som karakteriserer motstanden til metaller mot virkningene av kraft er den normative motstanden. Den er satt i henhold til designstandarder. Designmotstanden oppnås ved å dele den normative med passende sikkerhetsfaktor for dette materialet. I noen tilfeller blir også koeffisienten for driftsforhold for strukturer tatt i betraktning. I beregninger av praktisk betydning brukes hovedsakelig den beregnede motstanden til metallet.

Måter å øke styrken til metall

Det er flere måter å øke styrken til metaller og legeringer på:

  • Fremstilling av legeringer og metaller som har en defektfri struktur. Det er utvikling for fremstilling av værhår (whiskers) flere titalls ganger høyere enn styrken til vanlige metaller.
  • Oppnå volumetrisk og overflateherding kunstig. Når metall bearbeides ved trykk (smiing, trekking, valsing, pressing), dannes det volumherding, og rifling og strøing gir overflateherding.
  • Skapelse ved hjelp av elementer fra det periodiske systemet.
  • Rensing av metall fra urenheter som er tilstede i det. Som et resultat blir dens mekaniske egenskaper forbedret, spredningen av sprekker reduseres betydelig.
  • Eliminering av ruhet fra overflaten av deler.
  • Titanlegeringer, hvis egenvekt overstiger aluminium med omtrent 70 %, er 4 ganger sterkere, og derfor er legeringer som inneholder titan mer lønnsomme å bruke for flykonstruksjon, når det gjelder spesifikk styrke.
  • Mange aluminiumslegeringer overskrider den spesifikke styrken til stål som inneholder karbon. Aluminiumslegeringer har høy duktilitet, korrosjonsbestandighet, behandles utmerket ved trykk og skjæring.
  • Plast har høyere spesifikk styrke enn metaller. Men på grunn av utilstrekkelig stivhet, mekanisk styrke, aldring, økt sprøhet og lav varmebestandighet, er tekstolitter og getinaks begrenset i bruk, spesielt i store strukturer.
  • Det er fastslått at når det gjelder korrosjonsbestandighet og spesifikk styrke, er jernholdige, ikke-jernholdige metaller og mange av deres legeringer dårligere enn glassarmert plast.

De mekaniske egenskapene til metaller er den viktigste faktoren for deres bruk i praktiske behov. Når du designer en form for struktur, del eller maskin og velger et materiale, sørg for å vurdere alle de mekaniske egenskapene den har.

Mekanisk testing av metaller. Styrke, bestemmelse av styrken til metallet.

Valget av metall for fremstilling av maskindeler og strukturer bestemmes av design, operasjonelle, teknologiske og økonomiske krav.

Metallet må ha nødvendig styrke, evne til å deformere, oppfylle driftsbetingelsene (korrosjonsmotstand, termisk og elektrisk ledningsevne, etc.) og ha en minimumskostnad.

Styrke er hovedkravet for ethvert metall som brukes til fremstilling av maskindeler og metallkonstruksjoner.

Styrke er et materiales evne til å motstå ytre belastninger uten å gå i stykker. Styrkemålet er belastningen som hver kvadratmillimeter (eller centimeter) av delen av delen tåler.

Styrken til metallet bestemmes ved å strekke prøver av en viss form og størrelse på en testmaskin. Når den strekkes, reduseres tverrsnittsarealet til prøven, prøven blir tynnere og lengden øker. På et tidspunkt stopper strekkingen av prøven langs hele lengden og skjer bare på ett sted, den såkalte nakken dannes. Etter en tid bryter prøven på stedet for "nakke"-formasjonen.

Strekkprosessen fortsetter på denne måten bare for viskøse materialer, for sprø (hardt stål, støpejern) bryter prøven med en liten forlengelse og uten dannelse av en "hals".

Når du deler den maksimale belastningen som prøven tålte før brudd (belastningen måles av en spesiell enhet - en kraftmåler som er inkludert i utformingen av testmaskinen), med tverrsnittsarealet før strekking, er hovedkarakteristikken til metallet oppnådd, kalt strekkfastheten (σ in).

Designeren trenger å kjenne strekkstyrken til hvert metall for å bestemme dimensjonene til delen, teknologen - for å tildele behandlingsmoduser.

Ved forhøyede temperaturer utføres kortvarige strekktester på konvensjonelle testmaskiner, kun en ovn (vanligvis en elektrisk muffe) er bygget inn i maskinen for å varme opp prøven. Ovnen er montert på maskinrammen slik at muffelens akse faller sammen med maskinens akse. Prøven som skal testes plasseres inne i ovnen. For jevn oppvarming må ovnen være 2-4 ganger lengre enn prøven, og derfor er det umulig å fikse den direkte i maskinens grep. Prøven er festet i spesielle varmebestandige stålforlengelser, som igjen er festet til maskingrepene.

For å oppnå stabile resultater må prøven holdes ved testtemperaturen i 30 minutter. Verdien av strekkfastheten til det oppvarmede metallet påvirkes betydelig av strekkhastigheten: jo høyere hastighet, jo større er verdien av strekkfastheten. Derfor, for en korrekt vurdering av varmebestandigheten til stål, bør varigheten av strekktesten være 15-20 minutter.

Styrke er et metalls evne til å motstå ødeleggelse under påvirkning av ytre belastninger. Verdien av metall som ingeniørmateriale, sammen med andre egenskaper, bestemmes av styrke.

Styrkeverdien indikerer hvor mye kraft som trengs for å overvinne den indre bindingen mellom molekyler.

Testing av metaller for strekkfasthet utføres på spesielle maskiner med ulik kapasitet. Disse maskinene består av en lastemekanisme som genererer en kraft, strekker testprøven og indikerer mengden kraft som påføres prøven. Mekanismer er mekanisk og hydraulisk handling.

Kraften til maskinene er forskjellig og når 50 tonn. 7 viser a maskinens anordning, bestående av en ramme 2 og klemmer 4, med hvilke testprøvene 3 er festet.

Den øvre klemmen er ubevegelig festet i rammen, og den nedre klemmen senkes sakte under testing ved hjelp av en spesiell mekanisme, som strekker prøven.




Ris. 7. Strekktesting av metaller:

a - en enhet for testing av metaller for spenning; b - prøver for strekktesting: I - rund, II - flat

Belastningen som overføres under testing på prøven kan bestemmes av posisjonen til pilen til enheten på måleskalaen 1.

Prøver bør alltid testes under de samme forholdene slik at resultatene kan sammenlignes. Derfor etablerer de relevante standardene visse størrelser på testprøver.

Standardprøvene for strekktesting er prøver av runde og flate seksjoner, vist i fig. 7b.

Flate prøver brukes ved testing av ark, strimmelmateriale etc., og dersom metallprofilen tillater det, lages runde prøver.

Ultimativ styrke (σ b) er den største spenningen et materiale kan oppleve før det ødelegges; strekkfastheten til metallet er lik forholdet mellom maksimal belastning ved testing av prøven for brudd til prøvens opprinnelige tverrsnittsareal, dvs.

σ b = P b / F 0 ,

hvor R b - den høyeste belastningen før prøvebruddet, kgf;

F 0 - det opprinnelige tverrsnittsarealet til prøven, mm 2.

For sikker drift av maskiner og strukturer er det nødvendig at spenningene i materialet under drift ikke overskrider den etablerte grensen for proporsjonalitet, det vil si den høyeste spenningen der deformasjoner ikke forårsakes.

Strekkfasthet for noen metaller i en strekktest, kgf / mm 2:

Ledelse 1.8

Aluminium 8