механични свойства
§ 4. Механични свойства
Способността на метала да се противопоставят на външни сили, характеризиращ се с механични свойства. Затова при избора на материал за производство на машинни части, първо трябва да се вземат под внимание на механичните свойства: якост, еластичност, гъвкавост, сила въздействие, твърдост и якост. Тези свойства се определят от резултатите от механични изпитания, в които металът е подложен на външни сили (товари). Външни сили могат да бъдат статични, динамични или циклични (смяна на променливи). Натоварването е в солидна напрегнатото и деформирано.
Напрежение - размерът на натоварване за единица площ на напречното сечение на пробата за изпитване. Деформацията - промяна на формата и размера на твърдо тяло под влияние на външни сили. Разграничаване на опън деформация (компресия), огъване, усукване срязване (фиг. 8). В действителност, материалът може да бъде подложен на един или повече видове деформация в същото време.
Фиг. 8. Видове деформация:
и - пресоване, б - разтягане в - усукване г - срязване, г - огъване
Фиг. 9. Диаграма на разтягане:
и - условно диаграма в координати P # 8710; л, б - условно диаграма стрес и вярно стрес диаграма
За определяне на якост, еластичност и пластичност метали под формата на кръгли или плоски проби образува тест статичен опън (ГОСТ 1497-73). Тестове, извършени върху изпитване на опън машина. Резултатите от теста, получени щам схема (фиг. 9). На абсцисата стойностите на диаграма на забавяне на деформация и вертикалната ос - товара прилага към пробата.
Сила - способността на материала да се противопоставят на счупване при натоварване измерена якост на опън и якост на добив. Един важен показател за силата на материала е също специфична сила - съотношението на якостта на опън на материала на неговата плътност. якост на опън # 963; в (якост на опън) - конвенционален стрес в Pa (N / т2), съответстваща на максимално натоварване преди разрушаване на пробата: # 963; в = Pmax / F0. където Pmax - максимално натоварване, N; F0 - начална проба площ на напречното сечение на работната част, т 2. Вярно Якост на опън SK - напрежение определя от съотношението на натоварване при скъсване Pk на минималната площ на напречното сечение на образеца след фрактура Fk (SK = PK / FK).
Добив стрес (физически) # 963; m - е най-малкото напрежение (в МРа), при която пробата се деформира без значително увеличение в натоварването: # 963; m = Fm / F0. където Pm - натоварване, на което поле на потока, Н.
добив плато има основно само мека стомана и месинг. Други сплави имат плато добив не. За такива материали, определя стрес добив (номинална), където остатъчната удължението достига 0,2% от изчислената дължина на пробата: # 963; R0,2 = 0.2 / F0.
Еластичност - способността на материала да се възстановява първоначалната си форма и размер, след прекратяване на натоварването Roop оценка на границата на пропорционалност # 963, компютъра и границата на еластичност # 963 у.
граница на пропорционалност # 963; мл - стрес (МРа), над която нарушава пропорционалност между приложеното напрежение и деформация на образец # 963; мл = ROC / F0.
Еластичната граница (номинална) # 963 0.05 - конвенционален стрес в МРа, съответстваща на товара, при който първият остатъчна деформация достига 0.05% L0 дължина проба габарит: # 963; 0,05 = P0,05 / F0. където P0,05 - граница на натоварването на еластичност, Н.
Пластичност. т. е. способността на даден материал да направите нова форма и размер под влиянието на външни сили, без да се скъса, характеризираща се с удължение и съотношение свиване.
Удължение (след фрактура) # 948; - съотношението на дължината на нарастване (Lc -l0) размер на пробата след разликата към първоначалната си дължина габарит L0. изразен като процент: # 948 = [(Lc -l0) / l0] 100%.
Свиване (след фрактура) # 966; - съотношението на разликата на началните и минимални области (F0 -Fk) проба напречно сечение след разкъсването на първоначалната площ на напречното сечение F0, изразен като процент: # 966 = [(F0 -Fk) / F0] 100%.
По-високите стойности на удължаване и свиване на материала, толкова по-пластична. В крехки материали, тези стойности са близки до нула. Трошливост структурен материал е отрицателна собственост.
Издръжливост. т. е. способността на материала да се противопоставят на динамични натоварвания, се определя като отношението на стойността на огъване проба работа W на (MJ) за областта на нейното напречно сечение F (в m 2) на мястото на ниво COP = W / Е.
За изпитване (ГОСТ 9454-78) произвежда специални стандартни образци с квадратна форма brusochkov назъбена. Пробата за изпитване на махалото. Свободно падане на махалото копра удари пробата от противоположната страна на вдлъбнатината. Когато тази работа е фиксиран.
Определяне на якост особено важно за някои металообработка при отрицателни температури и проявяват склонност да крехкост при ниски температури. Долният праг на студ крехкост, т.е.. Е. температурата, при която податлив на счупване на материала става крехък и повече вискозитета състав материал, толкова по-голяма якост на материала. Студената крехкост - намаляване на издръжливост при ниски температури.
Циклично сила - способността да абсорбират енергия, когато материалните товари povtornoperemennyh. Материали с висок вискозитет цикличен бързо гасят вибрациите, които често са причина за преждевременна повреда. Например, чугун с отличен вискозитет цикъл, в някои случаи (пътеки и други части на тялото) е по-ценен материал от въглеродна стомана.
Твърдост е способността на материала да устои на проникването на други, по-твърдо тяло. Висока твърдост трябва да имат металорежещи инструменти: ножове, свредла, фрези, както и подробности poverhnostnouprochnennye. Метални Твърдост определени методи Бринел, Викерс и Рокуел (фиг. 10).
метод на Бринел (ГОСТ 9012-59) въз основа на факта, че в равнинна повърхност метал е натиснат при постоянно натоварване закалена стомана топка. Диаметърът на топката и стойността на товара се определя в зависимост от твърдостта и дебелината на тест метал. Твърдост по Бринел тестер за определяне на TS (топка твърдост). Тестът се осъществява както следва. На повърхността на образец, чиято твърдост е да се измерва, файл или абразивен диск почиства 3-5 см размер подложка 2. Пробата се поставя върху маса и устройството се повишава до контакт с стоманена топка, която е фиксирана в единицата вретено. Натоварването се понижава и избутва топката в пробата за анализ. отпечатък се формира върху металната повърхност. Колкото по-голям отпечатък, на мек метал.
Като мярка за твърдостта на HB вземе товара по отношение на площта на г диаметър вдлъбнатина и дълбочина т, която е образувана от вдлъбнатина сила Р топка диаметър D (вж. Фиг. 10а).
Фиг. 10. методи Определяне твърдост по Бринел на метала (а) и Рокуел (б) и Викерс (в)
Цифровата стойност твърдост се определя, както следва: диаметър на вдлъбнатината се измерва, използвайки оптичен лупа (завършен) и получените стойности са в таблицата, приложена с ГОСТ съответен брой твърдост.
Бринел предимство на метода е в простотата и точността на резултатите от тестовете. Методът не е подходящ за измерване на твърдост по Бринел HB материали с> 450, като закалена стомана, като при измерването на топката се деформира и изкривени показания.
За изпитване на твърд материал, използван метод Рокуел (ГОСТ 9013-59). Пробата се пресова в диамант конус с връх ъгъл от 120 ° или закалена стомана с диаметър 1,59 мм. твърдост по Rockwell се измерва в единици. Конвенционални твърдост стойност на единство съответства на аксиалното изместване на върха на 0,002 мм. Тестът се извършва на единица TC. Стойността на твърдост се определя от дълбочината на вдлъбнатина часа и броят на индикатора за избор монтирана на инструмента. Във всички случаи, P0 на натоварването е равна на 100 N.
Когато се изпитва метали с висока твърдост се използва диамант конус и общото натоварване P = P0 + Р1 = 1500 N. Твърдост Брой на скала на "С" и обозначен HRC.
Ако тестът е взето стомана и общото натоварване от 1000 N, твърдостта се измерва по скала от "В" и е означен с HRB.
При изпитване е много трудно или тънки продукти с използване на диамант конус и общото натоварване на 600 N. Твърдостта се измерва по скала от "А" и обозначен с игра. Пример идентификация Rockwell твърдост: HRC 50-50 твърдост мащаб "С".
При определяне метод Викерс твърдост (ГОСТ 2999-75), като върхът се пресова в материала с помощта на диамант четириъгълна пирамида с ъгълът на 136 °. В тестове прилага натоварване от 50 до 1000 N (ниски стойности на натоварване за твърдост на фини твърди продукти и втвърдени повърхностни слоеве от метал). Цифровата стойност твърдост се определя, както следва: измерване на дължината на две диагоналите на вдлъбнатината след отстраняване на натоварването и с микроскоп и полученият средната аритметична стойност на дължината на диагонала е намерена в таблицата, съответстващ на броя на твърдост. Пример идентификация Викерс твърдост - HV 500.
За да се оцени твърдостта на метали в малки обеми, например, метални зърна или неговите структурни компоненти, използвани метод за определяне на микротвърдостта. Съвет (Indenter) устройство е диамант четириъгълна пирамида а (с ъгълът на 136 °, същата като тази на пирамидата, когато се изпитва съгласно Vickers). Натоварването на Indenter и малки суми на 0.05-5 ч, както и размера за печат на 5-30 микрона. Изпитването се извършва върху оптичен микроскоп Пл-3 снабдена с механизъм за зареждане. Микротвърдост оцени най-големият диагонал печат.
Умората е процес на прогресивно увреждане материал натрупване от повторно АС напрежение, което води до напукване и фрактури. метал умора поради концентрация на напрежение в отделни обеми, които съдържат неметални включвания, газови мехурчета, различни местни дефекти и така нататък. г. Характерно фрактура умора, което води след счупване на пробата чрез повторно зареждане (фиг. 11) и се състои от две различни външен вид части. Една част 1 с гладка фрактура (попарен) повърхност се образува в резултат на повърхностите на триене на пукнатините, произтичащи от действието на повторно различни натоварвания, от друга страна 2 с гранулиран фрактура възниква по време на повреда на пробата. Умора тестове се провеждат на специални машини. Най-често машината за огъване цикличен завъртане на пробата, фиксирани един или двата края, както и машини за изпитание на опън - компресиране и повторно променлив обрат. Тестовете се определи границата на издръжливостта на характеризиране на устойчивостта на износване.
Фиг. 11. умора фрактура
Издръжливост - свойство на материала, да се противопоставят на умора. граница на умора - максималното напрежение, което може да се поддържа без отказ метал предварително определен брой цикли. Между границата на издръжливостта и силата на опън има приблизителна връзка: # 963; -1 ≈0,43 # 963 А; # 963; -1Н ≈0,36 # 963 С. където # 963; 1, и # 963; -1Н - съответно границите на издръжливост при огъване и напрежение на компресия.
Печелете по тяхно знание. Отговорете на въпросите и да се плаща за това!