Մետաղական նյութերի մեխանիկական հատկությունների ամփոփում

Ուժի առաձգական փորձությունը հիմնականում օգտագործվում է մետաղական նյութերի ունակությունը `ձգվող գործընթացում վնասի դիմակայելու համար եւ հանդիսանում է նյութերի մեխանիկական հատկությունները գնահատելու կարեւոր ցուցանիշներից մեկը:

1. Առաձգական թեստ

Առաձգական թեստը հիմնված է նյութական մեխանիկայի հիմնական սկզբունքների վրա: Որոշակի պայմաններում նյութական նմուշին առաձգական բեռ կիրառելով, այն առաջացնում է առաձգական դեֆորմացիա, մինչեւ նմուշը ընդմիջվի: Թեստի ընթացքում փորձարարական նմուշի դեֆորմացիան տարբեր բեռների տակ եւ առավելագույն բեռը, երբ գրանցվում են նմուշների ընդմիջումները, որպեսզի հաշվարկենք բերքատվության ուժը, առաձգական ուժը եւ նյութի այլ արդյունավետ ցուցանիշները:

Սթրես σ = F / A

σ - ը առաձգական ուժն է (MPA)

F- ն առաձգական բեռ է (n)

Ա նմուշի խաչմերուկային տարածքն է

2-ը: Առաձգական կոր

Ձգվող գործընթացի մի քանի փուլերի վերլուծություն.

ա. Փոքր բեռով op փուլում երկարությունը գծային հարաբերությունների մեջ է բեռի հետ, եւ FP- ն առավելագույն բեռ է `ուղիղ գիծը պահպանելու համար:

բ. Բեռը գերազանցելուց հետո առաձգական կորը սկսում է ոչ գծային հարաբերություններ վերցնել: Նմուշը մտնում է նախնական դեֆորմացման փուլ, եւ բեռը հանվում է, եւ նմուշը կարող է վերադառնալ իր սկզբնական վիճակը եւ էլաստորեն դեֆորմացնել:

գ. Բեռը գերազանցելուց հետո բեռը հանվում է, դեֆորմացիայի մի մասը վերականգնվում է, եւ պահպանվում է մնացորդային դեֆորմացիայի մի մասը, որը կոչվում է պլաստիկ դեֆորմացիա: FE- ն կոչվում է առաձգական սահման:

դ. Երբ բեռը հետագայում մեծանում է, առաձգական կորը ցույց է տալիս Sawtooth- ը: Երբ բեռը չի ավելանում կամ նվազում է, փորձարարական նմուշի շարունակական երկարացման երեւույթը կոչվում է զիջող: Տրվելուց հետո նմուշը սկսում է անցնել ակնհայտ պլաստիկ դեֆորմացիա:

ե. Տրվելուց հետո նմուշը ցույց է տալիս դեֆորմացման դիմադրության, աշխատանքի կարծրացման եւ դեֆորմացիայի ամրապնդման աճ: Երբ բեռը հասնում է FB- ին, նմուշի նույն մասը կտրուկ նեղանում է: FB- ն ուժի սահմանն է:

զ. Նեղացման երեւույթը հանգեցնում է նմուշի կրող հզորության նվազմանը: Երբ բեռը հասնում է FK- ին, նմուշը կոտրվում է: Սա կոչվում է կոտրվածքների բեռ:

Բերք տալ ուժ

Եկամտաբերության ուժը սթրեսի առավելագույն արժեքն է, որը մետաղական նյութը կարող է դիմակայել պլաստիկ դեֆորմացիայի սկզբից `արտաքին ուժի ենթարկված կոտրվածքների ավարտին: Այս արժեքը նշում է այն կրիտիկական կետը, երբ առաձգական դեֆորմացիայի բեմից նյութական անցումները պլաստիկ դեֆորմացման փուլ են:

Դասավորում

Վերին բերքատվության ուժ. Վերաբերում է նմուշի առավելագույն սթրեսին, նախքան ուժի իջնելը տեղի է ունենում առաջին անգամ:

Ստորին բերքատվության ուժ. Վերաբերում է եկամտաբերության փուլում նվազագույն սթրեսը, երբ անտեսվում է անցողիկ ազդեցությունը: Քանի որ ցածր եկամտաբերության արժեքը համեմատաբար կայուն է, այն սովորաբար օգտագործվում է որպես նյութական դիմադրության ցուցիչ, որը կոչվում է եկամտի կետ կամ բերքատվություն:

Հաշվարկման բանաձեւը

Վերին բերքատվության ուժի համար. R = F / Sₒ, որտեղ F- ն առավելագույն ուժն է, նախքան եկամտաբերության փուլում առաջին անգամ ուժի մեջ ընկնելը, եւ Sₒ- ը նմուշի բնօրինակ խաչմերուկային տարածքն է:

Ստորին բերքատվության ուժի համար. R = F / Sₒ, որտեղ F- ն է նվազագույն ուժ F- ն, որն անտեսում է նախնական անցողիկ ազդեցությունը, եւ Sₒ- ը նմուշի բնօրինակ խաչաձեւ հատվածն է:

Ստորաբաժանում

Եկամտաբերության ուժը սովորաբար MPA (MegaPascal) կամ N / MM² է (Newton մեկ քառակուսի միլիմետր):

Օրինակ

Որպես օրինակ վերցրեք ցածր ածխածնային պողպատը, դրա բերքատվության սահմանը սովորաբար 207mpa է: Երբ սույն սահմանից ավելի մեծ արտաքին ուժի ենթարկվի, ցածր ածխածնային պողպատը կստեղծի մշտական ​​դեֆորմացիա եւ չի կարող վերականգնվել. Երբ այս սահմանից պակաս է ենթարկվում արտաքին ուժի, ցածր ածխածնային պողպատը կարող է վերադառնալ իր սկզբնական վիճակին:

Եկամտաբերության ուժը մետաղական նյութերի մեխանիկական հատկությունները գնահատելու կարեւոր ցուցանիշներից մեկն է: Այն արտացոլում է նյութերի ունակությունը `դիմակայելու պլաստիկ դեֆորմացմանը, երբ ենթարկվում են արտաքին ուժերին:

Առաձգական ուժ

Առաձգական ուժը առաձգական բեռի տակ վնասի դիմակայելու համար նյութի կարողությունն է, որը հատուկ արտահայտվում է որպես սթրեսի առավելագույն արժեք, որը նյութը կարող է դիմակայել առաձգական գործընթացում: Երբ նյութի առաձգական սթրեսը գերազանցում է իր առաձգական ուժը, նյութը կանցնի պլաստիկ դեֆորմացիայի կամ կոտրվածքների:

Հաշվարկման բանաձեւը

Առաձգական ուժի համար հաշվարկման բանաձեւը (σ) է.

σt = f / a

Որտեղ F- ն առավելագույն առաձգական ուժ է (Նյուտոն, ն), որ նմուշը կարող է դիմակայել կոտրվելուց առաջ, իսկ ա `նմուշի բնօրինակ խաչմերուկային տարածքն է (քառակուսի միլիմետր):

Ստորաբաժանում

Առաձգական ուժի միավորը սովորաբար MPA (MegaPascal) կամ n / mm² (Newton մեկ քառակուսի միլիմետր): 1 MPA- ն հավասար է մեկ քառակուսի մետրի համար 1000,000 Newtons, որը նույնպես հավասար է 1 N / MM²:

Ազդեցության գործոնների վրա

Առաձգական ուժը ազդում է բազմաթիվ գործոնների, ներառյալ քիմիական կազմի, միկրոտրկառուցվածքի, ջերմամշակման գործընթացում, վերամշակման եղանակը եւ այլն: Տարբեր նյութեր ունեն տարբեր առաձգական ուժեղ կողմեր, ուստի գործնական ծրագրերում անհրաժեշտ է ընտրել համապատասխան նյութեր `հիմնվելով համապատասխան նյութեր նյութեր:

Գործնական դիմում

Առաձգական ուժը շատ կարեւոր պարամետր է նյութերի գիտության եւ ճարտարագիտության ոլորտում, եւ հաճախ օգտագործվում է նյութերի մեխանիկական հատկությունները գնահատելու համար: Կառուցվածքային ձեւավորման, նյութի ընտրության, անվտանգության գնահատման եւ այլն, առաձգական ուժը գործոն է, որը պետք է հաշվի առնել: Օրինակ, շինարարության ոլորտում պողպատի առաձգական ուժը կարեւոր գործոն է `որոշելու, թե արդյոք դա կարող է դիմակայել բեռներին. Ավիատիեզերքի դաշտում թեթեւակի եւ բարձր ամրության նյութերի առաձգական ուժը օդանավի անվտանգության ապահովման բանալին է:

Հոգնածության ուժ.

Մետաղական հոգնածությունը վերաբերում է այն գործընթացին, երբ նյութերն ու բաղադրիչները աստիճանաբար արտադրում են ցիկլային սթրեսի կամ ցիկլային սթրասի կամ ցիկլերի կամ հանկարծակի ամբողջական կոտրվածքների մեջ:

Հատկություններ

Հանկարծակի ժամանակին. Մետաղյա հոգնածության ձախողումը հաճախ տեղի է ունենում հանկարծակի կարճ ժամանակահատվածում, առանց ակնհայտ նշանների:

Տեղում դիրքում. Հոգնածության ձախողումը սովորաբար տեղի է ունենում տեղական տարածքներում, որտեղ սթրեսը կենտրոնացած է:

Շրջակա միջավայրի եւ թերությունների նկատմամբ զգայունությունը. Մետաղական հոգնածությունը շատ զգայուն է նյութի ներսում շրջակա միջավայրի եւ փոքրիկ թերությունների նկատմամբ, որոնք կարող են արագացնել հոգնածության գործընթացը:

Ազդեցության գործոնների վրա

Սթրեսի ամպլիտուդ. Սթրեսի մեծությունը ուղղակիորեն ազդում է մետաղի հոգնածության կյանքի վրա:

Միջին սթրեսի մեծությունը. Որքան մեծ է միջին սթրեսը, այնքան ավելի կարճ է մետաղի հոգնածությունը:

C իկլերի քանակը. Ավելի շատ անգամ մետաղը ցիկլային սթրեսի կամ լարում է, այնքան ավելի լուրջ է վերաբերվում հոգնածության վնասի կուտակում:

Կանխարգելիչ միջոցառումներ

Օպտիմիզացնել նյութի ընտրությունը. Ընտրեք նյութեր ավելի բարձր հոգնածության սահմաններ:

Նվազեցնելով սթրեսի համակենտրոնացմանը. Նվազեցնել սթրեսի կենտրոնացումը կառուցվածքային ձեւավորման կամ վերամշակման մեթոդների միջոցով, ինչպիսիք են կլորացված անկյունային անցումները, ավելացնելով խաչմերուկային չափսերը եւ այլն:

Մակերեւութային բուժում. Փայլեցնում, ցողում եւ այլն մետաղի մակերեսի վրա `մակերեսային թերությունները նվազեցնելու եւ հոգնածության ուժը բարելավելու համար:

Տեսչական ստուգում եւ սպասարկում. Պարբերաբար ստուգեք մետաղական բաղադրիչները `արագ հայտնաբերելու եւ վերականգնելու թերությունները, ինչպիսիք են ճաքերը. Պահպանեք մասերը, որոնք հակված են հոգնածության, ինչպիսիք են մաշված մասերը փոխարինելը եւ թույլ կապերը ամրապնդելը:

Metal Fatigue- ը մետաղի ձախողման ընդհանուր ռեժիմ է, որը բնութագրվում է հանկարծակի, շրջակա միջավայրի նկատմամբ հանկարծակի, տեղակայմամբ եւ զգայունությամբ: Սթրեսի ամպլիտուդությունը, սթրեսի միջին մեծությունը եւ ցիկլերի քանակը մետաղական հոգնածության վրա ազդող հիմնական գործոններն են:

Sn Curve. Նկարագրում է նյութերի հոգնածությունը տարբեր սթրեսի մակարդակներում, որտեղ s- ն ներկայացնում է սթրեսը, իսկ n- ը ներկայացնում է սթրեսային ցիկլերի քանակը:

Հոգնածության ուժի գործակիցը բանաձեւ.

(KF = KA \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)

Որտեղ (ka) ծանրաբեռնված գործոն է, (KB) չափի գործոնը է, (KC) ջերմաստիճանի գործոնը է, (KD) մակերեսային որակի գործոնն է:

Sn curve մաթեմատիկական արտահայտություն.

(\ sigma ^ m n = C)

Որտեղ (\ sigma) սթրես է, n- ը սթրեսային ցիկլերի քանակն է, իսկ մ-ը եւ C- ն նյութական կայունություններ են:

Հաշվարկման քայլեր

Որոշեք նյութական հաստատունները.

Որոշեք M եւ C արժեքները փորձերի միջոցով կամ համապատասխան գրականություն նկատի ունենալով:

Որոշեք սթրեսի համակենտրոնացման գործոնը. Դիտարկենք մասի իրական ձեւը եւ չափը, ինչպես նաեւ սթրեսի եւ այլն առաջացած սթրեսի կոնցենտրացիան, սթրեսի կոնցենտրացիայի գործոնը Կ. Հաշվարկեք հոգնածության եւ սթրեսի Համակենտրոնացման գործոնը, որը զուգորդվում է դիզայնի կյանքի եւ մասի աշխատանքային սթրեսի մակարդակի հետ, հաշվարկեք հոգնածության ուժը:

2. Պլաստիկություն.

Պլաստիկությունը վերաբերում է նյութի գույքին, որը, երբ արտաքին ուժի ենթարկվում է, արտադրում է մշտական ​​դեֆորմացիա, առանց կոտրելու, երբ արտաքին ուժը գերազանցում է իր առաձգական սահմանը: Այս դեֆորմացիան անշրջելի է, եւ նյութը չի վերադառնա իր սկզբնական ձեւին, նույնիսկ եթե արտաքին ուժը հանվի:

Պլաստիկության ինդեքսը եւ դրա հաշվարկման բանաձեւը

Երկարացում (δ)

Սահմանում. Elongation- ը ջրաչափի բաժնի ընդհանուր դեֆորմացման տոկոսն է նմուշը `լարվածությունը կոտրված է բուն չափիչի երկարությամբ:

Բանաձեւ. Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%

Որտեղ l0- ը նմուշի բնօրինակ չափիչ երկարությունն է.

L1- ը նմուշը կոտրվելուց հետո չափիչ երկարությունն է:

Segmental իջեցում (ψ)

Սահմանում. Սեգմենտալ կրճատումը պարանոցի կետում խաչմերուկային տարածքի առավելագույն նվազեցման տոկոսն է նմուշը կոտրվելուց հետո `բնօրինակ խաչմերուկային տարածքին:

Բանաձեւ. Ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%

Որտեղ F0- ն նմուշի բնօրինակ խաչաձեւ հատվածն է.

F1- ը նմուշի կոտրվելուց հետո F1- ն պարանոցի կետում է պարանոցի կետում:

3. Կոշտություն

Մետաղական կարծրությունը մեխանիկական գույքի ինդեքս է `մետաղական նյութերի կարծրությունը չափելու համար: Այն ցույց է տալիս մետաղական մակերեւույթի վրա տեղական ծավալի մեջ դավաճանությանը դիմակայելու ունակությունը:

Մետաղական կարծրության դասակարգում եւ ներկայացում

Մետաղական կարծրությունն ունի տարբեր դասակարգման եւ ներկայացուցչական մեթոդներ `ըստ փորձարկման տարբեր մեթոդների: Հիմնականում ներառում են հետեւյալը.

Brinell կարծրություն (HB):

Դիմումի շրջանակը. Ընդհանրապես օգտագործվում է այն ժամանակ, երբ նյութը ավելի մեղմ է, ինչպիսիք են գունավոր մետաղները, պողպատը, նախքան ջերմային բուժումը կամ օծելը:

Թեստի սկզբունքը. Թեստի որոշակի չափսով, որոշակի տրամագծով կարծր պողպատե գնդիկավոր կամ կարբիդի գնդակը սեղմվում է մետաղի փորձարկման մակերեսի մեջ, իսկ բեռը բեռնաթափվում է սահմանված ժամկետից հետո Փորձարկվող մակերեսի վրա չափվում է:

Հաշվարկման բանաձեւ. Brinell- ի կարծրության արժեքը ստացված գնորդն է, որը բեռը բաժանում է տատանման գնդաձեւ մակերեսով:

Rockwell կարծրություն (HR):

Դիմումի շրջանակը. Ընդհանրապես օգտագործվում է ավելի բարձր կարծրություն ունեցող նյութերի համար, ինչպիսիք են կարծրությունը ջերմության բուժումից հետո:

Թեստի սկզբունք. Բրինելի կարծրության նման, բայց օգտագործելով տարբեր զոնդեր (ադամանդ) եւ հաշվարկման տարբեր մեթոդներ:

Տեսակները. Կախված դիմումից, կան HRC (բարձր կարծրության նյութերի համար), HRA, HRB եւ այլ տեսակներ:

Vickers կարծրություն (HV):

Դիմումի շրջանակը. Հարմար է մանրադիտակի վերլուծության համար:

Թեստի սկզբունքը. Սեղմեք նյութական մակերեսը 120 կգ-ից պակաս բեռով եւ ադամանդի քառակուսի կոնը `136 ° հատվածի անկյունային անկյունով եւ բեռի արժեքի միջոցով բաժանեք նյութի տատանման փոսի մակերեսը:

LEEB կարծրություն (HL):

Առանձնահատկություններ. Դյուրակիր կարծրության փորձարկիչ, հեշտ է չափել:

Թեստի սկզբունք. Օգտագործեք ազդեցության գնդակի գլխով առաջացած ցատկումը `կարծրության մակերեսի վրա ազդելուց հետո եւ հաշվարկեք կարծրությունը` նմուշի մակերեւույթից 1 մմ հեռավորության վրա գտնվող դակիչի արագության արագության հարաբերակցությամբ: