Краткие теоретические сведения
Рабочая длина образца l – часть образца с постоянной площадью поперечного сечения между его головками или участками для захвата (рис. 1). Начальная расчетная длина образца lo – участок рабочей длины образца между нанесенными метками до испытания, на которое определяется удлинение (рис. 1). Конечная расчетная длина образца lk – длина расчетной части после разрыва образца. Начальный диаметр образца do – диаметр рабочей части цилиндрического образца до испытания (рис. 1). Диаметр образца после разрыва dк – минимальный диаметр рабочей части цилиндрического образца после разрыва. Начальная площадь поперечного сечения образца Fo – площадь поперечного сечения рабочей части образца до испытания. Площадь поперечного сечения образца после разрыва Fк – минимальная площадь поперечного сечения рабочей части образца после разрыва. Предел пропорциональности s пц – напряжение, которое материал образца выдерживает без отклонения от закона Гука. Предел упругости s 0,05 – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05% от первоначальной длины образца. Предел текучести физический s т – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без увеличения нагрузки. Предел текучести условный s 0,2 – напряжение, при котором пластическая деформация образца достигает 0,2 % от рабочей длины образца l. Предел прочности (временное сопротивление) s в – напряжение, соответствующее наибольшему усилию Рmax, предшествующему разрыву образца. Истинное сопротивление разрыву Sи- напряжение, определяемое отношением усилия в момент разрыва к минимальной площади поперечного сечения образца после разрыва Fк. Относительное удлинение d - отношение приращения расчетной длины образца (lk - lo) после разрушения к начальной расчетной длине lo, выраженное в процентах. Относительное сужение y- отношение разности Fo и минимальной Fк площади поперечного сечения образца после разрушения к начальной площади поперечного сечения образца Fo, выраженное в процентах. Нагрузка на образец при статических испытаниях возрастает медленно и плавно или остается постоянной в течение длительного времени. К статическим испытаниям металлов и сплавов относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Методы испытаний на растяжение черных и цветных металлов и изделий из них регламентируется ГОСТ 1497-84. Испытание на растяжение является наиболее универсальным по сравнению с другими видами испытаний, так как оно позволяет определять механические свойства материала на всех стадиях его деформации (от упругой деформации до разрушения). Размеры и типы образцов установлены ГОСТ 1497-84.
Рис. 1. Цилиндрический образец Испытания на растяжение проводят на образцах с гладкими зажимными головками (плоскими или цилиндрическими) (рис. 1), используя клиновые зажимные приспособления. Подготовка образцов к испытанию начинается с их контроля (осмотр внешнего вида, оценка шероховатости их поверхности и измерение размеров). Образцы с механическими повреждениями, заусенцами, неправильной маркировкой, а также с размерами, превышающими допустимые, к испытанию не допускаются. Испытание образцов осуществляют на серийно выпускаемых испытательных (разрывных) машинах, которые имеют три основных узла: механизм нагружения, механизм силоизмерения и устройство для автоматической записи диаграммы растяжения – диаграммный аппарат. Установив образец на машине и выбрав зазоры, медленно и плавно нагружают образец до момента его разрыва. Параллельно с этим записывается диаграмма растяжения, показывающая зависимость между нагрузкой, действующей на образец, и вызываемой ею изменением длины образца. На рис. 2 показана диаграмма растяжения образца из стали. По оси ординат отложена нагрузка Р, Н, по оси абсцисс – удлинение образца D l, мм. На диаграмме отмечено несколько характерных участков: упругой деформации до точки В; равномерной пластической деформации от В до D и сосредоточенной пластической деформации от D до Е. Прямолинейный участок сохраняется до точки Аили нагрузки Рпц, что соответствует пределу пропорциональности sпц, который определяют по формуле: , МПа, (1) где Рпц – усилие, превышение которого вызывает появление остаточной деформации; Fo – начальная площадь поперечного сечения образца.
Рис. 2. Диаграмма растяжен Тангенс угла наклона прямолинейного участка характеризует модуль упругости первого рода Е. На небольшом участке от А до В нарушается линейная зависимость между Р и D l из-за упругих несовершенств материала, связанных с дефектами решетки. Точке В соответствует усилие Рупр, при котором остаточная деформация станет равной 0,05 % от начальной расчетной длины образца. Ордината точки В служит для определения предела упругости:
Предел пропорциональности и предел упругости определяют упругие свойства материала. Ордината точки С, соответствующей течению материала при пластическом деформировании, служит для определения физического предела текучести s т: где Рт - усилие при текучести. Физический предел текучести определяют по диаграмме растяжений, когда на ней имеется горизонтальный участок (площадка текучести). Такой участок характерен только для малоуглеродистых сталей и латуней. Для остальных сплавов определяют условный предел текучести, который равен напряжению Р0,2, при котором остаточное удлинение образца составляет 0,2 %: Выбранная пластическая деформация 0,2 % достаточно точно характеризует переход от упругих деформаций к пластическим, а напряжение s0,2 несложно определить при испытаниях независимо от того, имеется или нет площадка текучести на диаграмме растяжения. Пластическое деформирование выше точки С идет при возрастающей нагрузке, так как металл в процессе деформирования упрочняется. Упрочнение металла при деформировании называется наклепом. До точки Д удлинение происходит равномерно по всей длине рабочей части рабочей части образца. Цилиндрическая форма образца сохраняется, хотя диаметр его уменьшается по мере удлинения. Ордината точки Д соответствует максимальному усилию Ртах и служит для определения предела прочности или временного сопротивления: Наклеп металла увеличивается до момента разрыва образца, хотя растягивающая нагрузка при этом уменьшается от Ртах до РЕ (см. рис. 2). Это объясняется появлением в образце местного утонения – шейки, в которой в основном сосредотачивается пластическая деформация. Несмотря на уменьшение нагрузки, растягивающие напряжения в шейке повышаются до тех пор, пока образец не разорвется. В точке К определяют истинное сопротивление разрыву Sи – напряжение, определяемое отношением усилия в момент разрыва РЕ к минимальной площади поперечного сечения образца после разрыва Fк: Напряжения s0,05, sт и sв - стандартные характеристики прочности. Пластичность материала характеризуется относительным удлинением и относительным сужением. Относительное удлинение определяется по формуле: Относительное сужение:
Содержание отчета 1. Название, цель работы. 2. Краткие сведения об основных характеристиках прочности и ластичности металлических материалов. 3. Эскиз образца. 4. Диаграмма растяжения. 5. Таблица с результатами эксперимента. 6. Рассчитанные количественные данные о прочностных и пластических характеристиках испытанных образцов. 7. Выводы.
Таблица испытаний на разрыв металлических образцов на машине УММ-5
Контрольные вопросы
1. Какие испытания называют статическими? 2. Какие свойства металлов и сплавов определяют при испытаниях на статическое растяжение? 3. Чем истинные напряжения отличаются от условных? 4. Что такое предел пропорциональности? 5. Что такое предел упругости? 6. Какая разница между физическим и условным пределом текучести? 7. Что такое предел прочности или временное сопротивление? 8. Как определяется истинное сопротивление разрыву? 9. Что такое относительное удлинение и относительное сужение, как они определяются?
Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики ГПОУ «Донецкий горный техникум им. Е.Т. Абакумова»
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (594)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |