Механични свойства на материалите
Преди да можете да използвате един или други неща, което трябва да знаете неговите качества и поведение. Когато дизайнер проектира мост от стомана или корпус от алуминиева сплав, той използва известната данни за силата на този метал, които са показани в таблиците. Въз основа на тези данни, дизайнерът изчислява какви елементи трябва да са с дебелина да издържат предвидените проектни натоварвания.
КЛАСИРАНЕ ИМОТИ на метали и сплави
1. Физични свойства на метали и сплави се определят от цвета, специфичното тегло, плътност, точка на топене, термично разширение, топлинна и електрическа проводимост ", както и магнитен.
2. химичните свойства на метала трябва да включват способността им да се противопоставят на химически или електрохимически действие на различни среди (корозия) при нормални и високи температури.
3. Механичните свойства на метали и сплави е набор от свойства, които характеризират способността на материала да се противопоставят на въздействието на външни сили (товари).
4. технологични свойства на метали и сплави характеризират с тяхната способност да устои на различни методи за топла и студена обработка.
Механични свойства - характеризират определено поведение на материала под влияние на външни натоварвания. Варира в зависимост от естеството на товара.
Якостни свойства (якост, твърдост, еластичност) - собственост на съпротива външни влияния
Пластмасови свойства (пластичност) - възможността за промяна на размера и формата без счупване
статичен (натоварване се променя бавно и плавно се увеличава или остава постоянна за дълго време);
циклични (натоварване варира с течение на времето).
Механични изпитвания, в зависимост от естеството на промяната и датата на натоварване стъпки са разделени на статичен динамичен, умора (цикличен).
Методи за определяне на механичните свойства
1 от статични тестове МЕТАЛИ
1.1 Изпитване на опън при стайна температура.
Тестове, проведени при машината за тестване на опън, материалът е изложен на постепенно увеличаване на натоварването.
Пробите определена точка постепенно зареден в надлъжна посока и по този начин се разтяга по дължина. Удължение се изразява в процент от първоначалната дължина на образеца. В резултат на такава контролна диаграма, получена опън сила F абсолютен удължаване на пробата, която характеризира поведението под товар от метал.
За специфични механичните характеристики на материала, не зависят от размера на извадката, якост щам диаграма изработена координати - якост на опън () - удължение ().
където F - якост на опън, Н;
F0 - начална проба площ на напречното сечение в mm 2;
- абсолютен удължение, mm;
0 - изчислена дължина на образеца преди изпитването мм.
Диаграма - се различава от схема F - само в мащаба.
При ниски натоварвания, остатъчното напрежение не се случва, и пробата след отстраняване на натоварването е на първоначалната дължина - тя се държи еластично. В областта на еластична деформация е пропорционална на натоварването на деформация:
където Е - коефициент на пропорционалност, модул на Янг, МРа.
На стръмността на покачването се определя като съотношението на напрежение на опън. коефициент Е е графично TG и характеризира еластичните свойства на материала.
Когато предварително определена стойност на напрежението с увеличаване модул намалява количество на еластична деформация, т.е. увеличава материал скованост. Ето защо, модул Е се нарича още модула на твърдост. Стойността зависи от естеството и варира малко с промяната в неговия състав, структура и термична обработка.
Размерът на еластичния модул - МРа.
Ако напрежението продължава да расте и материалът преминава през еластичната граница на пластична деформация се натрупва в пробата. Сега, след отстраняване на пробата не се връща към първоначалната дължина на товара, и се превръща вече в съответствие с тази част, която е обща пластична деформация. Първо, пластична деформация се разпределя равномерно в дните не проба, но допълнително увеличение на стрес се концентрира във всяка област. В този момент, пробата започва да се стесни (образувани "врата") на неговото напречно сечение намалява бързо и. Накрая, бедствието настъпва - целостта на материала е счупен, пробата се разкъсва.
Прецедете крива ви позволява да настроите много от важните характеристики на материала:
- пропорционалния граница (HRC) - максимално напрежение при което деформация е пряко пропорционална на товара;
- еластичната граница (0.05) - позоваване напрежение съответства на появата на предварително определена стойност на остатъчното напрежение (0.05%);
- Физическа провлачване (т) - позоваване напрежение, съответстващо на най-малкото натоварване се случва, когато деформацията на образеца без увеличаване на товара ( "течливост подложка");
- провлачване (0.2) -primenyaetsya в случай, че няма "добив плато. "0.2" - конвенционален напрежение, при която остатъчната деформация достигне стойности от 0,2%.
С допълнително натоварване, пластично деформиране се увеличава по-равномерно разпределени през обема на пробата. В точка РВ. товар достига максимална стойност.
- якост на опън (опън) (В) - условие напрежение, съответстващо на най-високо натоварване издържа от пробата.
метал пластичност характеризира със следните количества:
Удължение - съотношението на дължината на пробата след растеж фрактура на дължината на първоначалния размер.
Свиване - коефициент на намаление на най-голямото напречно сечение (на прекъсване) на оригиналния сечение.
1.2 Определяне на твърдост.
Твърдост - устойчивост на материала на пластична деформация върха вдлъбнатина.
Големината на твърдостта може да се съди по силата свойствата на материалите без производство изпитване на опън.
Твърдостта на материали е тясно свързана с тяхната преработка и дълготрайност.
При определяне на твърдостта на външните натоварвания се предават на шарката на отстъп в повърхността на твърдия върха като топка, конус, пирамида.
Методите за измерване на твърдостта на широко използван поради бързината и простотата, преносимостта на оборудване, както и възможността да се извършва изследвания върху готовите части, без да ги унищожава.
1.2.1. метод на Бринел.
Въз основа на вдлъбнатина повърхността на изпитвания материал в закалена стомана с диаметър D от товара F. След отстраняване на натоварването на повърхността на пробата, заготовката или заготовката остава отпечатък с формата на сферичен сегмент. Толкова по-трудно метал, толкова по-малък отпечатък
където F - сила на пресоване, N (KGF);
F - вдлъбнатина повърхност (сферичен сегмент), тт2.
Ball Диаметър D = 10; 5; 2.5 (mm) се избира в зависимост от дебелината на продукта. Определяне на HB подадена измервания по-надеждни и по-лесно. Диаметърът на вдлъбнатината се измерва чрез микроскоп измерване. (HB - стоманена топка HBW - подаване на циментиран карбид, D = 10 mm, Р = 3,000 KGF, Т = 10 сек /
За да се ускори и опрости тестване, маса, в зависимост от диаметъра на твърдост вдлъбнатина. Инструментът не е подходящ за тестване Бринел метали с твърдост над NV450 избегнат грешки поради деформация на топката.
твърдост по Бринел е измерена чрез Tina TS - твърдост с топка върха.
В между здравина и твърдост номер НВ за различни метали е инсталиран следните приблизителни отношения:
Стомана B 3,4 HB
за стипца. В сплави W, 5NV
За медни сплави B 4,5 HB
1.2.2. Rockwell мащаб.
Твърдост на отстъп или конус с предварително натоварване. В зависимост от твърдостта на материала, използван издатъците 2 вида: стоманени топки от 1.6 mm за изпитване на метали с ниска и средна твърдост
общо натоварване от 100 KGF (скала В) и диамант конус с връх ъгъл от 120 0 до тества твърди вещества с общо тегло от 150 KGF (гама С) и при общо тегло от 60 кг (диапазон). Стойността на твърдост по Rockwell се определя от дълбочината на проникване в образеца за изпитване под въздействието на общото натоварване. Тази дълбочина се изразява в произволни единици и описва Рокуел твърдост HR. Номерът на твърдост се измерва чрез показател за избор (набиране). Той разполага със 100 дивизии и две shkaly- черно и червено. Всеки участък на скалата съответства на единица за твърдост. При тестване на диамант брои конус се провеждат на черния мащаба и стоманеното топче - червено.
Пример наименования: HRA 20, HRB 56 HRC 40
Устройство за измерване - TC (Cone твърдост).
Rockwell брой твърдост превежда приблизително брой твърдост по Бринел, използвайки специален твърдост таблици за преобразуване.
1.2.3. тест твърдост по Викерс.
твърдост тест в този случай е направена от диамант вдлъбнатина четиристранна пирамида с ъгъл 136 градуса между срещуположните повърхности. В резултат на натискане на диамант пирамида оставя отпечатък на пробата за анализ, който има квадратна форма. Измерени и двамата диагонали пръстов отпечатък под микроскоп, който е част от Vickers устройство.
Твърдост пръстови пирамиди се определя чрез разделяне на натоварване Р (KGF) от отпечатъка на площ F (mm 2)
Заредете на сто и двадесеткг 5do.
Поради големия ъгъл на върха на вдлъбнатината на пирамида диагонал е достатъчно голям, дори с малка дълбочина вдлъбнатина, която определя точността и чувствителността на метода.
Предимството на Викерс - възможност за измерване на твърдостта на меки, допълнителни твърди, много тънки продукти, повърхностни слоеве (например, след цементация и decarburization т.).
ТР устройство - Твърдост пирамидата.
До 350-400 HB HB и HV стойност равна HB-долу в по-голяма твърдост от HV
2 динамично изпитване
Части от машините в експлоатация са подложени не само на статично натоварване, но и динамичен, т.е. натоварване се увеличава драстично.
Често бързо (чуплива) унищожаване на 0.5 - 8 и бавно скоростта на звука (вискозен) 0.18 Sp. звук.
Метод за определяне на якост.
Вискозитет - Способността на материала да абсорбира механична енергия на външните сили поради пластична деформация.
Физическият смисъл на вискозитета на - енергия характеристика и се изразява в единици за работа. За да се разграничат два основни типа на крехко разрушаване и пластмаса (вискозен). За крехко разрушаване е характеристика на кристален фрактура, и за вискозен - влакнест фрактура.
Вискозитет на метали и сплави се определя от техния химически състав, топлинна обработка и други вътрешни фактори.
Заедно с това, вискозитета зависи от условията, в които металът е в статията по време на работа. При определени обстоятелства, този, фактори и същи метал ще бъде в пластично състояние, с други - тя ще се включи на чуплива държавата.
Студената крехкост нарича метал тенденция да стават крехки и при ниски температури.
праг студен крехкост характеризира ефекта на понижаване на температурата на тенденцията на материал за крехко разрушаване. Тя се определя от резултатите от изпитване на въздействие проби с прорез в понижаващи температури.
В прехода от сферографитен фрактура на крехко разрушаване посочва промени в структурата и драматично намаляване на издръжливост наблюдава в температурен обхват (TB - Тх) (температура на гранични стойности вискозни и чуплива кост).
Прагови крехкост при ниски температури температури означават борда (TB - TH) един или t50, при която температурата на фрактура на пробата има 50% от компонент влакна и стойността FTC се намалява.
t50 зависи от структурата, температурата на изпитването, стрес релефоване. Колкото по-висока якост на опън, по-високата T50. Изчислителен метод е да се определи твърдостта вискозитет.
якост на въздействието - работата изразходвани за фрактура на въздействието на пробата. Тя се определя като съотношението на енергията на удара "изразходвани за унищожаване на пробата в областта на пробата напречно сечение.
Това въздействие тестове на нарези екземпляри махало. За да се получат сравними резултати от проведени върху проби от няколко типа стандартни тестове назъбена определена форма. Пробата беше монтирани върху опори копра нарези в посока, обратна удара с махалото острие, което е повдигнато на определена височина. Унищожаването на работата на пробата, прекарано
където Р - маса на махалото кг;
Н, Н - височина на повдигане на махалото.
където S - площта на пробата в място стрес концентратор напречно сечение.
Размерът - J / ст2; KJ / m2
Якостта означаваме KCU, KCV, ККП писма COP - код издръжливост, буквите T, V, U - образува вдлъбнатината.
3 умора ТЕСТОВЕ
Умора се провеждат тестове, за да се определи поведението на метали под заявление povtornoperemennogo натоварване. По този начин има по-ниска якост, отколкото при статични изпитвания. повреди умора случи, например, автоматизация на пружини и други части на натоварване режим механизми гърбични операционна - разтоварване, опън, натиск, Y валове прехвърляне компоненти въртящ момент подложени на вибрации. метъл "уста" за живота му. Това е така, защото, под действието на голям брой цикли в най-натоварените или отслабени място произхожда и развива пукнатини и фрактури умора част е оформена.
Умората недостатъчност е щастлив характерни черти. Това е все едно внезапно, без забележими външни признаци на напрежение.
При умора на метала се реализира постепенно натрупване на повреди при повторно AC напрежение, което води до намаляване на жизнения цикъл на продукта, образуването на пукнатини и разрушение.
Имотът на метали, за да издържат на умора се нарича издръжливост.
Максималната стрес, който може да издържи на метал, без да се счупи повторението на предварително определен брой цикли на променлив товар се нарича граница на издръжливост. Материал проби за изпитване на умора използват гладки кръгли или квадратни напречни сечения. Тестовете, проведени с помощта на огъване, разтягане, пресоване или усукване. Тестове, проведени върху проби от серията (10-15). Получените данни са изграждане на крива, която се определя на базата на границата на издръжливост на предварително определен брой цикли (за стомана N = 10). граница умора определя при стандартни условия (балансирани цикъл, нормална температура, не агресивна среда, и т.н.) означават -1. Размерът на границата на издръжливост - МРа. лимит издръжливост зависи основно от качеството на повърхността. Между границата на издръжливост и якост на опън има връзка: -1 = 0,6 B
Има около 2 вида умора криви:
- с хоризонтални кривите на порциите типични за стомани при ниски температури;
- криви без хоризонтален участък характерни за не-железни сплави, както и за всички материали, работещи при високи температури или в корозивна среда.
Ефективността на материала се характеризира със следните критерии при работа:
1. якост критерии - Б. 0,2, E, HB, HRB - определяне разрешено работни напрежения тегло и размери;
2. надеждност критерии -. , KCV, t50 - способността да поддържа желаните свойства по време на работа;
3. за дълготрайност критерии - -1 - способност за работа в рамките на предварително зададено условие определено време.
Всички въпроси, коментари могат да бъдат изпратени чрез модула за обратна връзка. Моля, съобщавайте за грешки и неточности. Благодаря ви предварително. Аз у дома
502 Bad Gateway