Zatezni test čvrstoće uglavnom se koristi za određivanje sposobnosti metalnih materijala da se odupre oštećenjem tijekom postupka istezanja, a jedan je od važnih pokazatelja za procjenu mehaničkih svojstava materijala.
1. test zatezanja
Test zatezanja temelji se na osnovnim načelima mehanike materijala. Primjenom zategnog opterećenja na uzorak materijala pod određenim uvjetima, uzrokuje deformaciju zatezanja dok se uzorak ne pokvari. Tijekom ispitivanja, deformacija eksperimentalnog uzorka pod različitim opterećenjima i maksimalno opterećenje kada se zabilježe prekid uzorka, tako da izračunava čvrstoću prinosa, vlačnu čvrstoću i druge pokazatelje učinka materijala.
Napret σ = f/a
σ je vlačna čvrstoća (MPA)
F je zatezanje opterećenja (n)
A je područje poprečnog presjeka uzorka
2. zatezna krivulja
Analiza nekoliko faza procesa istezanja:
a. U fazi OP -a s malim opterećenjem, produženje je u linearnom odnosu s opterećenjem, a FP je maksimalno opterećenje za održavanje ravne linije.
b. Nakon što opterećenje premaši FP, zatezna krivulja počinje uzimati nelinearni odnos. Uzorak ulazi u početnu fazu deformacije, a opterećenje se uklanja, a uzorak se može vratiti u prvobitno stanje i elastično deformiranje.
c. Nakon što opterećenje premaši Fe, uklanja se opterećenje, dio deformacije se vraća, a dio zaostale deformacije se zadržava, što se naziva plastična deformacija. Fe se naziva elastična granica.
d. Kad se opterećenje dalje poveća, zatezna krivulja pokazuje pilu. Kad se opterećenje ne poveća ili smanji, fenomen kontinuiranog izduživanja eksperimentalnog uzorka naziva se prinosom. Nakon popuštanja, uzorak počinje proći očiglednu plastičnu deformaciju.
e. Nakon popuštanja, uzorak pokazuje porast otpornosti na deformaciju, otvrdnjavanje rada i jačanje deformacije. Kad opterećenje dosegne FB, isti se dio uzorka oštro smanjuje. FB je ograničenje snage.
f. Fenomen skupljanja dovodi do smanjenja nosivosti uzorka. Kad opterećenje dosegne FK, uzorak se razbija. To se naziva opterećenje loma.
Snaga popuštanja
Čvrstoća prinosa je maksimalna vrijednost naprezanja koju metalni materijal može izdržati od početka plastične deformacije kako bi se dovršio prijelom kada je podvrgnut vanjskoj sili. Ova vrijednost označava kritičnu točku gdje materijal prelazi iz faze elastične deformacije u fazu plastične deformacije.
Klasifikacija
Čvrstoća gornjeg prinosa: odnosi se na maksimalni napon uzorka prije nego što sila prvi put padne kada se dođe do prinosa.
Snaga nižeg prinosa: odnosi se na minimalni napon u fazi prinosa kada se početni prolazni učinak zanemari. Budući da je vrijednost niže točke prinosa relativno stabilna, obično se koristi kao indikator otpornosti materijala, nazvanog točki prinosa ili čvrstoće prinosa.
Formula za izračun
Za gornju čvrstoću prinosa: r = f / sₒ, gdje je F maksimalna sila prije nego što sila prvi put padne u fazi prinosa, a Sₒ je izvorno područje poprečnog presjeka uzorka.
Za nižu čvrstoću prinosa: r = f / sₒ, gdje je F minimalna sila f zanemarujući početni prolazni učinak, a Sₒ je izvorna površina poprečnog presjeka uzorka.
Jedinica
Jedinica čvrstoće prinosa je obično MPA (Megapascal) ili N/MM² (Newton po kvadratnom milimetru).
Primjer
Uzmimo za primjer niskog ugljičnog čelika, ograničenje prinosa obično je 207MPa. Kad je podvrgnuta vanjskoj sili većoj od ove granice, čelik s niskim ugljikom će proizvesti trajnu deformaciju i ne može se obnoviti; Kad je podvrgnut vanjskoj sili manjoj od ove granice, čelik s niskim ugljikom može se vratiti u prvobitno stanje.
Čvrstoća prinosa jedan je od važnih pokazatelja za procjenu mehaničkih svojstava metalnih materijala. Odražava sposobnost materijala da se odupire plastičnoj deformaciji kada su podvrgnuti vanjskim silama.
Zatečna čvrstoća
Vlačna čvrstoća je sposobnost materijala da se odupire oštećenju pod zatezanim opterećenjem, što se posebno izražava kao maksimalna vrijednost naprezanja koju materijal može izdržati tijekom zateznog postupka. Kad zatezni napon na materijalu premaši vlačnu čvrstoću, materijal će proći plastičnu deformaciju ili lom.
Formula za izračun
Formula izračuna za vlačnu čvrstoću (σt) je:
σt = f / a
Gdje je F maksimalna zatezna sila (Newton, n) koju uzorak može izdržati prije probijanja, a A je izvorno područje poprečnog presjeka uzorka (kvadratni milimetar, mm²).
Jedinica
Jedinica vlačne čvrstoće obično je MPA (Megapascal) ili N/MM² (Newton po kvadratnom milimetru). 1 MPa jednaka je 1.000.000 newtona po kvadratnom metru, što je također jednaka 1 N/mm².
Utjecajni čimbenici
Na vlačnu čvrstoću utječu mnogi čimbenici, uključujući kemijski sastav, mikrostrukturu, postupak toplinske obrade, metodu obrade itd. Različiti materijali imaju različite čvrstoće za zatezanje, tako da je u praktičnim primjenama potrebno odabrati odgovarajuće materijale na temelju mehaničkih svojstava Materijali.
Praktična primjena
Vlačna čvrstoća vrlo je važan parametar u području znanosti i inženjerstva materijala, a često se koristi za procjenu mehaničkih svojstava materijala. U pogledu strukturnog dizajna, odabir materijala, procjena sigurnosti itd., Vlačna čvrstoća je faktor koji se mora uzeti u obzir. Na primjer, u građevinskom inženjerstvu, vlačna čvrstoća čelika važan je faktor u određivanju može li izdržati opterećenja; U području zrakoplovstva, zatezna čvrstoća laganih i materijala visoke čvrstoće ključna je za osiguranje sigurnosti zrakoplova.
Snaga umora:
Metalni umor odnosi se na postupak u kojem se materijali i komponente postupno proizvode lokalna trajna kumulativna oštećenja na jednom ili nekoliko mjesta pod cikličkim naponom ili cikličkim naprezanjem, a pukotine ili iznenadni potpuni prijelomi pojavljuju se nakon određenog broja ciklusa.
Značajke
Iznenađenje u vremenu: Neuspjeh u umoru metala često se iznenada pojavljuje u kratkom vremenskom razdoblju bez očitih znakova.
Lokalitet u položaju: Neuspjeh umora obično se javlja u lokalnim područjima gdje je stres koncentriran.
Osjetljivost na okoliš i oštećenja: Umor metala vrlo je osjetljiv na okoliš i sitne nedostatke unutar materijala, što može ubrzati postupak umora.
Utjecajni čimbenici
Amplituda stresa: Jačina stresa izravno utječe na vijek trajanja metala.
Prosječna veličina naprezanja: što je veći prosječni stres, to je kraći vijek metala umora.
Broj ciklusa: Što je više puta metal pod cikličkim naponom ili naprezanjem, to je ozbiljnije nakupljanje oštećenja od umora.
Preventivne mjere
Optimizirajte odabir materijala: Odaberite materijale s većim ograničenjima umora.
Smanjenje koncentracije stresa: smanjiti koncentraciju stresa strukturnim dizajnom ili metodama obrade, poput korištenja zaobljenih prijelaza u kutu, povećanja dimenzija poprečnog presjeka, itd.
Površinski tretman: poliranje, prskanje itd. Na metalnoj površini kako bi se smanjili površinski nedostaci i poboljšali čvrstoću umora.
Inspekcija i održavanje: redovito pregledajte metalne komponente kako bi se odmah otkrili i popravili oštećenja poput pukotina; Održavajte dijelove sklone umoru, poput zamjene istrošenih dijelova i pojačavanja slabih veza.
Metalni umor je uobičajeni način kvara metala, koji karakterizira iznenadnost, lokalitet i osjetljivost na okoliš. Amplituda stresa, prosječna veličina naprezanja i broj ciklusa glavni su čimbenici koji utječu na umor metala.
SN krivulja: Opisuje vijek trajanja materijala pod različitim razinama stresa, gdje S predstavlja stres, a N predstavlja broj ciklusa stresa.
Formula koeficijenta čvrstoće umora:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Ako je (KA) faktor opterećenja, (kb) je faktor veličine, (kc) je faktor temperature, (KD) je faktor kvalitete površine, a (ke) je faktor pouzdanosti.
SN krivulja matematički izraz:
(\ sigma^m n = c)
Gdje je (\ sigma) stres, n je broj ciklusa naprezanja, a M i C su materijalne konstante.
Koraci izračuna
Odredite konstante materijala:
Odredite vrijednosti M i C kroz eksperimente ili pozivajući se na relevantnu literaturu.
Odredite faktor koncentracije stresa: razmotrite stvarni oblik i veličinu dijela, kao i koncentraciju naprezanja uzrokovane filetima, ključevima itd. Da biste odredili faktor koncentracije stresa K. Izračunajte čvrstoću umora: prema krivulji SN -a i stresa Faktor koncentracije, u kombinaciji s životom dizajna i radnom razinom stresa u dijelu, izračunajte čvrstoću umora.
2. Plastičnost:
Plastičnost se odnosi na svojstvo materijala koji, kada je podvrgnut vanjskoj sili, stvara trajnu deformaciju bez probijanja kada vanjska sila premaši njegovu elastičnu granicu. Ova deformacija je nepovratna, a materijal se neće vratiti u svoj izvorni oblik, čak i ako se vanjska sila ukloni.
Indeks plastičnosti i njegova formula za izračun
Izduživanje (Δ)
Definicija: Izduživanje je postotak ukupne deformacije mjeranog dijela nakon što je uzorak zatezanje prelomljen na izvornu duljinu mjerača.
Formula: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Gdje je L0 izvorna duljina mjerača uzorka;
L1 je duljina mjera nakon što se uzorak pokvari.
Segmentno smanjenje (ψ)
Definicija: Smanjenje segmenta je postotak maksimalnog smanjenja površine poprečnog presjeka na točki zareza nakon što se uzorak razbije na prvobitno područje poprečnog presjeka.
Formula: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Gdje je F0 izvorno područje presjeka uzorka;
F1 je područje poprečnog presjeka na točki zareza nakon što se uzorak razbije.
3. Tvrdoća
Metalna tvrdoća je indeks mehaničkih svojstava za mjerenje tvrdoće metalnih materijala. Ukazuje na sposobnost da se odupire deformaciji u lokalnom volumenu na površini metala.
Klasifikacija i prikaz metalne tvrdoće
Metalna tvrdoća ima različite metode klasifikacije i reprezentacije prema različitim metodama ispitivanja. Uglavnom uključuju sljedeće:
Brinell Tvrdoća (HB):
Opseg primjene: Općenito se koristi kada je materijal mekši, poput obojenih metala, čelika prije toplinske obrade ili nakon žarenja.
Načelo ispitivanja: S određenom veličinom ispitivanog opterećenja, očvrsnuta čelična kugla ili kuglica od karbida određenog promjera utisnuta je u površinu metala koji će se testirati, a opterećenje se istovara nakon određenog vremena, a promjer udubljenja na površini se mjeri testiranje.
Formula izračuna: Brinell vrijednost tvrdoće je kvocijent dobiven dijeljenjem opterećenja s sfernom površinskom površinom uvlačenja.
Rockwell Tvrdoća (HR):
Opseg primjene: Općenito se koristi za materijale s većom tvrdoćom, poput tvrdoće nakon toplinske obrade.
Načelo ispitivanja: Slično tvrdoći Brinell, ali korištenjem različitih sondi (dijamanta) i različitim metodama izračuna.
Vrste: Ovisno o primjeni, postoje HRC (za materijale visoke tvrdoće), HRA, HRB i druge vrste.
Vickersova tvrdoća (HV):
Opseg primjene: pogodno za analizu mikroskopa.
Načelo ispitivanja: Pritisnite površinu materijala s opterećenjem manjim od 120 kg i dijamantnim kvadratnim konusom uvlačenjem s vrhovim kutom od 136 ° i podijelite površinu jame za uvlačenje materijala prema vrijednosti opterećenja kako biste dobili vrijednost tvrdoće Vickersa.
Leeb tvrdoća (HL):
Značajke: Prijenosni ispitivač tvrdoće, jednostavan za mjerenje.
Načelo ispitivanja: Upotrijebite odskok generiran udarnom kuglom nakon što utječe na površinu tvrdoće i izračunajte tvrdoću prema omjeru brzine odbijanja udarca na 1 mm od površine uzorka do brzine udara.
Post Vrijeme: rujna-25-2024
