Blerja e apartamenteve 

Vetitë mekanike të metaleve dhe metodat për përcaktimin e tyre. Testimi i materialeve dhe nyjeve të salduara Prova e rezistencës së çelikut

Ligji i Hukut

Siç dihet, metale dhe lidhje të ndryshme kanë veti të ndryshme mekanike dhe teknologjike, të cilat paracaktojnë cilësinë e pjesëve të makinës, si dhe përpunueshmërinë e metaleve. Këto veti të metalit zbulohen nga testet e duhura për tension, ngjeshje, përkulje, fortësi, etj.

Prova e tërheqjes. Për të përcaktuar forcën e metalit në tërheqje, bëhet një mostër 1 dhe instalohet në kapëset (ose dorezat) 2 të makinës së testimit të tërheqjes. Për këto qëllime, më së shpeshti përdoren makina me një sistem transmetimi hidraulik ose me një sistem me vidë.

Forca e tërheqjes F (Fig. 51) krijon sforcim në kampionin e provës dhe e bën atë të zgjatet. Kur stresi tejkalon forcën e mostrës, ajo do të thyhet.

Oriz. 51

Rezultatet e testit zakonisht paraqiten në formën e një diagrami. Ngarkesa F vizatohet përgjatë boshtit të abshisës, zgjatimi absolut?l vizatohet përgjatë boshtit të ordinatave.

Nga diagrami shihet se në fillim kampioni zgjatet në raport me ngarkesën. Seksioni i drejtë OA korrespondon me deformime të kthyeshme, elastike. Gjatë shkarkimit, kampioni merr dimensionet e tij origjinale (ky proces përshkruhet nga i njëjti seksion i drejtë i kurbës). Seksioni i lakuar AC korrespondon me deformime plastike të pakthyeshme. Gjatë shkarkimit (vijë e drejtë CB e ndërprerë), kampioni nuk kthehet në dimensionet e tij fillestare dhe ruan disa deformime të mbetura.

Nga pika C, ekzemplari zgjatet pa rritur ngarkesën. Seksioni horizontal i diagramit CM quhet pllaja e rendimentit. Stresi në të cilin sforcimi rritet pa rritur ngarkesën quhet forca e rrjedhshmërisë.

Studimet tregojnë se rrjedhshmëria shoqërohet me zhvendosje të rëndësishme të ndërsjella të kristaleve, si rezultat i të cilave shfaqen vija në sipërfaqen e kampionit që janë të prirura nga boshti i kampionit në një kënd prej 45°. Pasi ka kaluar një gjendje rrjedhshmërie, materiali përsëri fiton aftësinë për t'i rezistuar shtrirjes (forcohet) dhe diagrami përtej pikës M ngrihet lart, megjithëse shumë më butësisht se më parë. Në pikën D, stresi i kampionit arrin vlerën e tij maksimale dhe një ngushtim i mprehtë lokal, i ashtuquajturi qafa, shfaqet në mostër. Zona e prerjes tërthore të qafës zvogëlohet me shpejtësi dhe, si rezultat, mostra thyhet, gjë që korrespondon me pozicionin e pikës K në diagram.

F D - ngarkesa në të cilën, pas një periudhe të caktuar kohore, ndodh shkatërrimi i kampionit të shtrirë, N (kgf); S është zona e prerjes kryq të kampionit në pozicionin fillestar, m 2 (mm 2).

Zakonisht, gjatë testimit të metaleve dhe lidhjeve të ndryshme për tension, përcaktohet zgjatimi relativ e - raporti i rritjes së gjatësisë së kampionit ndaj këputjes me gjatësinë fillestare të kampionit. A përcaktohet nga formula? \u003d?l / l 0 -100,

ku: ? - shtrirje relative;

L \u003d l 1 - I 0 - zgjatim absolut; l 0 - gjatësia fillestare e mostrës; l 1 - gjatësia e mostrës pas testimit. Eksperimentalisht u vërtetua se stresi në material gjatë deformimit elastik rritet në përpjesëtim me zgjatjen relative të kampionit. Kjo varësi quhet ligji i Guk.

Për shtrirjen e njëanshme (gjatësore), ligji i Hooke ka formën o \u003d E-?,

ku: o \u003d F / s - stresi normal; F - forca tërheqëse; s - zona e seksionit kryq;

shtrirje relative;

E është një vlerë konstante në varësi të materialit të shufrës.

Shënim. Në sistemin SI, njësia e stresit është Pascal - sforcimi i shkaktuar nga një forcë prej 1 njuton (N), e shpërndarë në mënyrë uniforme mbi një sipërfaqe normale me të me një sipërfaqe prej 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.

Për shkak të faktit se njësia e stresit Pascal është shumë e vogël, është e nevojshme të përdoret një njësi më e madhe - megapaskal 1 MPa = 10 6 Pa.

Standardi Shtetëror lejon përdorimin e njësisë Newton për milimetër katror (N / mm 2). Vlerat numerike të sforcimeve, të shprehura në N / mm 2 dhe në MPa, janë të njëjta. Njësia N / mm 2 është gjithashtu e përshtatshme sepse dimensionet në vizatime janë në milimetra.

Faktori i proporcionalitetit E quhet moduli i tërheqjes ose moduli i Young. Cili është kuptimi fizik i modulit të elasticitetit? Le të kthehemi te diagrami tërheqës i kampionit (shih Fig. 51, II). Moduli i elasticitetit mbi të është në përpjesëtim me tangjenten e këndit të prirjes a me boshtin e abshisave. Kjo do të thotë se sa më e pjerrët të jetë vija e drejtë OA, aq më i fortë është materiali dhe aq më shumë rezistencë ushtron ndaj deformimeve elastike.

Për të karakterizuar një metal, është e rëndësishme të njohim jo vetëm zgjatjen relative, por edhe ngushtimin relativ të zonës së prerjes tërthore, gjë që bën të mundur edhe karakterizimin e plasticitetit të materialit.

Natyrisht, kur kampioni shtrihet, zona e prerjes tërthore zvogëlohet. Në pikën e pushimit, do të jetë më e vogla. Ngushtimi relativ përcaktohet nga formula? = (S 0 - S 1) / S 0 100%,

ku: ? - ngushtimi relativ;

S 0 - zona e seksionit kryq të kampionit para testimit; S 1 - zona e seksionit kryq të kampionit në pikën e këputjes (në qafë).

Sa më i madh të jetë zgjatimi dhe ngushtimi relativ i seksionit kryq të kampionit, aq më plastik është materiali.

Përveç tre karakteristikave të konsideruara të vetive mekanike të metaleve: qëndrueshmëria në tërheqje (o pch), zgjatja relative (e) dhe ngushtimi relativ (?), është e mundur të përcaktohet, duke përdorur diagramin e regjistruar në makinë, kufiri elastik. (o y) dhe forca e rrjedhjes (o m),

Testi i kompresimit. Për testimin e metaleve për shtypje (Fig. 53), më së shpeshti përdoren presat në të cilat forca e shtypjes formohet duke rritur presionin hidraulik. Kur një mostër e një materiali plastik, si çeliku i butë (Fig. 53, I), ngjeshet, dimensionet e tij tërthore rriten, ndërsa gjatësia zvogëlohet ndjeshëm. Në këtë rast, nuk ka shkelje të integritetit të mostrës (Fig. 54). Nga diagrami i ngjeshjes (Fig. 53, II) shihet se në fazën fillestare të ngarkimit, deformimi rritet në raport me ngarkesën, pastaj deformimi rritet ndjeshëm me një rritje të lehtë të ngarkesës, pastaj rritja e deformimi ngadalësohet gradualisht për shkak të rritjes së seksionit kryq të kampionit.


Oriz. 52


Oriz. 53

Mostrat e bëra nga materiale të brishta shkatërrohen nën shtypje (Fig. 54, III). Për shembull, një shufër prej gize, kur arrihet ngarkesa e thyerjes, ndahet në pjesë që lëvizin në lidhje me njëra-tjetrën përgjatë platformave të zhdrejtë (Fig. 53, III).

Oriz. 54

Për ngjeshjen është plotësisht i zbatueshëm ligji i Hooke, sipas të cilit materialet i rezistojnë ngjeshjes në proporcion me forcën e aplikuar deri në kufirin elastik. Moduli i shtypjes për shumicën e materialeve është i barabartë me modulin e tërheqjes. Përjashtim bëjnë vetëm disa materiale të brishtë - betoni, tulla, etj. Analogjia në natyrën e sforcimit të shtypjes me sforcimin në tërheqje bën të mundur që këto procese të përshkruhen me të njëjtat ekuacione matematikore.

Testi i përkuljes. Gjatë testimit për përkulje, kampioni (trari) vendoset me skajet e tij në dy mbështetëse dhe ngarkohet në mes (Fig. 55). Rezistenca e materialit ndaj përkuljes gjykohet nga madhësia e devijimit të kampionit.


Oriz. 55

Le të imagjinojmë tani fijet gjatësore imagjinare në një rreze. Kur përkulja deformohet, fijet e njërës zonë janë të ngjeshura, ndërsa tjetra shtrihet (Fig. 55, II).

Midis zonave të ngjeshjes dhe tensionit ekziston një shtresë neutrale, fijet e së cilës nuk i nënshtrohen deformimit, domethënë gjatësia e tyre nuk ndryshon. Nga fig. 55 tregon se sa më shumë fibra të jenë të vendosura nga shtresa neutrale, aq më i madh është deformimi që ato përjetojnë. Kështu, mund të konkludojmë se kur përkulen në seksionet kryq të rrezes nën veprimin e forcave të brendshme, lindin strese normale shtypëse dhe tërheqëse, madhësia e të cilave varet nga pozicioni i pikave të konsideruara në seksion. Është zakon të shënohen streset më të larta: në zonën e ngjeshjes - ? max, në zonën e shtrirjes - ? m ah. Në pikat e vendosura në boshtin neutral, sforcimet janë zero. Sforcimet normale që dalin në pikat e seksionit kryq të lartësive të ndryshme rriten në raport me distancën nga shtresa neutrale dhe a mund të llogariten me formulën? = (E z) / p,

ku: ? - streset normale;

z është distanca nga fibra me interes për ne në shtresën neutrale; E - moduli i elasticitetit; p është rrezja e lakimit të shtresës neutrale.

Prova e prerjes. Gjatë testimit për prerje (Fig. 56), një mostër metalike 3, me formë cilindrike, futet në vrimën e pajisjes, e cila është një pirun 1 dhe disku 2. Makina e nxjerr diskun nga piruni, si si rezultat i së cilës pjesa e mesme e kampionit lëviz në raport me pjesët e saj ekstreme. Zona e punës S (zona e prerjes) është e barabartë me dyfishin e sipërfaqes së prerjes tërthore të kampionit, pasi prerja ndodh njëkohësisht në dy plane.

Oriz. 56

Gjatë prerjes, të gjitha pikat e seksioneve të deformueshme, të kufizuara nga rrafshet e forcave që veprojnë, zhvendosen me distanca të barabarta, domethënë, materiali në këto pika përjeton të njëjtin deformim. Kjo do të thotë se në të gjitha pikat e seksionit do të ketë të njëjtat sforcime efektive.

Vlera e stresit përcaktohet duke pjesëtuar F rezultante të forcave të brendshme (tërthore) me sipërfaqen e prerjes tërthore të shufrës S. Meqenëse vektori i stresit ndodhet në rrafshin e seksionit, në të ndodh stresi prerës, i përcaktuar sipas formulës r cf = F / 2S, ku: r cf është prerja e vlerës së stresit;

F - forca rezultante;

S është zona kryq seksionale e kampionit. Një prerje është një thyerje që rezulton nga prerja e një pjese të materialit në raport me një tjetër, e cila ndodh nën veprimin e sforcimeve prerëse. Për deformimin e prerjes vlen ligji i Hukut: në zonën elastike, sforcimet janë drejtpërdrejt proporcionale me deformimet relative. Koeficienti i proporcionalitetit është vlera e modulit të elasticitetit në prerje G. Prerja relative (këndi i prerjes) shënohet y. Kështu, ligji i Hukut për deformimin e prerjes ka formën t = Gg, ku: r = F/S - sforcim prerës; F - forca tangjenciale; S është zona e shtresave prerëse; y - këndi i zhvendosjes;

G është moduli i prerjes në varësi të materialit të trupit.

Testi i përdredhjes. Gjatë testimit të mostrave për rrotullim, njëri skaj i tubit 2 fiksohet 1, tjetri rrotullohet duke përdorur levën 3 (Fig. 57). Përdredhja karakterizohet nga rrotullimi i ndërsjellë i seksioneve tërthore të shufrës, boshtit, tubit nën ndikimin e momenteve (çifteve të forcave) që veprojnë në këto seksione. Nëse gjeneratat drejtvizore aplikohen në sipërfaqen e shufrës përpara aplikimit të forcave rrotulluese (Fig. 57, I), atëherë pas përdredhjes këto gjeneratorë marrin formën e vijave spirale dhe çdo seksion kryq rrotullohet përmes një këndi të caktuar në lidhje me fqinje (shih Fig. 57, II). Kjo do të thotë se deformimi i prerjes ndodh në çdo seksion dhe lindin sforcime prerëse. A përcaktohet shkalla e zhvendosjes së materialit gjatë përdredhjes nga këndet e kthesës? dhe zhvendos ju. Vlera absolute e rrotullimit përcaktohet nga këndi i kthesës së seksionit të konsideruar në lidhje me seksionin fiks. Këndi më i madh i kthesës merret në distancën më të madhe nga fundi i fiksuar i shufrës.


Oriz. 57

Raporti i këndit të rrotullimit? në gjatësinë e seksionit I, i nënshtruar përdredhjes, quhet këndi relativ i kthesës Q = ? /Z,

ku: Q - këndi relativ i kthesës;

këndi i kthesës;

Testi i fortësisë. Gjatë përcaktimit të fortësisë së materialeve në praktikën fabrike dhe laboratorike, përdoren dy metoda: metoda Brinell dhe metoda Rockwell.

Metoda Brinell. Kjo metodë bazohet në faktin se gjatë matjes së fortësisë së metaleve, një top çeliku 1 me diametër 2.5; 5 ose 10 mm shtypet në sipërfaqen e kampionit të provës 2 me një ngarkesë të caktuar 3 nga 625 N deri në 30 kN (62,5 deri në 3000 kgf). Pas heqjes së ngarkesës, matet diametri d i gjurmës që mbetet në sipërfaqen e kampionit (Fig. 58), i cili sa më i vogël, aq më i fortë është metali.

Oriz. 58

Shënim. Topi i çelikut duhet të jetë prej çeliku të trajtuar me nxehtësi me një fortësi prej të paktën HB850. Vrazhdësia e sipërfaqes Rz nuk është më e ulët se parametri 0.100 sipas GOST 2789-73. Sipërfaqja e topit duhet të jetë pa defekte të dukshme me një lupë me zmadhim 5x.

Numri i fortësisë Brinell llogaritet me formulë

D - diametri i topit, mm;

d - diametri i gjurmës, mm.

Një tabelë e veçantë (GOST 9012-59) bën të mundur përcaktimin e fortësisë së metaleve më të zakonshme.

Duhet të theksohet se ekziston një lidhje midis fortësisë së Brinell-it të çelikut HB dhe forcës së tij në tërheqje o p për stilet konvencionale të karbonit, e shprehur me formulën o p = 0,36 HB.

Prandaj, duke ditur fortësinë e çelikut sipas Brinell, është e mundur të llogaritet qëndrueshmëria në tërheqje.

Kjo formulë ka një rëndësi të madhe praktike. Metoda Brinell zakonisht përcakton fortësinë e çeliqeve jo të ngurtësuar, gize dhe metaleve me ngjyra. Fortësia e çeliqeve të ngurtësuar matet duke përdorur një testues Rockwell.

Metoda Rockwell. Kur matni fortësinë e metaleve duke përdorur këtë metodë, një majë e tipit standard (kon diamanti për metalet e forta ose një top çeliku për ato më të buta) shtypet në kampionin e provës nën veprimin e dy ngarkesave të aplikuara në mënyrë sekuenciale: paraprake (F 0) 100 N (10 kgf) dhe përfundimtare (F 1) 1000 N (100 kgf) - për topin dhe 1500 N (150 kgf) - për konin e diamantit.

Nën veprimin e një parangarkimi, koni depërton në metal në një thellësi h 0 (Fig. 59, I); kur shtohet në ngarkesën kryesore paraprake, thellësia e gjurmës rritet në h (Fig. 59, II) dhe pas heqjes së ngarkesës kryesore mbetet e barabartë me h 1 (Fig. 59, III).


Oriz. 59

Thellësia e gjurmës h = h 1 - h 0 e marrë për shkak të ngarkesës kryesore F 1 karakterizon fortësinë e Rockwell. Provat Rockwell kryhen me instrumente speciale të pajisura me një tregues që tregon numrin e fortësisë menjëherë pas përfundimit të provës.

Treguesi ka dy shkallë: e zezë (C) për testimin me një kon diamanti dhe e kuqe (B) për testimin me top.

Fortësia e Rockwell matet në njësi konvencionale.

Një shembull i përcaktimit të fortësisë Rockwell: HRC50 (ngurtësia 50 në shkallën C).

Përcaktimi i fortësisë me skedarë të kalibruar. Fortësia HRC mund të përcaktohet duke përdorur një seri skedarësh të trajtuar me nxehtësi me fortësi të ndryshme të prerjes. Në mënyrë tipike, intervali i nivelit varion nga 3 në 5 njësi HRC. Kalibrimi i skedarëve kryhet sipas pllakave të referencës, ngurtësia e të cilave përcaktohet saktësisht paraprakisht në pajisje.

Fortësia e pjesës në provë përcaktohet nga dy skedarë me një interval minimal në fortësi, njëra prej të cilave mund të rrëshqasë vetëm mbi pjesën, dhe e dyta mund ta gërvisht pak atë. Nëse një skedar me HRC62 gërvisht metalin dhe me HRC59 rrëshqet vetëm mbi sipërfaqen e pjesës, atëherë fortësia është HRC60-61.

Në praktikë, kjo metodë përdoret për të përcaktuar fortësinë e veglave (prerëse, prerëse, etj.), fortësia e të cilave është e vështirë të matet në ndonjë mënyrë tjetër.

Ekzistojnë metoda të tjera për përcaktimin e fortësisë (metoda Vickers, metoda elektromagnetike etj.), të cilat nuk janë marrë në konsideratë në këtë libër.


VETITË MEKANIKE TË METALEVE DHE METODAT PËR PËRCAKTIMIN E TYRE

Prezantimi

Vetitë mekanike përcaktojnë aftësinë e metaleve për t'i rezistuar efekteve të forcave të jashtme (ngarkesave). Ato varen nga përbërja kimike e metaleve, struktura e tyre, natyra e përpunimit teknologjik dhe faktorë të tjerë. Duke ditur vetitë mekanike të metaleve, mund të gjykohet sjellja e metalit gjatë përpunimit dhe gjatë funksionimit të makinave dhe mekanizmave.

Vetitë kryesore mekanike të metaleve përfshijnë forcën, duktilitetin, fortësinë dhe forcën e goditjes.

Forca - aftësia e një metali për të mos u shembur nën veprimin e forcave të jashtme të aplikuara në të.

Plasticiteti - aftësia e një metali për të marrë një ndryshim të mbetur në formë dhe madhësi pa shkatërrim.

Fortësia - aftësia e një metali për t'i rezistuar presionit në të nga një trup tjetër, më i fortë.

Forca e goditjes - shkalla e rezistencës së një metali ndaj shkatërrimit nën ngarkimin e goditjes.

Vetitë mekanike përcaktohen duke kryer testim mekanik.

1. Prova e tërheqjes

Këto teste përcaktojnë karakteristika të tilla si kufijtë e proporcionalitetit, elasticitetit, forcës dhe duktilitetit të metaleve. Për provat e tërheqjes, përdoren mostra të rrumbullakëta dhe të sheshta (Figura 2.1, a, b), forma dhe dimensionet e të cilave përcaktohen nga standardi. Mostrat cilindrike me diametër d 0 = 10 mm, me gjatësi të llogaritur l 0 = 10d 0, quhen normale, dhe mostrat me gjatësi l 0 = 5d 0 janë të shkurtra. Në një provë tërheqëse, kampioni shtrihet nën veprimin e një ngarkese gradualisht në rritje dhe çohet në dështim.

Makinat tërheqëse janë të pajisura me një pajisje të posaçme vetëregjistruese që tërheq automatikisht një kurbë deformimi të quajtur një diagram shtrirjeje. Diagrami i tensionit në koordinatat "ngarkesa P - zgjatje? l" pasqyron zonat dhe pikat karakteristike që ju lejojnë të përcaktoni një numër të vetive të metaleve dhe lidhjeve (Figura 2.1). Në zonën 0 - Rpc zgjatja e kampionit rritet në raport të drejtë me rritjen e ngarkesës. Me një rritje të ngarkesës mbi R pts, në seksionin R pts - P kontroll, proporcionaliteti i drejtpërdrejtë cenohet, por deformimi mbetet elastik (i kthyeshëm). Në zonën mbi pikën P vpr, ndodhin deformime të dukshme të mbetura dhe kurba e shtrirjes devijon ndjeshëm nga një vijë e drejtë. Nën ngarkesën P t, shfaqet një seksion horizontal i diagramit - platforma e rendimentit T-T 1, e cila vërehet kryesisht në pjesët e bëra prej çeliku me karbon të ulët. Nuk ka pllajë rendimenti në kthesat e tensionit të metaleve të brishtë. Mbi pikën P t, ngarkesa rritet në pikën A, që korrespondon me ngarkesën maksimale P në, pas së cilës ajo fillon të bjerë, e shoqëruar me formimin e rrallimit lokal të kampionit (qafës). Pastaj ngarkesa bie në pikën B, ku ndodh shkatërrimi i kampionit. Me formimin e një qafe, shkatërrohen vetëm metalet duktile.

a, b - mostra standarde për testimin e tërheqjes;

c - diagrami i tërheqjes së një kampioni të bërë nga materiali plastik

Figura 2.1 - Prova e tërheqjes

Forcat që korrespondojnë me pikat kryesore të diagramit të tensionit bëjnë të mundur përcaktimin e karakteristikave të forcës, të shprehura në megapaskale, MPa, sipas formulës.

ku y i - stresi, MPa;

P i - pika përkatëse e diagramit të tensionit, N;

F 0 - zona e seksionit kryq të kampionit para testimit, mm 2.

Kufiri i proporcionalitetit në pc është sforcimi maksimal deri në të cilin ruhet proporcionaliteti i drejtpërdrejtë midis stresit dhe sforcimit:

ku P c - tension që korrespondon me kufirin e proporcionalitetit, N.

Kufiri elastik y upr është stresi në të cilin deformimet plastike për herë të parë arrijnë një vlerë të caktuar të vogël, e karakterizuar nga një tolerancë e caktuar (zakonisht 0.05%):

ku kontrolli P është sforcimi që korrespondon me kufirin elastik, N.

Forca fizike e rendimentit y t është sforcimi, duke filluar nga i cili deformimi i kampionit ndodh pothuajse pa një rritje të mëtejshme të ngarkesës:

ku P t është sforcimi që korrespondon me forcën e rrjedhjes, N.

Nëse në diagramin e tërheqjes së një materiali të caktuar nuk ka pikë kthimi, atëherë përcaktohet forca e kushtëzuar e rrjedhjes y 0,2 - stresi që shkakton deformim plastik të barabartë me 0,2%.

Rezistenca në tërheqje (rezistenca në tërheqje) y in - sforcim i barabartë me raportin e ngarkesës maksimale që i paraprin shkatërrimit të kampionit me zonën e saj origjinale të prerjes tërthore:

ku P in është sforcimi që korrespondon me forcën në tërheqje, N.

Sipas rezultateve të provës së tërheqjes, përcaktohen karakteristikat e duktilitetit të metaleve.

Treguesit e plastikës së metaleve - zgjatja relative dhe ngushtimi relativ - llogariten nga rezultatet e matjeve të mostrës para dhe pas testimit.

Zgjatimi relativ d gjendet si raport i rritjes së gjatësisë së kampionit pas këputjes me gjatësinë fillestare të vlerësuar, të shprehur në përqindje:

ku l k është gjatësia e kampionit pas këputjes, mm;

l 0 - gjatësia e vlerësuar (fillestare) e mostrës, mm.

Ngushtimi relativ w përcaktohet nga raporti i zvogëlimit të zonës së prerjes tërthore të kampionit pas këputjes me zonën fillestare të seksionit kryq të saj, e shprehur në përqindje:

ku F 0 është zona fillestare e seksionit kryq të kampionit;

F deri - zona e seksionit kryq të kampionit në vendin e shkatërrimit.

2. Metodat për përcaktimin e fortësisë

Metoda më e zakonshme për përcaktimin e fortësisë së materialeve metalike është metoda e dhëmbëzimit, në të cilën një trup tjetër më i fortë (majë) shtypet në sipërfaqen e provës nën veprimin e një ngarkese statike konstante. Mbetet një gjurmë në sipërfaqen e materialit, madhësia e së cilës përdoret për të gjykuar ngurtësinë e materialit. Indeksi i fortësisë karakterizon rezistencën e materialit ndaj deformimit plastik, si rregull, i madh, me aplikimin lokal të kontaktit të ngarkesës.

Fortësia përcaktohet në pajisje speciale - testues të fortësisë, të cilat ndryshojnë nga njëri-tjetri në formën, madhësinë dhe materialin e majës së prerë, madhësinë e ngarkesës së aplikuar dhe metodën për përcaktimin e numrit të fortësisë. Meqenëse shtresat sipërfaqësore të metalit testohen për të matur fortësinë, për të marrë rezultatin e duhur, sipërfaqja metalike nuk duhet të ketë defekte të jashtme (çarje, gërvishtje të mëdha, etj.).

Matja e fortësisë së Brinelit. Thelbi i kësaj metode qëndron në faktin se një top çeliku i ngurtësuar me diametër 10, 5 ose 2,5 mm shtypet në sipërfaqen e metalit të testuar, në varësi të trashësisë së mostrës nën veprimin e një ngarkese, e cila është zgjidhet në varësi të fortësisë së pritur të materialit të testuar dhe diametrit të majës sipas formulave: Р = 30D 2 ; P \u003d 10D 2; P \u003d 2.5D 2 (tabela 2.1).

Tabela 2.1 - Zgjedhja e diametrit të topit D dhe ngarkesës P

Material mostër

Fortësia, kgf/mm2

Trashësia e kampionit, mm

Diametri i topit D, mm

P/D2, kgf/mm2

Qëndrueshmëria nën ngarkesë, s

Metalet me ngjyra (çeliku, gize)

Metalet e zeza

Metalet e forta me ngjyra (tunxh, bronz, bakër)

Metalet e buta me ngjyra (kallaj, alumin, etj.)

Mbetet një gjurmë në sipërfaqen e kampionit (Figura 2.2, a), diametri i së cilës përcakton fortësinë. Diametri i gjurmës matet me një xham zmadhues të veçantë me ndarje.

Ngurtësia llogaritet me formulë

ku HB - fortësia Brinell, kgf / mm 2;

F është zona e gjurmës që rezulton, mm 2;

D - diametri i majës, mm;

d - diametri i gjurmës, mm.

Figura 2.2 - Matja e fortësisë me metodat Brinell (a), Rockwell (b), Vickers (c)

Në praktikë, ata përdorin tabela të veçanta që japin një përkthim të diametrit të dhëmbëzimit në një numër fortësie, të shënuar me HB. Për shembull: 120 HB, 350 HB, etj. (H - fortësia, B - sipas Brinell, 120, 350 - numri i ngurtësisë në kgf / mm 2, që korrespondon me 1200 dhe 3500 MPa).

Kjo metodë përdoret kryesisht për matjen e fortësisë së metaleve dhe lidhjeve jo të ngurtësuara: produkteve të petëzuara, farkëtimeve, derdhjeve, etj.

Testuesi i fortësisë Brinell mund të përdoret nëse ngurtësia e materialit nuk kalon 450 kgf / mm 2. Përndryshe, topi do të deformohet, duke rezultuar në gabime në matje. Përveç kësaj, testuesi i fortësisë Brinell nuk është i përshtatshëm për testimin e shtresave të hollë sipërfaqësore dhe ekzemplarëve të seksionit të hollë.

Matja e fortësisë së Rockwell. Matja kryhet duke shtypur një top çeliku me diametër 1.588 mm ose një kon diamanti me një kënd kulmi prej 120 ° në metalin e testuar (shih Figurën 2.2, b). Në kontrast me metodën Brinell, fortësia e Rockwell nuk përcaktohet nga diametri i dhëmbëzimit, por nga thellësia e dhëmbëzimit të majës.

Shtrirja kryhet nën veprimin e dy ngarkesave të aplikuara në mënyrë të njëpasnjëshme - paraprake, të barabarta? 100 N, dhe ngarkesa përfundimtare (gjithsej) e barabartë me 1400, 500 dhe 900 N. Fortësia përcaktohet nga ndryshimi në thellësitë e dhëmbëzimit të printimeve. Materialet e forta (p.sh. çeliku i ngurtësuar) kërkojnë një ngarkesë prej 1500 N, dhe dhëmbëzimi i topit të çelikut me ngarkesë 1000 N përdoret për të përcaktuar fortësinë e çelikut të paforcuar, bronzit, bronzit dhe materialeve të tjera të buta. Thellësia e dhëmbëzimit matet automatikisht dhe ngurtësia pas matjes llogaritet në tre shkallë: A, B, C (tabela 2.2).

Tabela 2.2 - Këshilla dhe ngarkesa për shkallët A, B, C

Fortësia (numri i ngurtësisë) sipas Rockwell tregohet si më poshtë: 90 HRA, 80 HRB, 55 HRC (H - fortësi, P - Rockwell, A, B, C - shkalla e fortësisë, 90, 80, 55 - numri i fortësisë në njësitë konvencionale ).

Përcaktimi i fortësisë Rockwell përdoret gjerësisht, pasi bën të mundur testimin e metaleve të buta dhe të forta pa matje shtesë; madhësia e printimeve është shumë e vogël, kështu që ju mund të provoni pjesët e përfunduara pa i dëmtuar ato.

Matja e fortësisë së Vickers. Kjo metodë ju lejon të matni fortësinë e metaleve dhe lidhjeve të buta dhe shumë të forta. Është i përshtatshëm për testimin e fortësisë së shtresave sipërfaqësore shumë të holla (deri në 0,3 mm të trasha). Në këtë rast, një piramidë diamanti tetraedral me një kënd kulmi prej 136 o shtypet në kampionin e provës (shih Figurën 2.2, c). Në prova të tilla përdoren ngarkesa nga 50 deri në 1200 N. Matja e dhëmbëzimit kryhet përgjatë gjatësisë së diagonales së saj, duke ekzaminuar dhëmbëzimin nën një mikroskop të përfshirë në testuesin e fortësisë. Numri i fortësisë së Vickers, i shënuar HV, gjendet me formulën

d është gjatësia e diagonales së gjurmës, mm.

Në praktikë, numri i fortësisë HV gjendet sipas tabelave të veçanta.

3. Përcaktimi i forcës së goditjes

Përcaktimi i forcës së goditjes kryhet në një testues të veçantë të ndikimit të lavjerrësit (Figura 2.3). Për testim, përdoret një mostër standarde me dhëmbëza, e cila është montuar në mbështetëset e copra. Lavjerrësi me masë të caktuar ngrihet në një lartësi të caktuar H dhe fiksohet, dhe më pas lavjerrësi i lëshuar nga shulja bie, shkatërron kampionin dhe ngrihet përsëri në një lartësi të caktuar h. Goditja aplikohet në anën e kampionit përballë pikës. Për testim, përdoren ekzemplarë prizmatikë me prerje të llojeve të ndryshme: në formë U, në formë V, në formë T (prerje me çarje lodhjeje).

a - skema e testimit; b - mostrat për testim.

Figura 2.3 - Testi i ndikimit

Forca e ndikimit të CS (J / cm 2) vlerësohet nga puna e shpenzuar nga lavjerrësi në shkatërrimin e një kampioni standard të prerë, që lidhet me seksionin kryq të mostrës në nivel:

ku A është puna e shpenzuar për shkatërrimin e kampionit (e përcaktuar nga ndryshimi në energjitë e lavjerrësit para dhe pas goditjes: A 0 - A 1), J;

F - zona e seksionit kryq të kampionit në prerje, cm 2.

Në varësi të llojit të prerjes në mostër, forca e goditjes shënohet me KCU, KCV, KCT (shkronja e tretë është lloji i prerjes).

provë mekanike e vetive metalike

Letërsia

1. Tushinsky, L.I. Metodat e kërkimit të materialeve / L.I. Tushinsky, A.V. Plokhov, A.O. Tokarev, V.N. Sindeev. - M.: Mir, 2004. - 380 f.

2. Lakhtin, Yu.M. Shkenca e materialeve / Yu.M. Lakhtin. - M.: Metalurgji, 1993. - 448 f.

3. Fetisov, G.P. Shkenca e materialeve dhe teknologjia e metaleve / G.P. Fetisov, M.G. Karpman dhe të tjerët - M .: Shkolla e Lartë, 2001. - 622 f.

4. Evstratova, I.I. Shkenca materiale / I.I. Evstratova dhe të tjerët - Rostov-on-Don: Phoenix, 2006. - 268 f.

5. Markova, N.N. Lidhjet hekur-karbon / N.N. Markov. - Shqiponja: OrelGTU, 2006. - 96 f.

6. Ilyina, L.V. Materialet e përdorura në inxhinierinë mekanike: manual referimi / L.V. Ilyina, L.N. Kurdyumov. - Shqiponja: OrelGTU, 2007.

Dokumente të ngjashme

    Përcaktimi i vetive mekanike të materialeve strukturore duke i testuar ato në tension. Metodat për studimin e cilësisë, strukturës dhe vetive të metaleve dhe lidhjeve, përcaktimin e fortësisë së tyre. Trajtimi termik i lidhjeve të aluminit të farkëtuar.

    tutorial, shtuar më 29/01/2011

    Thelbi i testimit statik të materialeve. Mënyrat për t'i realizuar ato. Zbatimi i provave në tërheqje, përdredhje dhe përkulje dhe rëndësia e tyre në praktikën inxhinierike. Matja e fortësisë së materialeve sipas Vickers, sipas metodës Brinell, me metodën Rockwell.

    abstrakt, shtuar më 13.12.2013

    Metoda për përcaktimin e fortësisë sipas Brennel, Rockwell, Vickers. Skema e testimit të fortësisë në mënyra të ndryshme. Kohëzgjatja e ekspozimit të kampionit nën ngarkesë. Metodat kryesore të futjes së majave standarde në sipërfaqen e metalit të testuar.

    punë laboratorike, shtuar 01/12/2010

    Metodat për përcaktimin e fortësisë dhe matjen e dhëmbëzimit, skemat e testimit në mënyra të ndryshme. Rezistenca e një materiali ndaj depërtimit nga një trup më i fortë. Llogaritjet e përcaktimit të fortësisë; shndërrimi i fortësisë Brinell në fortësi Rackwell, Vickers.

    punë laboratorike, shtuar 01/12/2010

    Analiza e sjelljes së materialit gjatë provës në tërheqje të materialit dhe para dështimit. Karakteristikat kryesore mekanike të proporcionalitetit, rrjedhshmërisë, zgjatjes, forcës, elasticitetit dhe plasticitetit të materialeve për industrinë metalurgjike.

    punë laboratorike, shtuar 01/12/2010

    Koncepti i fortësisë. Metoda e dhëmbëzimit të majës së fortë. Matja e fortësisë Brinell, Vickers dhe Rockwell. Matja e mikrofortësisë. Procedura e përzgjedhjes së pajisjeve. Kryerja e testeve të fortësisë mekanike për të përcaktuar vetitë e tubit.

    punim afatshkurtër, shtuar 15.06.2013

    Rishikimi i informacionit teorik për studimin e natyrës së forcimit të metaleve sipas diagramit të treguesit të tensionit. Skema e përcaktimit të fortësisë sipas Brinell dhe Rockwell. Llogaritja e parametrave kryesorë të digamës së treguesit, analiza e varësive grafike.

    punim afatshkurtër, shtuar 04/04/2014

    Koncepti dhe llojet e segregacionit, shkaqet e shfaqjes së tyre dhe mënyrat për t'i eliminuar ato. Thelbi dhe metoda e matjes së forcës së ndikimit të vetive mekanike të metalit. Karburizimi i çelikut: thelbi i procesit, struktura, vetitë dhe aplikimet. Titani dhe lidhjet e tij.

    test, shtuar 26.06.2013

    Vetitë mekanike të metaleve, metodat bazë për përcaktimin e tyre. Karakteristikat teknologjike të nitrizimit të çelikut. Shembuj të pjesëve dhe mekanizmave të makinës që i nënshtrohen nitridimit. Vetitë fizike dhe kimike të benzinës së automobilave. Markat e yndyrave.

    test, shtuar 25.09.2013

    Vetitë e metaleve dhe lidhjeve. Rezistencë ndaj korrozionit, rezistencë ndaj të ftohtit, rezistencë ndaj nxehtësisë, antifërkim. Vetitë mekanike të metaleve. Shembull i Diagramit të tërheqjes. Testi i ndikimit. Kuptimi fizik i elasticitetit. Llojet e konsumit dhe forca strukturore.

Përdorni metale në Jeta e përditshme filloi në fillimet e zhvillimit njerëzor. Bakri është përfaqësuesi i tyre i parë. Është i disponueshëm në natyrë dhe i përpunuar në mënyrë perfekte. Gjatë gërmimeve arkeologjike, shpesh gjenden sende shtëpiake dhe produkte të ndryshme të bëra prej tij.

Në procesin e zhvillimit, njeriu mësoi të kombinonte metale të ndryshme, duke prodhuar lidhje me forcë më të madhe. Ato përdoreshin për të bërë vegla dhe më vonë për të bërë armë. Eksperimentet vazhdojnë në kohën tonë, po krijohen lidhje me forcën specifike të metaleve, të përshtatshme për ndërtimin e strukturave moderne.

Llojet e ngarkesave

Vetitë mekanike të metaleve dhe lidhjeve përfshijnë ato që janë në gjendje t'i rezistojnë veprimit të forcave të jashtme ose ngarkesave mbi to. Ato mund të jenë shumë të ndryshme dhe dallohen nga ndikimi i tyre:

  • statike, të cilat ngadalë rriten nga zero në maksimum, dhe më pas mbeten konstante ose ndryshojnë pak;
  • dinamik - lindin si rezultat i ndikimit dhe veprojnë për një periudhë të shkurtër.

Llojet e deformimeve

Deformimi është një modifikim i konfigurimit të një trupi të ngurtë nën ndikimin e ngarkesave të aplikuara në të (forcat e jashtme). Deformimet pas të cilave materiali kthehet në formën e tij të mëparshme dhe ruan dimensionet e tij origjinale konsiderohen elastike, përndryshe (forma ka ndryshuar, materiali është zgjatur) - plastikë ose mbetje. Ekzistojnë disa lloje të deformimeve:

  • Kompresimi. Vëllimi i trupit zvogëlohet si rezultat i veprimit të forcave shtypëse mbi të. Një deformim i tillë përjetohet nga themelet e kaldajave dhe makinerive.
  • Shtrirja. Gjatësia e një trupi rritet kur në skajet e tij zbatohen forca, drejtimi i të cilave përkon me boshtin e tij. Kabllot, rripat e drejtimit janë shtrirë.
  • Zhvendos ose prerë. Në këtë rast, forcat drejtohen drejt njëra-tjetrës dhe, në kushte të caktuara, ndodh një prerje. Shembuj janë ribatina dhe bulonat e lidhjes.
  • Përdredhje. Një palë forcash të drejtuara në mënyrë të kundërt veprojnë në një trup të fiksuar në njërin skaj (boshte motorësh dhe vegla makinerie).
  • përkulem. Ndryshimi i lakimit të trupit nën ndikimin e forcave të jashtme. Një veprim i tillë është tipik për trarët, bumet e vinçave, shinat hekurudhore.

Përcaktimi i forcës së metalit

Një nga kërkesat kryesore që i imponohet metalit që përdoret për prodhimin e strukturave dhe pjesëve metalike është forca. Për ta përcaktuar atë, merret një mostër metalike dhe shtrihet në një makinë testuese. Standardi bëhet më i hollë, zona e prerjes tërthore zvogëlohet me një rritje të njëkohshme të gjatësisë së saj. Në një moment të caktuar, mostra fillon të shtrihet vetëm në një vend, duke formuar një "qafë". Dhe pas një kohe ka një hendek në rajonin e vendit më të hollë. Kështu sillen metalet jashtëzakonisht duktile, të brishtë: çeliku i ngurtë dhe gize janë pak të shtrirë dhe nuk formojnë një qafë.

Ngarkesa në mostër përcaktohet nga një pajisje e veçantë, e cila quhet matës i forcës, ajo është e integruar në makinën e testimit. Për të llogaritur karakteristikën kryesore të metalit, të quajtur rezistencë në tërheqje të materialit, është e nevojshme të ndahet ngarkesa maksimale e mbajtur nga kampioni para këputjes me vlerën e zonës së prerjes tërthore përpara shtrirjes. Kjo vlerë është e nevojshme për projektuesin në mënyrë që të përcaktojë dimensionet e pjesës së prodhuar, dhe që teknologu të caktojë mënyrat e përpunimit.

Metalet më të forta në botë

Metalet me rezistencë të lartë përfshijnë si më poshtë:

  • Titanium. Ka vetitë e mëposhtme:

    • forca e lartë specifike;
    • rezistenca ndaj temperaturave të larta;
    • densitet i ulët;
    • rezistenca ndaj korrozionit;
    • rezistenca mekanike dhe kimike.

Titani përdoret në mjekësi, industri ushtarake, ndërtim anijesh dhe aviacion.

  • Urani. Metali më i famshëm dhe më i qëndrueshëm në botë, është një material radioaktiv i dobët. Ndodh në natyrë në formë të pastër dhe në përbërje. I përket metaleve të rënda, fleksibël, i lakueshëm dhe relativisht duktil. Përdoret gjerësisht në zonat e prodhimit.
  • Tungsteni. Llogaritja e forcës së metalit tregon se është metali më i qëndrueshëm dhe më zjarrdurues që nuk i nënshtrohet sulmit kimik. Është i farkëtuar mirë, mund të tërhiqet në një fije të hollë. Përdoret për filament.
  • Rhenium. Rezistentë, ka një densitet dhe fortësi të lartë. Shumë e qëndrueshme, nuk i nënshtrohet ndryshimeve të temperaturës. Gjen aplikim në elektronikë dhe inxhinieri.
  • Osmium. Metal i fortë, zjarrdurues, rezistent ndaj dëmtimeve mekanike dhe mjediseve agresive. Përdoret në mjekësi, përdoret për teknologji raketore, pajisje elektronike.
  • Iridiumi. Në natyrë, ai gjendet rrallë në formë të lirë, më shpesh në përbërje me osmium. Është i përpunuar dobët, ka rezistencë të lartë ndaj kimikateve dhe forcë. Lidhjet me metal: titani, krom, tungsten përdoren për të bërë bizhuteri.
  • Berilium. Metal shumë toksik me një dendësi relative, me një ngjyrë gri të lehtë. Ai gjen aplikim në metalurgjinë e zezë, inxhinierinë e energjisë bërthamore, lazerin dhe inxhinierinë e hapësirës ajrore. Ka fortësi të lartë dhe përdoret për lidhjet e lidhjeve.
  • Krom. Metal shumë i fortë me forcë të lartë, ngjyrë bardhë-blu, rezistent ndaj alkaleve dhe acideve. Forca e metaleve dhe lidhjeve i lejon ato të përdoren për prodhimin e pajisjeve mjekësore dhe kimike, si dhe për mjetet e prerjes së metaleve.

  • Tantalum. Metali ka ngjyrë argjendi, ka fortësi, forcë të lartë, ka rezistencë ndaj korrozionit dhe refraktare, është duktil dhe i lehtë për t'u përpunuar. Ai gjen aplikim në krijimin e reaktorëve bërthamorë, në metalurgji dhe industrinë kimike.
  • Rutenium. I përket Posedon forcë të lartë, ngurtësi, refraktaritet, rezistencë kimike. Prej saj bëhen kontakte, elektroda, këshilla të mprehta.

Si përcaktohen vetitë e metaleve?

Për të testuar metalet për forcë, përdoren metoda kimike, fizike dhe teknologjike. Fortësia përcakton se si materialet i rezistojnë deformimit. Metali rezistent ka forcë më të madhe dhe pjesët e bëra prej tij konsumohen më pak. Për të përcaktuar ngurtësinë, një top, kon diamanti ose piramidë shtypet në metal. Vlera e fortësisë caktohet nga diametri i gjurmës ose nga thellësia e dhëmbëzimit të objektit. Metali më i fortë është më pak i deformuar, dhe thellësia e gjurmës do të jetë më e vogël.

Por ekzemplarët elastik testohen në makina tërheqëse me një ngarkesë që rritet gradualisht gjatë tërheqjes. Standardi mund të ketë një rreth ose një katror në seksion kryq. Për të testuar metalin për t'i bërë ballë ngarkesave të goditjes, kryhen teste të ndikimit. Një prerje bëhet në mes të një kampioni të bërë posaçërisht dhe vendoset përballë pajisjes së goditjes. Shkatërrimi duhet të ndodhë aty ku është pika e dobët. Gjatë testimit të metaleve për forcë, struktura e materialit ekzaminohet me rreze X, ultratinguj dhe duke përdorur mikroskopë të fuqishëm, si dhe përdoret gjithashtu gravurë kimike.

Teknologjik përfshin më së shumti pamje të thjeshta teste për shkatërrim, duktilitet, falsifikim, saldim. Testi i nxjerrjes bën të mundur përcaktimin nëse materiali i fletës është i aftë të formohet në të ftohtë. Duke përdorur një top, një vrimë shtrydhet në metal derisa të shfaqet plasaritja e parë. Thellësia e gropës para shfaqjes së thyerjes do të karakterizojë plasticitetin e materialit. Testi i përkuljes bën të mundur përcaktimin e aftësisë së një materiali fletë për të pranuar formën e dëshiruar. Ky test përdoret për të vlerësuar cilësinë e saldimeve në saldim. Për të vlerësuar cilësinë e telit, përdoret një test i përkuljes. Tuba janë testuar për rrafshim dhe përkulje.

Vetitë mekanike të metaleve dhe lidhjeve

Metali përfshin sa vijon:

  1. Forcë. Ai qëndron në aftësinë e një materiali për t'i rezistuar shkatërrimit nën ndikimin e forcave të jashtme. Lloji i forcës varet nga mënyra se si veprojnë forcat e jashtme. Ndahet në: ngjeshje, tension, përdredhje, përkulje, zvarritje, lodhje.
  2. Plastike. Kjo është aftësia e metaleve dhe e lidhjeve të tyre për të ndryshuar formën nën ndikimin e një ngarkese pa u shkatërruar dhe për ta mbajtur atë pas përfundimit të goditjes. duktiliteti i një materiali metalik përcaktohet kur ai shtrihet. Sa më shumë zgjatim ndodh, ndërsa zvogëlohet seksioni kryq, aq më duktil është metali. Materialet me duktilitet të mirë përpunohen në mënyrë të përkryer me presion: farkëtim, presim. Plasticiteti karakterizohet nga dy vlera: tkurrja relative dhe zgjatja.
  3. Fortësia. Kjo cilësi e metalit qëndron në aftësinë për t'i rezistuar depërtimit të një trupi të huaj në të, i cili ka një fortësi më të madhe, dhe për të mos marrë deformime të mbetura. Rezistenca ndaj konsumit dhe forca janë karakteristikat kryesore të metaleve dhe lidhjeve, të cilat janë të lidhura ngushtë me fortësinë. Materialet me veti të tilla përdoren për prodhimin e mjeteve të përdorura për përpunimin e metaleve: prerëse, skedarë, stërvitje, çezma. Shpesh, ngurtësia e materialit përcakton rezistencën e tij ndaj konsumit. Pra, çeliqet e fortë konsumohen më pak gjatë funksionimit sesa klasat më të buta.
  4. forca e ndikimit. E veçanta e lidhjeve dhe metaleve për t'i rezistuar ndikimit të ngarkesave të shoqëruara me goditje. Ky është një nga karakteristika të rëndësishme materiali nga i cili janë bërë pjesët që përjetojnë ngarkim goditjeje gjatë funksionimit të makinës: boshtet e rrotave, boshtet me gunga.
  5. Lodhja. Kjo është gjendja e metalit, i cili është nën stres të vazhdueshëm. Lodhja e materialit metalik ndodh gradualisht dhe mund të rezultojë në shkatërrimin e produktit. Aftësia e metaleve për t'i rezistuar thyerjeve nga lodhja quhet qëndrueshmëri. Kjo veti varet nga natyra e aliazhit ose metalit, gjendja e sipërfaqes, natyra e përpunimit dhe kushtet e punës.

Klasat e forcës dhe emërtimet e tyre

Dokumentet rregullatore mbi vetitë mekanike të lidhësve prezantuan konceptin e klasës së forcës së metalit dhe krijuan një sistem përcaktimi. Çdo klasë e forcës tregohet me dy numra, midis të cilëve vendoset një pikë. Numri i parë nënkupton rezistencën në tërheqje, të reduktuar me 100 herë. Për shembull, klasa e forcës 5.6 do të thotë që forca në tërheqje do të jetë 500. Numri i dytë rritet me 10 herë - ky është raporti me forcën në tërheqje, i shprehur në përqindje (500x0.6 \u003d 300), d.m.th. 30% është forca minimale e rendimentit të rezistencës në tërheqje për shtrirje. Të gjitha produktet e përdorura për mbërthyes klasifikohen sipas përdorimit të synuar, formës, materialit të përdorur, klasës së forcës dhe veshjes. Sipas qëllimit të përdorimit, ato janë:

  • Të përbashkëta. Ato përdoren për makina bujqësore.
  • Mobilje. Ato përdoren në ndërtim dhe në prodhimin e mobiljeve.
  • Rruga. Ata janë ngjitur në strukturat metalike.
  • Inxhinieri. Ato përdoren në industrinë e ndërtimit të makinerive dhe në prodhimin e instrumenteve.

Vetitë mekanike të lidhësve varen nga çeliku nga i cili janë bërë dhe cilësia e përpunimit.

Forca specifike

Forca specifike e materialit (formula më poshtë) karakterizohet nga raporti i forcës në tërheqje me densitetin e metalit. Kjo vlerë tregon forcën e strukturës për një peshë të caktuar. Është e një rëndësie të madhe për industri të tilla si avionët, raketat dhe anijet kozmike.

Për sa i përket forcës specifike, lidhjet e titanit janë më të forta nga të gjitha materialet teknike të përdorura. dyfishi i forcës specifike të metaleve të lidhura me çeliqet e aliazhuar. Ata nuk gërryen në ajër, në mjedise acidike dhe alkaline, nuk kanë frikë nga uji i detit dhe kanë rezistencë të mirë ndaj nxehtësisë. Në temperatura të larta, forca e tyre është më e lartë se ajo e lidhjeve me magnez dhe alumin. Për shkak të këtyre vetive, përdorimi i tyre si material strukturor është vazhdimisht në rritje dhe përdoret gjerësisht në inxhinierinë mekanike. E metë lidhjet e titanit qëndron në përpunimin e tyre të ulët. Ka të bëjë me fizike dhe vetitë kimike materiali dhe struktura e veçantë e aliazhit.

Më sipër është një tabelë e forcës specifike të metaleve.

Përdorimi i plasticitetit dhe forcës së metaleve

Shumë veti të rëndësishme metali janë duktiliteti dhe forca. Këto veti varen drejtpërdrejt nga njëra-tjetra. Ato nuk lejojnë që metali të ndryshojë formën dhe të parandalojë shkatërrimin makroskopik kur ekspozohet ndaj forcave të jashtme dhe të brendshme.

Metalet me duktilitet të lartë, nën ndikimin e ngarkesës, shkatërrohen gradualisht. Në fillim, ata kanë një kthesë, dhe vetëm atëherë ajo fillon të shembet gradualisht. Metalet duktile ndryshojnë lehtësisht formë, kështu që ato përdoren gjerësisht për prodhimin e trupave të makinave. Forca dhe duktiliteti i metaleve varet nga mënyra se si drejtohen forcat e aplikuara në të dhe në cilin drejtim është kryer rrotullimi gjatë prodhimit të materialit. Është vërtetuar se, gjatë rrotullimit, kristalet metalike zgjaten në drejtimin e tij më shumë sesa në drejtim tërthor. Për fletë çeliku, forca dhe duktiliteti janë shumë më të mëdha në drejtim të rrotullimit. Në drejtim tërthor, forca zvogëlohet me 30%, dhe plasticiteti me 50%; këto shifra janë edhe më të ulëta në trashësinë e fletës. Për shembull, shfaqja e një frakture në një fletë çeliku gjatë saldimit mund të shpjegohet me paralelizmin e boshtit të saldimit dhe drejtimin e rrotullimit. Sipas plasticitetit dhe forcës së materialit, krijohet mundësia e përdorimit të tij për prodhimin e pjesëve të ndryshme të makinerive, strukturave, veglave dhe pajisjeve.

Rezistenca normative dhe projektuese e metalit

Një nga parametrat kryesorë që karakterizon rezistencën e metaleve ndaj efekteve të forcës është rezistenca normative. Është vendosur sipas standardeve të projektimit. Rezistenca e projektimit fitohet duke e ndarë normativin me faktorin e duhur të sigurisë për këtë material. Në disa raste, merret parasysh edhe koeficienti i kushteve të funksionimit të strukturave. Në llogaritjet me rëndësi praktike, përdoret kryesisht rezistenca e llogaritur e metalit.

Mënyrat për të rritur forcën e metalit

Ka disa mënyra për të rritur forcën e metaleve dhe lidhjeve:

  • Krijimi i lidhjeve dhe metaleve që kanë një strukturë pa defekte. Ka zhvillime për prodhimin e mustaqeve (mustaqeve) disa dhjetëra herë më të larta se forca e metaleve të zakonshme.
  • Marrja artificiale e forcimit vëllimor dhe sipërfaqësor. Kur metali përpunohet me presion (falsifikim, tërheqje, rrokullisje, shtypje), formohet forcimi i vëllimit, dhe gërvishtja dhe gjurmimi me gjuajtje japin forcim sipërfaqësor.
  • Krijimi duke përdorur elementë nga tabela periodike.
  • Pastrimi i metalit nga papastërtitë e pranishme në të. Si rezultat, vetitë e tij mekanike përmirësohen, përhapja e çarjeve zvogëlohet ndjeshëm.
  • Eliminimi i vrazhdësisë nga sipërfaqja e pjesëve.
  • Lidhjet e titanit, graviteti specifik i të cilave tejkalon aluminin me rreth 70%, janë 4 herë më të forta, prandaj, për sa i përket forcës specifike, lidhjet që përmbajnë titan janë më fitimprurëse për t'u përdorur për ndërtimin e avionëve.
  • Shumë lidhje alumini tejkalojnë forcën specifike të çeliqeve që përmbajnë karbon. Lidhjet e aluminit kanë duktilitet të lartë, rezistencë ndaj korrozionit, përpunohen shkëlqyeshëm me presion dhe prerje.
  • Plastika ka një forcë specifike më të lartë se metalet. Por për shkak të ngurtësisë së pamjaftueshme, forcës mekanike, plakjes, brishtësisë së shtuar dhe rezistencës së ulët ndaj nxehtësisë, tekstolitet dhe getinakët janë të kufizuar në përdorimin e tyre, veçanërisht në strukturat me përmasa të mëdha.
  • Është vërtetuar se për sa i përket rezistencës ndaj korrozionit dhe forcës specifike, metalet me ngjyra, me ngjyra dhe shumë prej lidhjeve të tyre janë inferiore ndaj plastikës së përforcuar me qelq.

Vetitë mekanike të metaleve janë faktori më i rëndësishëm në përdorimin e tyre në nevojat praktike. Kur dizajnoni një lloj strukture, pjesë ose makine dhe zgjidhni një material, sigurohuni që të merrni parasysh të gjitha vetitë mekanike që ka.

Prova mekanike e metaleve. Forca, përcaktimi i forcës së metalit.

Zgjedhja e metalit për prodhimin e pjesëve dhe strukturave të makinerive përcaktohet nga kërkesat e projektimit, operacionale, teknologjike dhe ekonomike.

Metali duhet të ketë forcën e nevojshme, aftësinë për të deformuar, të plotësojë kushtet e funksionimit (rezistenca ndaj korrozionit, përçueshmëri termike dhe elektrike, etj.) dhe të ketë një kosto minimale.

Fortësia është kërkesa kryesore për çdo metal që përdoret për prodhimin e pjesëve të makinerive dhe strukturave metalike.

Forca është aftësia e një materiali për t'i bërë ballë, pa u shembur, ngarkesat e jashtme. Masa e forcës është ngarkesa që mund të përballojë çdo milimetër katror (ose centimetër) i seksionit të pjesës.

Forca e metalit përcaktohet nga shtrirja e mostrave të një forme dhe madhësie të caktuar në një makinë testuese. Kur shtrihet, zona e seksionit kryq të kampionit zvogëlohet, mostra bëhet më e hollë dhe gjatësia e saj rritet. Në një moment, shtrirja e mostrës në të gjithë gjatësinë e saj ndalon dhe ndodh vetëm në një vend, formohet e ashtuquajtura qafa. Pas ca kohësh, mostra thyhet në vendin e formimit të "qafës".

Procesi i tërheqjes vazhdon në këtë mënyrë vetëm për materialet viskoze, për ato të brishta (çelik i fortë, gize) mostra thyhet me një zgjatim të lehtë dhe pa formimin e një "qafe".

Kur ndahet ngarkesa maksimale që ka përballuar kampioni para këputjes (ngarkesa matet me një pajisje të posaçme - një matës i forcës i përfshirë në dizajnin e makinës së testimit), me zonën e saj të prerjes tërthore para shtrirjes, karakteristika kryesore e metalit është përftohet, i quajtur qëndrueshmëria në tërheqje (σ in).

Projektuesi duhet të dijë forcën elastike të çdo metali për të përcaktuar dimensionet e pjesës, teknologu - të caktojë mënyrat e përpunimit.

Në temperatura të larta, testet e tërheqjes afatshkurtër kryhen në makineritë konvencionale të testimit, vetëm një furrë (zakonisht një muffle elektrike) është ndërtuar në makinë për të ngrohur kampionin. Furra është montuar në kornizën e makinës në mënyrë që boshti i muffle të përputhet me boshtin e makinës. Mostra që do të testohet vendoset brenda furrës. Për ngrohje uniforme, furra duhet të jetë 2-4 herë më e gjatë se kampioni, dhe për këtë arsye fiksimi i saj drejtpërdrejt në dorezat e makinës është i pamundur. Mostra është e fiksuar në zgjatime speciale çeliku rezistente ndaj nxehtësisë, të cilat, nga ana tjetër, janë të fiksuara në dorezat e makinës.

Për të marrë rezultate të qëndrueshme, kampioni duhet të mbahet në temperaturën e provës për 30 minuta. Vlera e rezistencës në tërheqje të metalit të ndezur ndikohet ndjeshëm nga shkalla e tërheqjes: sa më e lartë të jetë shpejtësia, aq më e madhe është vlera e rezistencës në tërheqje. Prandaj, për një vlerësim të saktë të rezistencës ndaj nxehtësisë së çelikut, kohëzgjatja e provës së tërheqjes duhet të jetë 15-20 minuta.

Forca është aftësia e një metali për t'i rezistuar shkatërrimit nën ndikimin e ngarkesave të jashtme. Vlera e metalit si material inxhinierik, së bashku me vetitë e tjera, përcaktohet nga forca.

Vlera e forcës tregon se sa forcë nevojitet për të kapërcyer lidhjen e brendshme midis molekulave.

Testimi i metaleve për rezistencën në tërheqje kryhet në makina speciale të kapaciteteve të ndryshme. Këto makina përbëhen nga një mekanizëm ngarkimi i cili gjeneron një forcë, shtrin kampionin e provës dhe tregon sasinë e forcës së aplikuar në kampion. Mekanizmat janë veprim mekanik dhe hidraulik.

Fuqia e makinerive është e ndryshme dhe arrin në 50 tonë. 7, a tregon pajisjen e makinës, e përbërë nga një kornizë 2 dhe kapëse 4, me të cilat janë fiksuar mostrat e provës 3.

Kapëse e sipërme është e palëvizshme e fiksuar në kornizë, dhe kapësja e poshtme ulet ngadalë gjatë testimit me ndihmën e një mekanizmi të veçantë, duke shtrirë kampionin.




Oriz. 7. Prova në tërheqje të metaleve:

a - një pajisje për testimin e metaleve për tension; b - mostrat për testimin në tërheqje: I - e rrumbullakët, II - e sheshtë

Ngarkesa e transmetuar gjatë testimit në mostër mund të përcaktohet nga pozicioni i shigjetës së pajisjes në shkallën matëse 1.

Mostrat duhet të testohen gjithmonë në të njëjtat kushte në mënyrë që rezultatet të mund të krahasohen. Prandaj, standardet përkatëse përcaktojnë madhësi të caktuara të mostrave të testimit.

Mostrat standarde për testimin e tërheqjes janë ekzemplarë të seksioneve të rrumbullakëta dhe të sheshta të paraqitura në fig. 7b.

Mostrat e sheshta përdoren gjatë testimit të fletëve, materialit të shiritit etj., dhe nëse profili metalik lejon, atëherë bëhen mostra të rrumbullakëta.

Rezistenca në tërheqje (σ b) është sforcimi më i madh që mund të përjetojë një material përpara se të shkatërrohet; forca në tërheqje e metalit është e barabartë me raportin e ngarkesës maksimale gjatë testimit të mostrës për këputje me zonën fillestare të seksionit kryq të mostrës, d.m.th.

σ b = P b / F 0 ,

ku R b - ngarkesa më e lartë që i paraprin këputjes së kampionit, kgf;

F 0 - zona fillestare e seksionit kryq të mostrës, mm 2.

Për funksionimin e sigurt të makinerive dhe strukturave, është e nevojshme që gjatë funksionimit sforcimet në material të mos kalojnë kufirin e vendosur të proporcionalitetit, d.m.th., stresin më të lartë në të cilin nuk shkaktohen deformime.

Rezistenca në tërheqje e disa metaleve në një provë tërheqëse, kgf / mm 2:

Plumb 1.8

Alumini 8