Tugevuse tõmbekatset kasutatakse peamiselt metallmaterjalide võime määramiseks kahjustusele venitusprotsessi ajal ja see on üks olulisi näitajaid materjalide mehaaniliste omaduste hindamiseks.
1. tõmbekatse
Tõmbekatse põhineb materiaalse mehaanika põhiprintsiipidel. Kasutades materjaliproovile teatud tingimustes tõmbekoormust, põhjustab see tõmbete deformatsiooni, kuni proov puruneb. Katse ajal registreerides eksperimentaalse proovi deformatsioon erineva koormuse all ja maksimaalne koormus, kui proovi puruneb, et arvutada materjali voolavuse tugevus, tõmbetugevus ja muud jõudlusnäitajad.
Pinge σ = f/a
σ on tõmbetugevus (MPA)
F on tõmbekoormus (n)
A on proovi ristlõikepindala
2. tõmbekõver
Venitusprotsessi mitme etapi analüüs:
a. Väikese koormusega OP -etapis on pikenemine koormusega lineaarses seoses ja FP on sirgjoone säilitamiseks maksimaalne koormus.
b. Kui koormus ületab FP, hakkab tõmbekõver võtma mittelineaarset suhet. Proov siseneb esialgsesse deformatsiooni etappi ja koormus eemaldatakse ning proov võib naasta oma algsesse olekusse ja deformeeruda elastselt.
c. Kui koormus ületab Fe, eemaldatakse koormus, osa deformatsioonist taastatakse ja osa jääktervestlikust säilitatakse, mida nimetatakse plastist deformatsiooniks. Fe nimetatakse elastseks piiriks.
d. Kui koormus suureneb veelgi, näitab tõmbekõvera saemaa. Kui koormus ei suurene ega vähene, nimetatakse eksperimentaalse proovi pideva pikenemise nähtust saagiseks. Pärast saagimist hakkab proov läbima ilmselge plastilist deformatsiooni.
e. Pärast saagimist näitab proov deformatsioonikindluse suurenemist, töö karenemist ja deformatsiooni tugevnemist. Kui koormus jõuab FB -ni, kahaneb proovi sama osa. FB on tugevuse piir.
f. Kahanemisnähtus viib proovi kandevõime vähenemiseni. Kui koormus jõuab FK -ni, puruneb proov. Seda nimetatakse luumurrukoormuseks.
Saagikus tugevus
Saagise tugevus on maksimaalne pingeväärtus, mida metallmaterjal talub plastilise deformatsiooni algusest kuni välise jõu korral murdumise algusest. See väärtus tähistab kriitilist punkti, kus materjal läheb üle elastse deformatsiooni etapist plastilise deformatsiooni etappi.
Klassifikatsioon
Ülemine voolavus: viitab proovi maksimaalsele pingele enne, kui jõud langeb saagise korral esimest korda.
Madalam voolavus tugevus: viitab minimaalsele pingele saagikuse etapis, kui esialgset mööduvat efekti eiratakse. Kuna madalama voolavuse punkti väärtus on suhteliselt stabiilne, kasutatakse seda tavaliselt materjali takistuse indikaatorina, mida nimetatakse saagikuse punktiks või voolavuse tugevuseks.
Arvutusvalem
Ülemise voolavuse tugevuse korral: r = f / sₒ, kus F on maksimaalne jõud enne, kui jõud esimest korda saagikuse etapis langeb, ja Sₒ on proovi algne ristlõikepindala.
Madalama voolavuse tugevuse korral: r = f / sₒ, kus F on minimaalne jõud F, mis eirab algset mööduvat efekti, ja Sₒ on proovi algne ristlõikepindala.
Ühik
Saagise tugevuse ühik on tavaliselt MPA (MegapaScal) või N/mm² (Newton ruutmilimeetri kohta).
Näide
Võtke näiteks madala süsinikusisaldusega terasest, selle saagise piir on tavaliselt 207MPa. Sellest piirist suurema välise jõu korral tekitab vähese süsinikusisaldusega teras püsiva deformatsiooni ja seda ei saa taastada; Välijõu kui sellest piirist väiksem, võib vähese süsinikusisaldusega teras naasta oma algsesse olekusse.
Saagise tugevus on üks olulisi näitajaid metallmaterjalide mehaaniliste omaduste hindamiseks. See kajastab materjalide võimet vastu seista plastilise deformatsiooni vastu, kui neid väliste jõudude korral.
Tõmbetugevus
Tõmbetugevus on materjali võime tõmbekoormuse korral kahjustustele vastu seista, mida ekspresseeritakse spetsiaalselt maksimaalse pingeväärtusena, mida materjal tõmbeprotsessi ajal talub. Kui materjali tõmbepinge ületab selle tõmbetugevuse, läbib materjal plastist deformatsiooni või luumurdu.
Arvutusvalem
Tõmbetugevuse (σT) arvutusvalem on:
σt = f / a
Kui F on maksimaalne tõmbejõud (Newton, n), mida proov enne purunemist talub, ja A on proovi algne ristlõikepind (ruut millimeeter, mm²).
Ühik
Tõmbetugevuse ühik on tavaliselt MPA (Megapascal) või N/mm² (Newton ruutmilimeetri kohta). 1 MPa võrdub 1 000 000 newtoniga ruutmeetri kohta, mis võrdub ka 1 N/mm².
Mõjutavad tegurid
Tõmbetugevust mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas keemiline koostis, mikrostruktuur, kuumtöötluse protsess, töötlemismeetod jne. Erinevatel materjalidel on erinevad tõmbetugevused, seega on praktilistes rakendustes vaja valida sobivad materjalid, mis põhinevad materjalid.
Praktiline rakendamine
Tõmbetugevus on materjaliteaduse ja tehnika valdkonnas väga oluline parameeter ning seda kasutatakse sageli materjalide mehaaniliste omaduste hindamiseks. Konstruktsiooni kujundamise, materjali valimise, ohutuse hindamise jms osas on tõmbetugevus tegur, mida tuleb arvestada. Näiteks ehitustehnikas on terase tõmbetugevus oluline tegur, kas see suudab koormustele vastu pidada; Lennukite ohutuse tagamiseks on võti kosmoseväljakul kergete ja ülitugevate materjalide tõmbetugevus.
Väsimustugevus:
Metalli väsimus viitab protsessile, mille käigus materjalid ja komponendid tekitavad järk -järgult kohalikke püsivaid kumulatiivseid kahjustusi ühes või mitmes kohas tsüklilise stressi või tsüklilise tüve all ning praod või äkilised täielik luumurrud tekivad pärast teatud arvu tsüklit.
Omadused
Ajajärk: metalli väsimuse rike ilmneb sageli lühikese aja jooksul järsku ilma ilmsete märkideta.
Asukoha paiknemine: väsimuspuudulikkus toimub tavaliselt kohalikes piirkondades, kus stress on koondunud.
Tundlikkus keskkonna ja defektide suhtes: metalli väsimus on väga tundlik keskkonna ja materjali pisikeste defektide suhtes, mis võib kiirendada väsimusprotsessi.
Mõjutavad tegurid
Stressi amplituud: stressi suurus mõjutab otseselt metalli väsimuse eluiga.
Keskmine pinge suurus: mida suurem on keskmine pinge, seda lühem on metalli väsimus.
Tsüklite arv: mida rohkem kord on metall tsüklilise stressi või pinge all, seda tõsisem on väsimuskahjustuste kogunemine.
Ennetavad meetmed
Optimeerige materjalivalik: valige suuremate väsimuspiiridega materjalid.
Pinge kontsentratsiooni vähendamine: vähendage pinge kontsentratsiooni konstruktsioonide või töötlemismeetodite abil, näiteks ümardatud nurgasiirde kasutamine, ristlõike mõõtmete suurendamine jne.
Pinna töötlemine: poleerimine, pihustamine jne metalli pinnal pinna defektide vähendamiseks ja väsimuse tugevuse parandamiseks.
Kontroll ja hooldus: kontrollige regulaarselt metallkomponente, et viivitamatult tuvastada ja parandada puudusi, näiteks pragusid; Hoidke väsimusele kalduvaid osi, näiteks kulunud osade asendamine ja nõrkade sidemete tugevdamine.
Metalli väsimus on tavaline metalli rikke režiim, mida iseloomustab äkiline paikkond ja tundlikkus keskkonna suhtes. Metalli väsimust mõjutavad peamised tegurid on stressi amplituud, keskmine pinge suurus ja tsüklite arv.
SN -kõver: kirjeldab materjalide väsimuslikku eluea erineva stressitaseme korral, kus S tähistab stressi ja n tähistab pingetsüklite arvu.
Väsimustugevuse koefitsiendi valem:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Kus (ka) on koormustegur, (kb) on suuruse tegur, (kc) on temperatuuritegur, (kD) on pinna kvaliteedifaktor ja (KE) usaldusväärsuse tegur.
SN -kõver matemaatiline väljend:
(\ sigma^m n = c)
Kus (\ sigma) on stress, n on pingetsüklite arv ning M ja C on materiaalsed konstandid.
Arvutamise etapid
Määrake materiaalsed konstandid:
Määrake M ja C väärtused katsete abil või viidates asjakohasele kirjandusele.
Määrake pingekontsentratsioonitegur: kaaluge osa tegelikku kuju ja suurust, samuti fileede, võtmeteede jms põhjustatud pingekontsentratsiooni, et määrata pingekontsentratsioonifaktor K. Arvutage väsimuse tugevus: vastavalt SN -i kõverale ja stressile Kontsentratsioonitegur koos osa kujundamise ja töö stressitasemega arvutage väsimustugevus.
2. plastilisus:
Plastilisus viitab materjali omadusele, mis välise jõu korral põhjustab püsivat deformatsiooni, kui väline jõud ületab selle elastse piiri. See deformatsioon on pöördumatu ja materjal ei naase oma algse kuju juurde, isegi kui väline jõud eemaldatakse.
Plastilisuse indeks ja selle arvutusvalem
Pikenemine (Δ)
Definitsioon: Pikkumine on gabariidi sektsiooni kogu deformatsiooni protsent pärast seda, kui proov on tõmbekujuline murdutatud originaalse gabariidi pikkuseni.
Valem: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Kus L0 on proovi algne mõõtur;
L1 on mõõturi pikkus pärast proovi purunemist.
Segmentaalne redutseerimine (ψ)
Definitsioon: segmentaalne vähendamine on ristlõikepindala maksimaalse vähenemise protsent kaelapunktis pärast seda, kui proov on jaotatud algsesse ristlõikepinnaks.
Valem: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Kus F0 on proovi algne ristlõikepind;
F1 on ristlõikepind kaelapunktis pärast proovi purunemist.
3. kõvadus
Metalli kõvadus on mehaaniline omaduste indeks metallimaterjalide kõvaduse mõõtmiseks. See näitab võimet seista vastu deformatsioonile metalli pinna lokaalses mahus.
Metalli kõvaduse klassifikatsioon ja kujutamine
Metalli kõvadusel on erinevatel katsemeetoditel mitmesuguseid klassifitseerimise ja esindamismeetodeid. Lisage peamiselt järgmine:
Brinelli kõvadus (HB):
Rakendusala: tavaliselt kasutatakse siis, kui materjal on pehmem, näiteks mittepüree metallid, teras enne kuumtöötlemist või pärast lõõmutamist.
Testipõhimõte: teatud suurusega katsekoormuse korral surutakse testitava metalli pinnale karastatud teraspall või karbiidipall. mõõdetakse testitava pinnal.
Arvutusvalem: Brinelli kareduse väärtus on jagaja, mis on saadud koormuse jagamisega taane sfäärilise pindalaga.
Rockwelli kõvadus (HR):
Rakendusala: tavaliselt kasutatakse suurema karedusega materjalide jaoks, näiteks kõvadus pärast kuumtöötlust.
Testipõhimõte: sarnaselt Brinelli kõvadusega, kuid kasutades erinevaid sondi (teemant) ja erinevaid arvutusmeetodeid.
Tüübid: Sõltuvalt rakendusest on HRC (kõrge kõvadusega materjalid), HRA, HRB ja muud tüüpi.
Vickersi kõvadus (HV):
Rakenduse ulatus: sobib mikroskoobi analüüsiks.
Testipõhimõte: suruge materjali pind koormusega alla 120 kg ja teemant ruudukujulise koonuse taande, mille tipunurk on 136 °, ja jagage materjali taandumispinna pindala koormuse väärtusega, et saada Vickersi kõvadusväärtus.
Leebi kõvadus (HL):
Funktsioonid: kaasaskantav kõvadustester, hõlpsasti mõõdetav.
Testipõhimõte: kasutage löögikuuli pea abil tekitatud põrke pärast kõvaduse pinna mõjutamist ja arvutage kõvadus löögi kiiruse suhtega 1 mm kaugusel proovipinnast löögikiiruseni.
Postiaeg: 25. september2024
