TO kategorija:
Metalni i alatni radovi
Čvrstoća i tvrdoća metala
Metali koji se koriste u mašinstvu i proizvodnji alata imaju niz vrijednih svojstava, ali najvažnije od njih su čvrstoća i tvrdoća.
Hajdemo ukratko o ovim svojstvima.
Snaga, kao što je poznato, je sposobnost materijala da se odupre uništenju. Ako se metal ne slomi pri istezanju ili se ne sruši pri udaru, za metal se kaže da je jak. Ali u tehnologiji se ne možete osloniti samo na opći utisak o tome da li je metal s kojim imate posla jak ili nedovoljno jak. Čvrstoća materijala mora biti precizno izmjerena, a njegova sposobnost otpornosti na kidanje i sposobnost da izdrži udarna opterećenja moraju se posebno odrediti. Da bi se odredila čvrstoća metala, uzorci napravljeni od njega se podvrgavaju zatezanju na posebnim mašinama dok se ne slome. Praćenjem sile pod kojom je uzorak puknuo i proučavanjem promjene njegovih dimenzija na mjestu rupture moguće je dobiti potpun i tačan opis čvrstoće metala od kojeg je uzorak napravljen.
Zatim, dijeljenjem veličine sile koja je slomila uzorak, izražene u kilogramima, s površinom poprečnog presjeka uzorka, izraženom u kvadratnim milimetrima, određivan je napon koji je uzorak izdržao, odnosno vlačna čvrstoća materijal. Veličina ove sile, po jedinici površine presjeka i stoga se mjeri ne u kg, već u kg/mm2, naziva se vlačna čvrstoća i u svoj tehničkoj literaturi, crtežima i tehnološkoj dokumentaciji označava se slovom sv (sigma be).
Poznavanje vrijednosti vlačne čvrstoće određenog metala omogućava ne samo izračunavanje čvrstoće proizvoda, već i odabir potrebnih uvjeta rezanja prilikom njegove obrade. Ovo je od velike važnosti jer čvrstoća čelika jako varira. Tako, na primjer, čl. 1 ima = 32 40 kg/mm2, a neki visokolegirani čelici dostižu 200 kg/mm2.
Daljnjim proučavanjem potrganog uzorka može se ustanoviti da se njegov poprečni presjek na mjestu rupture donekle suzio, a ukupna dužina povećala. Ovaj fenomen ukazuje na to koliko je dati materijal sposoban da se odupre destrukciji i promeni svoj oblik bez narušavanja molekularne veze između njegovih čestica, odnosno da bude plastičan.
Ako sada izračunamo za koliko se smanjila površina poprečnog presjeka uzorka, a zatim podijelimo ovu vrijednost njegovom prvobitnom površinom, dobićemo rezultat izražen u. posto i naziva se relativna kompresija poprečnog presjeka. Relativna kompresija poprečnog presjeka označena je slovom f (psi) i karakterizira viskoznost materijala. Vrijednost za najmekše čelike s niskim udjelom ugljika dostiže 60%, za najmanje duktilne čelike - do 30%.
Mjerenje povećane dužine uzorka karakterizira relativna elongacija i označava se slovom 8 (delta). Što je veće relativno istezanje, veća je duktilnost metala. Prema vrijednosti relativnog izduženja 5 i relativne kompresije<|>, posredno, može se suditi o viskoznosti metala. Viskoznost metala se shvata kao svojstvo materijala koje je suprotno krtosti.
Drugo glavno svojstvo metala je tvrdoća. Što je veća tvrdoća, što je dio izdržljiviji, to se sporije haba. Alat za rezanje uklanja strugotine s dijela samo zato što je njegova tvrdoća mnogo veća od tvrdoće materijala koji se obrađuje. Čak i mala promjena tvrdoće značajno utječe na performanse dijela i alata. Sve to prisiljava proizvođače da pažljivo prate tvrdoću dijela.
Tvrdoća metala se određuje pritiskom predmeta u materijal koji se ispituje. Dubina udubljenja određuje koliko je velika ova tvrdoća. Postojeći instrumenti za mjerenje tvrdoće rade na ovom principu: Brinell press i Rockwell instrumenti.
Koristeći Brinell prešu, tvrdoća neočvrslog čelika, kao i lijevanog željeza, mjeri se utiskivanjem čelične kuglice promjera 10 mm u njih silom od 3000 kg. Za ostale materijale sila pritiska lopte varira: za bakar, mesing i sl. iznosi 1000 kg, a za meke legure 250 kg. Rockwell uređaj određuje tvrdoću očvrslog materijala pritiskom na poseban dijamantski konus. Rezultat mjerenja, koji karakterizira tvrdoću materijala, jesu odgovarajući brojevi tvrdoće: broj tvrdoće po Brinelu (Hb) i broj tvrdoće po Rockwellu (HR).
Broj tvrdoće po Brinelu Ib predstavlja rezultat dijeljenja opterećenja (u kg) s površinom udubljenja lopte, izražene u mm2. Da biste izbjegli kalkulacije prilikom određivanja Hb broja, koristite posebne tablice u kojima možete pronaći ovaj broj na osnovu promjera rezultirajućeg otiska. Najveća tvrdoća koja se može testirati na ovoj presi je: Yv = 450.
Brinell presa (slika 15) radi na sljedeći način. Dio, očišćen da bi se dobila ravna i ravna površina, postavlja se na kuglični zglob, a zamašnjak koji rotira vijak se podiže sve dok ne dođe u kontakt sa vršnom kuglom. Zatim zavrtnjem zatvaraju izlaz ulja iz cilindra u rezervoar i stvaraju pritisak na klip i vrh kugle, djelujući kao pumpa. Aktivirana pumpa potiskuje ulje u cilindar iz rezervoara, stvara pritisak na klip i istovremeno ga prenosi na manometar i polugu sa utezima. Količina pritiska odgovara težini tereta. Nakon nekog vremena, vijak se otvara, dio ulja iz cilindra odlazi u rezervoar i tlak pada na nulu. Nakon toga spustite vijak sa zamašnjakom, otpustite dio i pomoću posebne lupe izmjerite prečnik otiska.
Rice. 1. Šematski prikaz Brinell hidraulične prese.
Rice. 2. Dijagram rada Rockwell uređaja.
Proces testiranja počinje prinošenjem predmeta dijamantskom vrhu i primjenom preliminarne sile (10 kg). Ovo se pažljivo kreira oprugom koja se nalazi u čahuri vretena uređaja. Poluga za upravljanje 6 djeluje na vreteno uređaja, a njena potporna tačka je na osi 7, a mjesto gdje se sila prenosi na vrh je na prizmu. Na ovu polugu djeluje opterećenje.
U neradnom položaju poluga leži na okovu i pritisak se ne prenosi na vreteno. Tokom testa, ručka se otpušta, a zatim se poluga, zajedno sa okovom i polugom, spušta. Glatko spuštanje cijelog ovog sistema olakšava uljni amortizer 8, koji vam omogućava regulaciju brzine primjene sile na predmet koji se testira. Imajući priliku da se kreće, dijamantski konus, spuštajući se, prodire u metal. Veličina ovog pokreta se prenosi pomoću poluge na indikator.
Međutim, treba reći da se ne mogu svi dijelovi testirati na tvrdoću pomoću opisanih uređaja. Nemoguće je, na primjer, sa. koristeći ih za određivanje tvrdoće na reznoj ivici alata ili na unutrašnjoj površini neke matrice. U takvim slučajevima pribjegavaju provjeri tvrdoće pomoću kalibriranih turpija.
Ovim se završava opis dvaju najvažnijih svojstava čelika - njegove čvrstoće i tvrdoće. Međutim, ova svojstva nisu konstantna. Mogu se mijenjati s promjenama u strukturi čelika, odnosno njegovoj strukturi. Šta uzrokuje promjenu strukture čelika?
Glavna mehanička svojstva uključuju čvrstoću, duktilnost, tvrdoću, udarnu čvrstoću i elastičnost. Većina indikatora mehaničkih svojstava određuju se eksperimentalno rastezanjem standardnih uzoraka na mašinama za ispitivanje.
Snaga- sposobnost metala da se odupre razaranju kada je izložen vanjskim silama.
Plastika- sposobnost metala da nepovratno mijenja svoj oblik i veličinu pod utjecajem vanjskih i unutrašnjih sila bez razaranja.
Tvrdoća- sposobnost metala da se odupre prodiranju tvrđeg tijela u njega. Tvrdoća se određuje pomoću testera tvrdoće uvođenjem kaljene čelične kuglice u metal (na Brinell uređaju) ili uvođenjem dijamantske piramide u dobro pripremljenu površinu uzorka (na Rockwell uređaju). Što je manja veličina udubljenja, veća je tvrdoća metala koji se ispituje. Na primjer, ugljični čelik ima tvrdoću od 100 prije stvrdnjavanja. . . 150 HB (Brinell), a nakon stvrdnjavanja - 500. . . 600 NV.
Snaga udara- sposobnost metala da odoli udarnim opterećenjima. Ova količina, označena KS(J/cm 2 ili kgf m/cm), određeno omjerom mehaničkog rada A, utrošeno na uništavanje uzorka prilikom udarnog savijanja, do površine poprečnog presjeka uzorka .
Elastičnost- sposobnost metala da povrati svoj oblik i volumen nakon prestanka vanjskih sila. Ovu veličinu karakterizira modul elastičnosti E(MPa ili kgf/mm 2), što je jednako naponskom odnosu a to elastične deformacije uzrokovane time. Čelici i legure za proizvodnju opruga i lisnatih opruga moraju imati visoku elastičnost.
Mehanička svojstva metala
Pod mehaničkim svojstvima se podrazumijevaju karakteristike koje određuju ponašanje metala (ili drugog materijala) pod utjecajem primijenjenih vanjskih mehaničkih sila. Mehanička svojstva obično uključuju otpornost metala (legure) na deformaciju (čvrstoću) i otpornost na lom (duktilnost, žilavost i sposobnost metala da se ne sruši u prisustvu pukotina).
Kao rezultat mehaničkih ispitivanja dobijaju se numeričke vrijednosti mehaničkih svojstava, odnosno vrijednosti naprezanja ili deformacije pri kojima dolazi do promjena u fizičko-mehaničkom stanju materijala.
Procjena imovine
Pri ocjeni mehaničkih svojstava metalnih materijala izdvaja se nekoliko grupa kriterija.
- Kriteriji se određuju bez obzira na karakteristike dizajna i prirodu usluge proizvoda. Ovi kriteriji su pronađeni standardnim ispitivanjima glatkih uzoraka na napetost, kompresiju, savijanje, tvrdoću (statička ispitivanja) ili udarno savijanje zarezanih uzoraka (dinamička ispitivanja).
- Čvrstoća i plastična svojstva utvrđena tokom statičkih ispitivanja na glatkim uzorcima, iako su važna (uključena su u proračunske formule), u velikom broju slučajeva ne karakterišu čvrstoću ovih materijala u realnim uslovima rada mašinskih delova i konstrukcija. Mogu se koristiti samo za ograničen broj proizvoda jednostavnog oblika koji rade u uvjetima statičkog opterećenja na temperaturama blizu normalnih.
- Kriterijumi za procenu strukturne čvrstoće materijala koji su u najvećoj korelaciji sa uslužnim svojstvima datog proizvoda i karakterišu performanse materijala u radnim uslovima.
Projektna čvrstoća metala
Kriterijumi za strukturnu čvrstoću metalnih materijala mogu se podijeliti u dvije grupe:
- kriterijumi koji određuju pouzdanost metalnih materijala od iznenadnog razaranja (žilavost loma, rad koji se apsorbuje tokom širenja prsline, preživljavanje, itd.). Ove tehnike, koje koriste osnovne principe mehanike loma, baziraju se na statičkim ili dinamičkim ispitivanjima uzoraka sa oštrim pukotinama koje se javljaju u stvarnim mašinskim delovima i konstrukcijama u radnim uslovima (zarezi, rupe, nemetalne inkluzije, mikropraznine itd. ). Pukotine i mikro-diskontinuiteti uvelike mijenjaju ponašanje metala pod opterećenjem, budući da su koncentratori naprezanja;
- kriteriji koji određuju trajnost proizvoda (otpornost na zamor, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, itd.).
Kriterijumi za evaluaciju
Kriterijumi za ocjenu čvrstoće konstrukcije u cjelini (čvrstoća konstrukcije), utvrđeni tokom ispitivanja na klupi, punim i operativnim ispitivanjima. Ova ispitivanja otkrivaju utjecaj na čvrstoću i trajnost strukture faktora kao što su raspodjela i veličina zaostalih naprezanja, nedostaci u tehnologiji proizvodnje i dizajnu metalnih proizvoda itd.
Za rješavanje praktičnih problema u metalurgiji potrebno je odrediti kako standardna mehanička svojstva, tako i kriterije čvrstoće konstrukcije.
GOST 25.503-97
MEĐUDRŽAVNI STANDARD
PRORAČUNI I ISPITIVANJA Čvrstoće.
METODE MEHANIČKOG ISPITIVANJA METALA
METODA ISPITIVANJA KOMPRESIJE
INTERSTATE COUNCIL
O STANDARDIZACIJI, METROLOGIJI I CERTIFIKACIJI
Predgovor
1 RAZVIJENO od strane Voronješke državne šumarske akademije (VGLTA), Sveruskog instituta lakih legura (VILS), Centralnog istraživačkog instituta za građevinske konstrukcije (CNIISK nazvan po Kučerenku), Sveruskog istraživačkog instituta za standardizaciju i sertifikaciju u mašinstvu Inženjering (VNIINMASH) Državnog standarda Ruske Federacije UVODIO Državni standard Rusije 2 UVOJENO od strane Međudržavnog vijeća za standardizaciju, mjeriteljstvo i sertifikaciju (Protokol br. 12-97 od 21. novembra 1997.) Za usvajanje je glasalo sljedeće:
|
Ime države |
Naziv nacionalnog tijela za standardizaciju |
| Republika Azerbejdžan | Azgosstandart |
| Republika Jermenija | Armgosstandard |
| Republika Bjelorusija | Državni standard Bjelorusije |
| Republika Kazahstan | Gosstandart Republike Kazahstan |
| Kyrgyz Republic | Kyrgyzstandard |
| Republika Moldavija | Moldovastandard |
| Ruska Federacija | Gosstandart Rusije |
| Republika Tadžikistan | Tajikgosstandart |
| Turkmenistan | Glavni državni inspektorat Turkmenistana |
| Republika Uzbekistan | Uzgosstandart |
| Ukrajina | Državni standard Ukrajine |
GOST 25.503-97
MEĐUDRŽAVNI STANDARD
Datum uvođenja 1999-07-01
1 PODRUČJE UPOTREBE
Ovim standardom se utvrđuju metode za statička ispitivanja kompresije na °C za određivanje mehaničkih svojstava crnih i obojenih metala i legura. Standard uspostavlja metodu za ispitivanje uzoraka u kompresiji radi konstruisanja krivulje očvršćavanja, određivanja matematičke veze između napona strujanja s s i stepena deformacije i procene parametara jednačine snage (s s 1 - napon protoka pri = 1, n - indeks deformacijskog očvršćavanja). Mehaničke karakteristike, kriva očvršćavanja i njeni parametri, definisani ovim standardom, mogu se koristiti u sljedećim slučajevima: - izbor metala, legura i opravdanje projektnih rješenja; - statistička kontrola prihvatanja standardizacije mehaničkih karakteristika i ocjene kvaliteta metala; - razvoj tehnoloških procesa i dizajn proizvoda; - proračun čvrstoće mašinskih delova. Zahtjevi utvrđeni u odjeljcima 4, 5 i 6 su obavezni, a ostali zahtjevi se preporučuju.2 REGULATORNE REFERENCE
Ovaj standard koristi reference na sljedeće standarde: GOST 1497-84 Metali. Metode ispitivanja zatezanja GOST 16504-81 Sistem državnog ispitivanja proizvoda. Ispitivanje i kontrola kvaliteta proizvoda. Osnovni pojmovi i definicije GOST 18957-73 Mjerač naprezanja za mjerenje linearnih deformacija građevinskih materijala i konstrukcija. Opšti tehnički uslovi GOST 28840-90 Mašine za ispitivanje materijala na zatezanje, kompresiju i savijanje. Opšti tehnički zahtjevi3 DEFINICIJE
3.1 U ovom standardu se koriste sljedeći termini sa odgovarajućim definicijama: 3.1.1 dijagram ispitivanja (kompresija): Grafikon opterećenja u odnosu na apsolutnu deformaciju (skraćivanje) uzorka; 3.1.2 kriva očvršćavanja: Grafikon napona protoka u odnosu na logaritamsku deformaciju; 3.1.3 aksijalno tlačno opterećenje: Opterećenje koje djeluje na uzorak u trenutnom trenutku ispitivanja; 3.1.4 uslovno nazivno naprezanje s: Napon određeno omjerom opterećenja i početne površine poprečnog presjeka; 3.1.5 flow stress s s: Napon koji premašuje granicu tečenja, određen omjerom opterećenja i površine poprečnog presjeka uzorka koji vrijedi za dati trenutak ispitivanja pod ravnomjernom deformacijom; 3.1.6 granica proporcionalnosti u kompresiji: Napon pri kojem odstupanje od linearnog odnosa između opterećenja i apsolutnog skraćivanja uzorka dostiže takvu vrijednost pri kojoj tangenta ugla nagiba formiranog tangentom na dijagram F - D h u tački F pc sa osom opterećenja raste za 50% svoje vrijednosti u linearnom elastičnom presjeku; 3.1.7 granica elastičnosti pri pritisku: Napon pri kojem relativna zaostala deformacija (skraćivanje) uzorka (e) dostiže 0,05% prvobitne projektovane visine uzorka; 3.1.8 granica popuštanja (fizička) pod kompresijom: Najmanji napon pri kojem se uzorak deformiše bez primjetnog povećanja tlačnog opterećenja; 3.1.9 uslovna tlačna čvrstoća tečenja: Napon pri kojem relativna zaostala deformacija (skraćivanje) uzorka dostiže 0,2% prvobitne projektovane visine uzorka; 3.1.10 tlačna čvrstoća: Napon koji odgovara najvećem opterećenju koje prethodi loma; 3.1.11 indeks otvrdnjavanja deformacijom n: Eksponent snage jednadžbe koja aproksimira krivulje otvrdnjavanja, karakterizirajući sposobnost metala da se stvrdne pod ravnomjernom plastičnom deformacijom.4 OBLIK I VELIČINE UZORAKA
4.1 Ispitivanja se izvode na uzorcima četiri tipa: cilindrični i prizmatični (kvadratni i pravougaoni), sa glatkim krajevima tipova I - III (slika 1) i krajnjim udubljenjima tipa IV (slika 2).
Slika 1 - Eksperimentalni uzorci tipova I - III
Slika 2 - Eksperimentalni uzorci tipa IV
4.2 Tip i veličina uzorka odabrani su prema tabeli 1. Tabela 1
|
Tip uzorka |
Početni prečnik cilindričnog uzorka d 0, mm |
Početna debljina prizmatičnog uzorka a 0, mm |
Radna (početna projektovana) visina uzorka h(h 0)*, mm |
Definisana karakteristika |
Bilješka |
| Modul elastičnosti, granica proporcionalnosti | Slika 1 | ||||
| Proporcionalna granica, granica elastičnosti | |||||
|
6; 10; 15; 20; 25; 30 |
5; 10; 15; 20; 25; 30 |
Određeno prema Dodatku A |
Fizička granica razvlačenja, otporna snaga. Konstrukcija krivulje otvrdnjavanja do logaritamskih vrijednosti deformacije  |
||
| Konstrukcija krivulje očvršćavanja | Slika 2. Debljina i visina perle određene su prema Dodatku A | ||||
| * Visina prizmatičnog uzorka određuje se na osnovu njegove površine b× a, izjednačavajući ga s najbližom površinom kroz d 0. ** Za konstruisanje krivulja otvrdnjavanja koriste se samo cilindrični uzorci. | |||||
| Napomena - Širina prizmatičnih uzoraka b određuje se iz odnosa. | |||||
5 ZAHTJEVI ZA OPREMU I OPREMU
5.1 Ispitivanja se izvode na mašinama za kompresiju svih sistema i mašinama za zatezanje (zona kompresije) koje ispunjavaju zahtjeve ovog standarda i GOST 28840. 5.2 Prilikom ispitivanja kompresije, mašina za ispitivanje mora biti opremljena: - pretvaračem sile i deformacijom mjerač ili pretvarači sile i pomaka sa uređajem za snimanje - pri određivanju mehaničkih karakteristika E c, . U ovom slučaju, mjerač naprezanja se ugrađuje na uzorak u njegovom proračunskom dijelu, a uređaj za snimanje je dizajniran za snimanje dijagrama F (D h); - pretvarači sile i pomaka sa uređajem za snimanje - pri određivanju mehaničkih karakteristika, , i konstruisanju krive očvršćavanja na uzorcima tipa III. U ovom slučaju, pretvarač pomaka je instaliran na aktivnom zahvatu mašine za ispitivanje. Dozvoljeno je mjerenje apsolutne deformacije (skraćivanja) uzorka D h pomoću mjernih instrumenata i alata; - pretvarač sile i mjerni instrumenti i alati - pri konstruiranju krive očvršćavanja na uzorcima tipa IV. 5.2.1 Mjerač naprezanja mora biti u skladu sa zahtjevima GOST 18957. 5.2.2 Ukupna greška u mjerenju i snimanju kretanja sa uređajem za snimanje apsolutne deformacije D h ne smije prelaziti ± 2% izmjerene vrijednosti. 5.2.3 Uređaj za snimanje mora omogućiti snimanje dijagrama F (D h) sa sljedećim parametrima: - visina ordinate dijagrama koja odgovara najvišoj graničnoj vrijednosti opsega mjerenja opterećenja nije manja od 250 mm; - skale snimanja duž ose apsolutne deformacije od 10:1 do 800:1. 5.2.4 Vrijednost podjele skale mjernih instrumenata i alata pri mjerenju konačne visine uzorka h k ne smije prelaziti, mm: 0,002 - za e £ 0,2% ( ; za uzorke tipova I - III; 0,050 - za e > 0,2 % za uzorke tipa IV, gdje su A 0 i A k - 0,002 - na £ 0,002 početna i krajnja površina poprečnog presjeka 0,050 - na > 0,002) 5.2.5 Greška u mjerenju konačnog prečnika uzorka i poprečnog presjeka dimenzije presjeka prizmatičnog uzorka ne smiju biti veće od, mm: 0,01 - za veličine do 10 mm; 0,05 - za veličine veće od 10 mm.6 PRIPREMA I SPROVOĐENJE TESTOVA
6.1 Broj uzoraka za procjenu prosječne vrijednosti mehaničkih karakteristika Ec, , , , i mora biti najmanje pet*, osim ako je drugačiji broj određen u regulatornom dokumentu za nabavku materijala. ____________ * Ako razlika u utvrđenim karakteristikama ne prelazi 5%, možete se ograničiti na tri uzorka. 6.2 Broj uzoraka za konstruisanje krive očvršćavanja 6.2.1 Za konstruisanje krivulje očvršćavanja na uzorcima tipova III, IV uz naknadnu obradu rezultata ispitivanja metodom korelacione analize, broj uzoraka se bira u zavisnosti od očekivanog tipa krivulje očvršćavanja i njegove dijelove (vidi Dodatak B). Za dio I krivulje očvršćavanja (vidi sliku B.1a), ispituje se najmanje šest uzoraka, za odjeljak II najmanje pet uzoraka, za odjeljak III - u zavisnosti od vrijednosti deformacije koja odgovara ovom presjeku (najmanje jedan uzorak po opsegu stepena deformacije = 0,10). Za krive očvršćavanja prikazane na slikama B.1b - B.1d i B.1e - B.1k, broj uzoraka mora biti najmanje 15, a za krive prikazane na slici B.1e - najmanje osam uzoraka za svaki dijelova krivulje odvojenih jedan od drugog maksimumima i minimumima. 6.2.2 Uz ograničen obim ispitivanja za konstruisanje krive očvršćavanja na uzorcima tipa III sa naknadnom regresijskom analizom rezultata ispitivanja, broj uzoraka treba da bude najmanje pet. 6.3 Kompresijska ispitivanja uzoraka izvode se u uvjetima koji osiguravaju minimalni ekscentricitet primjene opterećenja i sigurnost eksperimenata. Preporučljivo je koristiti uređaj dat u Dodatku B. 6.4 Tvrdoća deformirajućih ploča mora premašiti tvrdoću uzoraka ojačanih tokom ispitivanja za najmanje 5 HRC e. Debljina deformirajućih ploča postavlja se ovisno o silama stvorenim u uzorku i uzima se jednakom 20-50 mm. 6.5. Potrebno je pratiti usklađenost sa ujednačenošću deformacije prilikom ispitivanja uzoraka na kompresiju (bez bačvi ili udubljenja). 6.5.1 Prilikom određivanja modula elastičnosti E c, granice proporcionalnosti i elastičnosti, kontrola se vrši pomoću instrumenata instaliranih na suprotnim stranama prizmatičnog i cilindričnog uzorka, pri čemu normalizovana razlika u očitanjima dva instrumenta ne bi trebalo da prelazi 10 (15)%. 6.5.2 Prilikom određivanja granice popuštanja i zatezne čvrstoće i pri konstruisanju krivulje otvrdnjavanja, kontrola se vrši pomoću jednakosti za cilindrične i prizmatične uzorke:Gdje je h 0 početna izračunata visina cilindričnih i prizmatičnih uzoraka, od kojih se određuje skraćivanje (tenzimetarska baza), mm; h k je konačna izračunata visina cilindričnog i prizmatičnog uzorka nakon ispitivanja na datu deformaciju ili nakon razaranja, mm; A 0 - početna površina poprečnog presjeka cilindričnog uzorka, mm 2 -; A k je konačna površina poprečnog presjeka cilindričnog uzorka nakon ispitivanja na datu deformaciju ili nakon razaranja, mm 2; A k.p - konačna površina poprečnog presjeka prizmatičnog uzorka nakon ispitivanja na datu deformaciju ili nakon razaranja, mm 2 (A k.p = a k, b k, gdje je a k konačna debljina prizmatičnog uzorka, b k. konačna širina prizmatičnog uzorka, mm); A 0p je početna površina poprečnog presjeka prizmatičnog uzorka, mm 2 (A 0p = a b). 6.6 Prilikom ispitivanja uzoraka tipa I i II, krajevi uzoraka se odmašćuju. Podmazivanje krajeva mazivom je neprihvatljivo. 6.7 Prilikom ispitivanja uzoraka tipa III dozvoljena je upotreba maziva, a kod ispitivanja uzoraka tipa IV upotreba maziva je obavezna. 6.7.1 Prilikom ispitivanja uzoraka tipa III, kao mazivo se koristi mašinsko ulje sa grafitom, tekućina za rezanje V-32K i Ukrinol 5/5. 6.7.2 Prilikom ispitivanja uzoraka tipa IV, stearin, parafin, parafin-stearinska mješavina ili vosak se koriste kao mazivo. Lubrikant se nanosi na uzorke u tečnom stanju. Debljina maziva mora odgovarati visini perli. 6.7.3 Dozvoljena je upotreba drugih maziva koji smanjuju kontaktno trenje između uzoraka i ploče za deformisanje. 6.8 Prilikom ispitivanja uzoraka na kompresiju do granice popuštanja, relativna brzina deformacije se bira od 10 -3 s -1 do 10 -2 s -1 , iznad granice popuštanja - ne više od 10 -1 s -1 , a za konstruisanjem krivulja otvrdnjavanja postavlja se od 10 - 3 s -1 do 10 -1 s -1 . Preporučuje se određivanje stope relativne deformacije uzimajući u obzir elastičnu usklađenost sistema "mašina za ispitivanje - uzorak" (vidi GOST 1497). Ako se odabrana relativna brzina deformacije u području popuštanja ne može postići direktno podešavanjem mašine za ispitivanje, tada se ona postavlja od 3 do 30 MPa/s [(0,3 do 3 kgf/mm 2 × s)] podešavanjem brzine opterećenja prije početak uzorka regije prinosa. 6.9 Određivanje mehaničkih karakteristika 6.9.1 Mehaničke karakteristike E c, , , određuju se: - pomoću mjernih mjerača sa ručnim i automatskim prikupljanjem podataka (analitičke i računske metode obrade); - prema autodijagramu koji je snimila mašina za ispitivanje u koordinatama "sila - apsolutna deformacija (P - D h)", uzimajući u obzir skalu snimanja. Dijagrami se snimaju pod stepenastim opterećenjem s ciklusima rasterećenja i kontinuiranom primjenom rastuće sile u rasponima specificiranih brzina opterećenja i deformacije. Skala snimanja: - duž ose deformacije ne manje od 100:1; - duž ose opterećenja, 1 mm dijagrama treba da odgovara ne više od 10 MPa (1,0 kgf/mm 2). Polje za evidentiranje sila i deformacija u pravilu treba biti najmanje 250 ´ 350 mm. 6.9.2 Rezultati ispitivanja svakog uzorka se bilježe u izvještaju o ispitivanju (Dodatak D), a rezultati ispitivanja serije uzoraka se bilježe u konsolidovanom izvještaju o ispitivanju (Dodatak E). 6.9.3 Tlačni modul elastičnosti određen je na uzorcima tipa I. Procedura za ispitivanje uzorka i metodologija za konstruisanje dijagrama ispitivanja na osnovu očitavanja davača sile i merača naprezanja su dati u nastavku. Uzorak je opterećen na napon s 0 = 0,10 (napon odgovara očekivanoj vrijednosti granice proporcionalnosti). Pri naponu s 0 na uzorak se postavljaju mjerači naprezanja i opterećuju se naponom koji se postepeno povećava do (0,70-0,80). U ovom slučaju, razlika između susjednih koraka napona D s je 0,10. Na osnovu rezultata ispitivanja konstruiše se dijagram (slika 3). Modul elastičnosti pri kompresiji E c, MPa (kgf/mm 2), izračunava se pomoću formule
Gdje je D F - stupanj opterećenja, N (kgf); D h av - prosječna apsolutna deformacija (skraćivanje) uzorka pri opterećenju za D F, mm.
Slika 3 - Dijagram ispitivanja za određivanje tlačnog modula elastičnosti
Za određivanje modula elastičnosti pri kompresiji iz dijagrama F (D h), snimljenog na uređaju za snimanje (vidjeti 4.2), uzorak se neprekidno opterećuje do s = (0,7-0,8). Napon odgovara očekivanoj vrijednosti proporcionalne granice. Iz dijagrama, koristeći formulu (1), određujemo modul elastičnosti pri kompresiji E c. 6.9.4 Granica proporcionalnosti tokom kompresije određena je na uzorcima tipa I i II. U nastavku je dat postupak ispitivanja uzorka i metodologija za izradu dijagrama na osnovu očitavanja davača sile i mjernog mjerača. Uzorak je opterećen na napon s 0 = 0,10 (napon odgovara očekivanoj vrijednosti granice proporcionalnosti). Pri naponu s 0 na uzorak se ugrađuje merač napona koji se opterećuje stepenasto rastućim naponom do (0,70-0,80), dok je razlika između susjednih naponskih stepenica D s (0,10-0,15). Zatim se uzorak opterećuje u naponskim koracima jednakim 0,02. Kada vrijednost apsolutne deformacije (skraćenja) uzorka D h na nivou naprezanja jednakom 0,02 premašuje prosječnu vrijednost apsolutne deformacije (skraćenja) uzorka D h (na istom nivou naprezanja) na početnoj linearnoj elastičnosti sekcija za 2, 3 puta, testovi se zaustavljaju.
Slika 4 - Dijagram ispitivanja za određivanje proporcionalne granice u kompresiji
Na osnovu rezultata ispitivanja konstruiše se dijagram i određuje granica proporcionalnosti pri kompresiji (slika 4). Prilikom konstruiranja dijagrama, nacrtajte pravu liniju OM, koja se poklapa sa početnim ravnim presjekom. Kroz tačku O povlači se ordinatna osa OF, a zatim se povlači prava linija AB na proizvoljnom nivou, paralelno sa osom apscise. Na ovoj pravoj liniji položi se odsječak KN jednak polovini odsječka AK. Kroz tačku N i ishodište koordinata povući pravu liniju ON i paralelno sa njom tangentu CD na krivu. Tačka tangente određuje opterećenje F pts koje odgovara granici proporcionalnosti tokom kompresije, MPa (kgf/mm 2), izračunato po formuli
Da bi se odredila proporcionalna granica pod kompresijom iz dijagrama F (D h), snimljenog na rekorderu (vidjeti 4.2), uzorak se neprekidno opterećuje do naprezanja koje prelazi očekivanu vrijednost proporcionalne granice. Iz dijagrama, koristeći formulu (2) i izvodeći gore navedene konstrukcije, odredite granicu proporcionalnosti za kompresiju iz . 6.9.5 Granica elastičnosti pri pritisku određena je na uzorcima tipa II. Postupak ispitivanja zasnovan na očitanjima pretvarača sile i mjerača naprezanja je dat u nastavku. Uzorak je opterećen na naprezanje od 0,10 (napon odgovara očekivanoj vrijednosti tlačne granice elastičnosti). Pri naponu s 0 na uzorak se ugrađuje merač naprezanja i opterećuje se stepenasto rastućim naponom do (0,70-0,80). U ovom slučaju, razlika između susjednih koraka napona D s je (0,10-0,15). Zatim, od napona (0,70-0,80), uzorak se opterećuje u naponskim koracima jednakim 0,05. Testovi se prekidaju kada zaostalo skraćivanje uzorka premaši specificiranu vrijednost tolerancije. Na temelju rezultata ispitivanja konstruira se dijagram i utvrđuje granica tlačne elastičnosti (slika 5.).
Slika 5 - Dijagram ispitivanja za određivanje granice elastičnosti pri pritisku
Da biste odredili opterećenje F 0,05, izračunajte apsolutnu deformaciju (skraćenje uzorka) D h na osnovu osnove mjernog mjerača. Pronađena vrijednost se povećava proporcionalno skali dijagrama duž ose apsolutne deformacije i iscrtava se segment dobijene dužine OE duž ose apscise desno od tačke O. Iz tačke E povlači se paralelna prava EP na pravu OA. Tačka preseka P sa dijagramom određuje visinu ordinate, tj. opterećenje F 0,05, što odgovara granici elastičnosti pri pritisku s 0,05 MPa (kgf/mm 2), izračunato po formuli
Za određivanje granice elastičnosti pod kompresijom iz dijagrama F (D h), snimljenog na uređaju za snimanje (vidjeti 4.2), uzorak se kontinuirano opterećuje do naprezanja koje prelazi očekivanu vrijednost granice elastičnosti. Iz dijagrama, koristeći formulu (3) i sliku 5, određuje se granica elastičnosti na pritisak. 6.9.6 Granica tečenja (fizička) pri kompresiji određena je na uzorcima tipa III. Uzorak se kontinuirano opterećuje do napona većeg od očekivane vrijednosti i dijagram se snima na snimaču (vidi 4.2). Primjer određivanja opterećenja Ft koji odgovara granici tečenja (fizičkom) prikazan je na slici 6.
Slika 6 - Određivanje opterećenja Ft koji odgovara granici popuštanja pri pritisku
Granica tečenja (fizička), MPa (kgf/mm 2), izračunato po formuli
6.9.7 Uvjetna granica popuštanja pri pritisku određena je na uzorcima tipa III. Uzorak se kontinuirano opterećuje do naprezanja većeg od očekivanog dokaznog naprezanja, θ, a dijagram se snima na snimaču (vidjeti 4.2). Razmjer duž osi deformacije nije manji od 100:1, a duž ose opterećenja - 1 mm dijagrama treba odgovarati ne više od 10 MPa (1,0 kgf/mm 2). Određivanje iz dijagrama snimljenih u skali duž ose istezanja od 50:1 i 10:1 je dozvoljeno ako je početna visina uzorka veća ili jednaka 25 odnosno 50 mm. Rezultirajući dijagram se rekonstruiše uzimajući u obzir krutost mašine za ispitivanje. Pomoću dijagrama (slika 7) određuje se opterećenje koje odgovara uslovnoj granici tečenja (fizičkom) tokom kompresije, izračunato po formuli
Na temelju rezultata ispitivanja konstruira se dijagram F (D h) (slika 8) i određuje opterećenje koje odgovara uvjetnoj tlačnoj granici popuštanja, koja se izračunava po formuli (5).
1 - karakteristika krutosti mašine za ispitivanje; 2 - dijagram F (D h), snimljen na diktafonu; 3 - dijagram F (D h), snimljen uzimajući u obzir krutost mašine za ispitivanje
Slika 7 - Dijagram ispitivanja za određivanje čvrstoće čvrstoće pri pritisku
D h ost t - apsolutna zaostala deformacija (skraćivanje) uzorka
Slika 8 - Dijagram ispitivanja za određivanje čvrstoće čvrstoće pri pritisku
6.9.8 Krajnja tlačna čvrstoća određena je na uzorcima tipa III. Uzorak se neprekidno puni do kvara. Najveće opterećenje koje prethodi uništavanju uzorka uzima se kao opterećenje koje odgovara krajnjoj tlačnoj čvrstoći s in, MPa (kgf/mm 2), izračunato po formuli
6.10 Procedura ispitivanja za konstruisanje krive očvršćavanja 6.10.1 Da bi se konstruisala kriva očvršćavanja, testira se serija identičnih cilindričnih uzoraka tipa III i IV (videti odeljak 3) na nekoliko nivoa specificiranih opterećenja. 6.10.2 Kriva otvrdnjavanja iscrtava se u koordinatama: ordinata - napon strujanja s s, apscisa - logaritamska deformacija (Slika 9) ili u dvostrukim logaritamskim koordinatama, (Slika 10).
Slika 9 - Eksperimentalna kriva očvršćavanja u koordinatama s s -
Slika 10 - Eksperimentalna kriva očvršćavanja u logaritamskim koordinatama
Napon protoka s s, MPa (kgf/mm 2), izračunat po formuli
Gdje je F aksijalno tlačno opterećenje, N (kgf). Napon protoka s s 1, MPa (kgf/mm 2), određen je grafički iz eksperimentalne krivulje očvršćavanja sa logaritamskom deformacijom (skraćenjem) uzorka jednakim 1. Logaritamsko naprezanje (skraćivanje) se izračunava po formulama: za uzorke tipa III
Za uzorke tipa IV
Rezultati ispitivanja svakog uzorka se bilježe u izvještaju o ispitivanju (Dodatak D), a rezultati ispitivanja serije uzoraka se zapisuju u zbirni izvještaj (Dodatak D). Napomena - Moguće je konstruisati krivulju otvrdnjavanja na osnovu relativne deformacije (skraćenja) e 
. 6.10.3 Procedura za ispitivanje uzorka je data u nastavku. Uzorak se učitava do određenog opterećenja. Uzorak je rasterećen do nulte vrijednosti i konačni promjer uzorka dk se mjeri u dva međusobno okomita smjera, a za uzorke tipa III, konačni prečnik dk za uzorke tipa IV mjeri se u sredini uzrujani uzorak (na udaljenosti od 0,5 od krajeva). Da biste odredili dk uzoraka tipa III, izmjerite prečnike narušenih uzoraka na oba kraja u dva međusobno okomita smjera i postavite srednju aritmetičku vrijednost konačnog prečnika krajeva d t, a u sredini uzorka izmjerite maksimalnu vrijednost konačni prečnik narušenog obratka, mm, izračunat po formuli
Rezultati mjerenja d to i h to su usrednjeni. Konačna površina poprečnog presjeka uzorka A je zaokružena kao što je prikazano u tabeli 2. Za uzorke tipa IV, jednokratno ispitivanje se provodi sve dok ramena ne nestanu. Za postizanje viših stupnjeva ravnomjerne deformacije koristi se dvostepeno narušavanje, a vrijednost logaritamske deformacije između isječaka mora biti najmanje 0,45. U dvostepenom ispitivanju, nakon prvog namještanja, uzorci se izoštravaju kako bi se formiralo cilindrično udubljenje (tip IV). Dimenzije zrna uzorka su odabrane prema tabeli 1. Odnos visine brušenog uzorka i prečnika uzima se u skladu sa Dodatkom A. Za uzorke tipa III, dozvoljeno je da se koristi međubrušenje za dvostepeno narušavanje, a logaritamski stepen deformacije između faza mora biti najmanje 0,45 . 6.10.4 Napon protoka s s i odgovarajuće vrijednosti logaritamske deformacije za date nivoe opterećenja određuju se prema 6.10.2. 6.10.5 Konstruirajte krivulju očvršćavanja (vidi slike 9, 10). Metodologija za obradu eksperimentalnih podataka je navedena u Dodatku E. 6.10.6 U opravdanim slučajevima (sa ograničenim brojem uzoraka ili kada se rezultati koriste za izračunavanje procesa povezanih sa stepenastim opterećenjem), uzorcima tipa III je dozvoljeno da se testiraju sa stepenasto povećanje opterećenja (slika 11). U ovom slučaju, rezultati ispitivanja za konstruisanje krivulje očvršćavanja obrađuju se regresionom analizom (vidi Dodatak E).
Slika 11 - Izvođenje testova sa stepenastim povećanjem opterećenja
6.10.7 Ispitivanje uzoraka smatra se nevažećim: - ako se perle uzoraka tipa IV otkinu tokom punjenja; - kada je uzorak uništen zbog nedostataka u metalurškoj proizvodnji (slojevi, rupe za plin, folije, itd.). Broj uzoraka koji se testiraju da bi se zamijenili oni za koje se utvrdi da su nevažeći mora biti isti. 6.11 Prilikom ispitivanja uzoraka svih vrsta, pridržavajte se svih tehničkih sigurnosnih pravila predviđenih prilikom rada na ovoj opremi. Ispitivanje uzoraka tipa IV mora se izvršiti pomoću uređaja (vidi Dodatak B).
DODATAK A
(informativno)
ODREĐIVANJE VELIČINA UZORAKA III, IV VRSTE
Uzorci tipa III za konstruisanje krivulje otvrdnjavanja izrađuju se sa visinom h0 većom od prečnika d0. Za uzorke tipa IV to je dozvoljeno. Početni omjer treba da bude što je moguće veći uz osiguravanje uzdužne stabilnosti. Visina uzorka h 0 određena je formulom
, (A.1)
gdje je n indikator deformacijskog očvršćavanja; n - koeficijent smanjenja visine (n = 0,5 - za uzorke tipa III; n = 0,76 - za uzorke tipa IV). Visina uzorka h0 nakon određivanja po formuli (A.1) zaokružuje se na najbliži cijeli broj. Omjer za mljevene uzorke je uzet jednak 1,0. Vrijednosti n indikatora za široko korištene metale i legure date su u tabeli A.1. Debljina zrna u 0 (presjek 4) uzima se jednakom 0,5-0,8 mm za uzorke od plastike i materijala srednje čvrstoće i 1,0-1,2 mm za lomljive materijale. Velike vrijednosti u 0 biraju se za uzorke izrađene od materijala s visokim svojstvima čvrstoće, te prilikom pripreme uzoraka za višekratno ometanje. Tabela A.1 - Vrijednost indeksa deformacijskog otvrdnjavanja tokom kompresije materijala štapa
|
Materijal |
Materijalno stanje |
Indeks deformacijskog očvršćavanja n |
|
1 TEHNIČKI ČISTI METALI |
||
| Iron | Normalno žarenje | |
| Žarenje u vakuumu | ||
| Aluminijum | Žarenje | |
| Bakar | Žarenje | |
| Nikl | Žarenje | |
| Srebro | Žarenje | |
| Cink | Žarenje | |
| molibden | Rekristalizacijsko žarenje | |
| Magnezijum | Pritiskom | |
| Tin | - | |
| Uran | - | |
|
2 CARBON STEEL |
||
| Sa sadržajem ugljenika 0,05-0,10% | Vruće valjanje | |
| Sa sadržajem ugljenika 0,10-0,15% | Žarenje | |
| Djelomično žarenje | ||
| Normalizacija | ||
| Sa sadržajem ugljenika 0,20-0,35% | Žarenje | |
| Djelomično žarenje | ||
| Normalizacija | ||
| Vruće valjanje | ||
| Sa sadržajem ugljenika 0,40-0,60% | Žarenje | |
| Djelomično žarenje | ||
| Normalizacija | ||
| Vruće valjanje | ||
| Sa sadržajem ugljenika 0,70-1,0% | Žarenje | |
| Djelomično žarenje | ||
| Vruće valjanje | ||
| Sa sadržajem ugljenika 1,1-1,3% | Djelomično žarenje | |
|
3 LEGIRANI KONSTRUKCIJSKI I ALATNI ČELICI |
||
| 15X | Vruće valjanje | |
| 20X | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| Kaljenje + kaljenje na t = 650 °C | ||
| Kaljenje + kaljenje na t = 500 °C | ||
| 35X | Vruće valjanje | |
| 40X | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| Kaljenje + kaljenje na t = 400 °C | ||
| 45X | Vruće valjanje | |
| 20G | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| 10G2 | Žarenje | |
| 65G | Vruće valjanje | |
| 15HG | Žarenje | |
| Vruće valjanje | ||
| 40HN | Žarenje | |
| 35HS | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| 12HN3A | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| Kaljenje + kaljenje na t = 600 °C | ||
| Vruće valjanje | ||
| 4HNMA | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| Kaljenje + kaljenje na t = 600 °C | ||
| Vruće valjanje | ||
| 30HGSA | Žarenje | |
| Normalizacija | ||
| 18HGT | Žarenje | |
| 17GSND | Normalizacija + starenje na t = 500 °C | |
| 17SSAYU | Normalizacija | |
| hvg | Žarenje | |
| 5HNV | ||
| 7H3 | ||
| X12F | ||
| 3H3V8F | ||
| P18 | ||
|
4 VISOKOLEGIRANI ČELIK |
||
| 20H13 | Žarenje | |
| 12H18N9 | Normalizacija | |
| 12H18N9T | Stvrdnjavanje u ulju | |
| Gašenje u vodi | ||
| 20H13N18 | Stvrdnjavanje u ulju | |
| 10H17N13M2T | Gašenje u vodi | |
|
Austenitni čelici tip 09H17N7U, 08N18N10, 10H18N12, 10H23N18 |
||
| 17-7 | Stvrdnjavanje | |
| 18-8 | ||
| 18-10 | ||
| 23-20 | ||
|
5 ALUMINIJUMSKE LEGURE |
||
| AMg2M | Žarenje | |
| A mg6 | Žarenje | |
| D1 | Žarenje | |
| Stvrdnjavanje + prirodno starenje | ||
| Starenje na t = 180 °C | ||
| Starenje na t = 200 °C | ||
| 1915 | Stvrdnjavanje | |
| Zonsko starenje | ||
| Starenje do maksimalne snage (stabilno stanje) | ||
| Pritiskom | ||
| AK4-1 | Žarenje | |
| Stvrdnjavanje + starenje | ||
| AB | Pritiskom | |
| D20 | Pritiskom | |
| D16 | Pritiskom | |
|
6 LEGURE BAKRA |
||
| Mesing L63 | Žarenje | |
| Mesing LS59-1V | Žarenje | |
| Mesing CuZn15 (15% Zn) | - | |
| Mesing CuZn30 (30% Zn) | - | |
| Bronza OF7-0,25 | Žarenje | |
| Bronza C u A l 41 (41% A l) | - | |
|
7 LEGURE TITANA |
||
| OT4 | Žarenje u vakuumu | |
| VT16 | Žarenje u vakuumu | |
Gdje je m Poissonov omjer, čije su vrijednosti za određeni broj metala date u tabeli A.2. ______________ 1) U slučaju ponovnog narušavanja, uzorci se rade sa visinom perla 0,02-0,03 mm manjom od izračunate. Tabela A.2 - Vrijednosti Poissonovih omjera m metala i legura
|
Naziv metala i legura |
|
| Ugljenični čelici sa visokim sadržajem mangana (15G, 20G, 30G, 40G, 50G, 60G, 20G2, 35G2) | |
| Iridijum | |
| Čelik 20H13, 30HNM | |
| Austenitni čelici | |
| Gvožđe, niskougljični čelici i visokolegirani čelici razreda 30H13, 20N5, 30HN3 | |
| Cink, volfram, hafnij, čelici sa visokim sadržajem ugljenika, čelik 40HN3 | |
| Hrom, molibden | |
| Kobalt | |
| Aluminijum, duralumin, nikl, cirkonijum, lim | |
| Titanijum, legure magnezijuma | |
| Tantal | |
| Vanadijum | |
| Srebro | |
| Bakar | |
| Niobijum, paladijum, platina | |
| Zlato | |
| Olovo | |
| Indija |
Slika A.1 - Zavisnost optimalne vrijednosti visine zrna od Poissonovog omjera
DODATAK B
(informativno)
VRSTE KRIVIH JAČENJA
Postoji osam tipova krivulja otvrdnjavanja konstruiranih iz rezultata tlačnih ispitivanja (slika B.1). Tok krivulje otvrdnjavanja s s () određen je uglavnom prirodom metala i legura (slika B.1a, b, c, d, e), vrstom i načinom preliminarne termičke i plastične obrade (slika B.1f, g, j). Najčešći tip je kriva očvršćavanja prikazana na slici B.1a. Ovaj tip krivulje otvrdnjavanja karakterističan je za termički obrađene i toplo valjane ugljične i legirane konstrukcijske i alatne čelike, mnoge visokolegirane čelika, željezo, aluminij i njegove legure, bakar i titan i većinu njihovih legura, lake metale i niz teško deformirajućih metala i njihovih legura. U ovim krivuljama stvrdnjavanja, naprezanje tečenja raste relativno snažno u početnim fazama deformacije, a zatim se intenzitet stvrdnjavanja postupno smanjuje, a zatim ostaje gotovo nepromijenjen s povećanjem deformacije. Za duktilne metale i legure, intenzitet povećanja s s s rastom je manji nego za trajne metale i legure. Drugi tip krivulja otvrdnjavanja (slika B.1b) karakterizira visok intenzitet otvrdnjavanja, koji se može blago smanjiti pri visokim stupnjevima deformacije. Ova vrsta krivulje otvrdnjavanja tipična je za austenitne čelike i neke legure bakra i titana. Treći tip očvršćavanja (slika B.1c) opisuje zavisnost s s () cirkonija i legure na njegovoj bazi cirkolai-2. Za takve krivulje otvrdnjavanja, intenzitet otvrdnjavanja pri malim stupnjevima deformacije je vrlo neznatan, a zatim naglo raste; neznatno smanjenje intenziteta stvrdnjavanja pojavljuje se na stupnjevima deformacije blizu razaranja. Četvrti tip krivulja očvršćavanja (slika B.1d) razlikuje se po tome što nakon postizanja maksimalne vrijednosti s s, njena vrijednost ili opada ili ostaje nepromijenjena uz daljnje povećanje. Ova vrsta krivulja otvrdnjavanja uspostavljena je za cink i njegove legure sa aluminijumom u žarenom stanju (kriva 2), kaljenom i starom stanju (kriva 1), kao i za neke legure aluminijuma sa visokim stepenom deformacije. Krivulje očvršćavanja prikazane na slici B.1e tipične su za superplastične materijale. Tok s s () krive za takve materijale je složen, sa ispoljavanjem maksimuma i minimuma (peti tip krivulja očvršćavanja). Krivulje otvrdnjavanja prikazane na slici B.1e (šesti tip) su karakteristične za različite duktilne legure koje su prethodno obrađene pritiskom u hladnom stanju pri relativno malim deformacijama (približno 0,1-0,15), a pravci opterećenja tokom preliminarne i naknadne deformacije su suprotne (na primjer crtanje + uzrujavanje). U ovom slučaju, intenzitet promjene s s je manji za legure koje su dobile veći stupanj preliminarne deformacije (kriva 3 u odnosu na krivulju 1). Za takve krivulje otvrdnjavanja, intenzitet porasta rasta s s u cijelom rasponu stupnjeva deformacije manji je nego za krivulje otvrdnjavanja prva tri tipa (slike B.1a,b,c). Krivulje otvrdnjavanja prikazane na slici B.1g odnose se na legure prethodno deformirane u hladnom stanju sa suprotnim smjerovima opterećenja tokom preliminarne i naknadne deformacije, duktilne čelike sa velikim stupnjevima preddeformacije (više od 0,1-0,15), srednje i visoke čelika čvrstoće, mesinga i bronze sa visokim stepenom preliminarne deformacije. Osmi tip (slika B.1i) krivulja otvrdnjavanja odgovara čelicima i nekim legurama na njihovoj osnovi koji su prošli prethodnu obradu u obliku hladne plastične deformacije, dok se smjer primjene opterećenja za obje deformacije poklapa. Ravniji nagib krivulja otvrdnjavanja (krivulje 3 i 4) odgovara višim stupnjevima preliminarne deformacije. Takve čelike karakterizira nizak intenzitet rasta s s s povećanjem . Krivulje otvrdnjavanja prvog tipa dobro su aproksimirane ovisnošćuUz određenu aproksimaciju, zavisnost (B.1) opisuje krivulje očvršćavanja drugog i trećeg tipa. Preporučuje se korištenje ove ovisnosti za aproksimaciju krivulje otvrdnjavanja četvrtog tipa u rasponu stupnjeva deformacije dok se na njoj ne pojavi maksimum. Krivulje otvrdnjavanja šestog, sedmog i osmog tipa mogu se linearizirati sa dovoljnom preciznošću za praksu, a zatim, uz određenu aproksimaciju, aproksimirati jednačinom
Gdje je ekstrapolirana granica popuštanja prethodno deformiranih čelika (segment odsječen lineariziranom ravnom linijom na osi ordinate); b ¢ je koeficijent koji karakteriše nagib linearizovanih krivulja očvršćavanja.
Slika B.1 - Vrste krivulja očvršćavanja
DIZAJNI UREĐAJA ZA ISPITIVANJE UZORAKA NA KOMPRESIJU
Slika B.1 prikazuje montažni crtež uređaja za provođenje tlačnih ispitivanja, koji omogućava uklanjanje izobličenja između uzorka i deformirajuće ploče i smanjenje greške pri opterećenju uzorka. Dozvoljena je upotreba uređaja drugih dizajna.
5 - uzorak; 6 - samopodešavajući nosač sa zamjenjivim umetkom
Slika B.1 - Uređaj za ispitivanje kompresije
PROTOKOL Svrha ispitivanja ________________________________________________________________ Mašina za ispitivanje. Upišite ___________________________________________________ Uzorak. Upišite ___________________________________. Tvrdoća prema Brinell ili Rockwell skali ____________________________________________________ |
PROTOKOL Svrha ispitivanja ________________________________________________________________ Mašina za ispitivanje. Upišite _____________________. Uzorak. Tip ________________ |
|
Broj uzorka |
Tvrdoća po Brinellu ili Rockwellu |
s s, MPa (kgf/mm 2) |
||||||||
KONSOLIDOVANI PROTOKOL Naziv testova _______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Karakteristike testiranog materijala: Marka i stanje. __________________________________________________________ Smjer vlakana ________________________________________________________________ Vrsta radnog komada _______________________________________________________________ Vrsta i dimenzije uzorka ________________________________________________________________ Stanje površine uzorka ________________________________________________ Tvrdoća po Brinelovoj ili Rockwell skali _________________________________ ________________________________________________________________________________ Vrsta i glavne karakteristike ispitne mašine i mjerne opreme: ispitna mašina _________________________________________________________________ s pretvarač pomaka _________________________________________________ mjerni instrumenti i alati _________________________________________________ pretvarač sile _____________________________________________________________ snimač ________________________________________________________________ Uslovi ispitivanja: Materijali i tvrdoća deformirajućih ploča (HB ili HR S e) _____________________ Relativna brzina deformacije, s -1 _______________________________________ Brzina opterećenja, MPa/s (kgf/mm ) s) _______________________________________ Brzina kretanja deformirajuće ploče, mm/s __________________________ |
OBRADA EKSPERIMENTALNIH PODATAKA ZA KONSTRUKCIJU KRIVULE JAČENJA. OCJENA PARAMETARA PRIBLIŽAVNIH JEDNAČINA
1 Prilikom testiranja serije uzoraka, jedan uzorak se testira za svaku specifičnu vrijednost. Krive ojačanja opisane jednadžbama (slike B.1a, b, c) ili (slike B.1 e, g, j) konstruirane su na osnovu rezultata obrade metodom najmanjih kvadrata svih eksperimentalnih tačaka u cijelom opsegu proučavane stepene deformacije. Obradu treba izvršiti na računaru. U ovom slučaju, za krivulje očvršćavanja određuju se parametri aproksimirajućih jednačina , n , , b ¢.
Slika E.1 - tipične ovisnosti indeksa deformacijskog očvršćavanja n od stupnja deformacije
U slučaju analitičke obrade eksperimentalnih podataka, preporučuje se korištenje referentne literature. 2 Sa ograničenim brojem ispitivanja Uz ograničen broj eksperimenata (pet uzoraka), krive otvrdnjavanja se konstruišu na osnovu dijagrama obrade mašinskih zapisa za slijeganje svih ispitnih uzoraka do konačnog stepena deformacije. s s se izračunavaju za vrijednosti jednake 0,01; 0,03; 0,05; 0,08; 0,1, a zatim svakih 0,05 do konačne vrijednosti stepena deformacije. Za svaku vrijednost s s se određuje kao prosjek podataka (pet bodova). Izgradnja krivulja otvrdnjavanja i dalja obrada eksperimentalnih podataka izvode se kao kod ispitivanja serije uzoraka. 3 Određivanje indeksa stvrdnjavanja deformacijom n pri niskim stepenima deformacije i u uskom opsegu Za većinu metala i legura, zavisnost n () nije linearna funkcija (slika E.1): sa rastom n obično opada, dostižući skoro konstantna vrijednost pri velikim vrijednostima (slika E.1a), ili prvo raste, dostižući maksimum, a zatim opada (slika E.1b). I samo u nekim slučajevima n je linearno (slika E.1 a). Prvi tip ovisnosti (slika E.1b) tipičan je za bakrene, ugljične konstrukcijske i alatne čelike, te niz konstrukcijskih legiranih čelika. Tip zavisnosti n prikazan na slici E.1b karakterističan je za materijale koji prolaze kroz strukturno-fazne transformacije tokom deformacije - austenitnih čelika, nekih mesinga. Vrijednost n se praktički ne mijenja s rastom (slika E.1c) za željezne i kromne konstrukcijske čelike. Za legure aluminijuma, u zavisnosti od njihovog hemijskog sastava, primećuju se sva tri tipa zavisnosti n. Zbog promjene n s rastom za većinu metala i legura, postoji potreba za određivanjem n pri malim stupnjevima deformacije iu uskom rasponu. n se može odrediti obradom eksperimentalnih podataka na računaru metodom najmanjih kvadrata, međutim, broj eksperimentalnih tačaka mora biti najmanje 8-10 u razmatranom rasponu stupnjeva deformacije ili izračunati pomoću formule
. (E.1)
Mehanička ispitivanja metala. Čvrstoća, određivanje čvrstoće metala.
Izbor metala za izradu mašinskih dijelova i konstrukcija određen je projektnim, operativnim, tehnološkim i ekonomskim zahtjevima.
Metal mora imati potrebnu čvrstoću, sposobnost deformacije, ispunjavati radne uvjete (otpornost na koroziju, toplinsku i električnu provodljivost, itd.) i imati minimalne troškove.
Čvrstoća je glavni zahtjev za svaki metal koji se koristi za proizvodnju dijelova strojeva i metalnih konstrukcija.
Čvrstoća je sposobnost materijala da izdrži vanjska opterećenja bez loma. Mjera čvrstoće je opterećenje koje svaki kvadratni milimetar (ili centimetar) dijela dijela može izdržati.
Čvrstoća metala se određuje rastezanjem uzoraka određenog oblika i veličine na mašini za ispitivanje. Kada se rastegne, površina poprečnog presjeka uzorka se smanjuje, uzorak postaje tanji, a njegova dužina se povećava. U jednom trenutku, istezanje uzorka cijelom dužinom prestaje i nastaje samo na jednom mjestu; Nakon nekog vremena, uzorak pukne na mjestu gdje se formira "vrat".
Proces istezanja se događa samo u viskoznim materijalima (tvrdi čelik, lijevano željezo), uzorak puca s neznatnim izduženjem i bez stvaranja „vrata“.
Dijeljenjem maksimalnog opterećenja koje je uzorak izdržao prije loma (opterećenje se mjeri posebnim uređajem - mjeračem sile koji je uključen u dizajn mašine za ispitivanje), sa površinom poprečnog presjeka prije istezanja, glavna karakteristika metala je dobijena, nazvana vlačna čvrstoća (σ in).
Dizajner treba da zna vlačnu čvrstoću svakog metala kako bi odredio dimenzije dijela, a tehnolog - da bi odredio načine obrade.
Na povišenim temperaturama, kratkotrajna zatezna ispitivanja izvode se na konvencionalnim mašinama za ispitivanje, samo je peć (obično električni prigušivač) ugrađena u mašinu za zagrijavanje uzorka. Peć je postavljena na ram mašine tako da se os mufela poklapa sa osom mašine. Ispitni uzorak se stavlja u pećnicu. Za ravnomjerno zagrijavanje, peć mora biti 2-4 puta duža od uzorka, te je stoga nije moguće pričvrstiti direktno u hvatišta mašine. Uzorak je učvršćen u posebne nastavke od čelika otpornog na toplinu, koji su zauzvrat učvršćeni u držače mašine.
Da bi se dobili konzistentni rezultati, potrebno je da se uzorak drži na ispitnoj temperaturi 30 minuta. Na vlačnu čvrstoću zagrijanog metala značajno utječe vlačna brzina: što je veća brzina, veća je vlačna čvrstoća. Stoga, da bi se ispravno procijenila otpornost čelika na toplinu, trajanje testa zatezanja treba biti 15-20 minuta.
Ispitivanje zatezanja metala sastoji se od istezanja uzorka uz crtanje ovisnosti izduženja uzorka (Δl) od primijenjenog opterećenja (P), nakon čega se ovaj dijagram ponovo gradi u dijagram uvjetnih naprezanja (σ - ε)
Ispitivanja zatezanja provode se prema istom GOST-u, a određuju se uzorci na kojima se vrše ispitivanja.
Kao što je već spomenuto, tokom ispitivanja konstruiše se dijagram zatezanja metala. Ima nekoliko karakterističnih područja:
- Presjek OA je presjek proporcionalnosti između opterećenja P i istezanja ∆l. Ovo je oblast u kojoj je sačuvan Hookeov zakon. Ovu proporcionalnost je otkrio Robert Hooke 1670. godine, a kasnije je postala poznata kao Hookeov zakon.
- OB presjek je presjek elastične deformacije. Odnosno, ako se na uzorak primijeni opterećenje koje ne prelazi Ru, a zatim se rastereti, tada će se tijekom rasterećenja deformacija uzorka smanjiti prema istom zakonu prema kojem su se povećale tijekom opterećenja
Iznad tačke B, dijagram napetosti odstupa od prave linije - deformacija počinje rasti brže od opterećenja, a dijagram poprima krivolinijski izgled. Pri opterećenju koje odgovara Rt (tačka C), dijagram prelazi u horizontalni presjek. U ovoj fazi, uzorak dobija značajno trajno izduženje bez praktički bez povećanja opterećenja. Formiranje takvog presjeka na dijagramu naprezanje-deformacija objašnjava se svojstvom materijala da se deformira pod stalnim opterećenjem. Ovo svojstvo naziva se fluidnost materijala, a presjek dijagrama naprezanje-deformacija paralelan s apscisnom osom naziva se površina tečenja. 
Ponekad je plato prinosa valovitog karaktera. Ovo se češće odnosi na rastezanje plastičnih materijala i objašnjava se činjenicom da se prvo formira lokalno stanjivanje presjeka, zatim se to stanjivanje širi na susjedni volumen materijala i taj proces se razvija sve dok se kao rezultat širenja kod takvog talasa dolazi do opšteg ravnomernog izduženja, koje odgovara površini popuštanja. Kada postoji zub tečenja, pri određivanju mehaničkih svojstava materijala uvode se pojmovi gornje i donje granice popuštanja.
Nakon što se pojavi plato prinosa, materijal ponovo dobiva sposobnost otpornosti na istezanje i dijagram se diže. U tački D sila dostiže svoju maksimalnu vrijednost Pmax. Kada se postigne sila Pmax, na uzorku se pojavljuje oštro lokalno suženje - vrat. Smanjenje površine poprečnog presjeka vrata uzrokuje pad opterećenja i u trenutku koji odgovara tački K dijagrama, uzorak puca.
Primijenjeno opterećenje za istezanje uzorka ovisi o geometriji tog uzorka. Što je veća površina poprečnog presjeka, veće je opterećenje potrebno za rastezanje uzorka. Iz tog razloga, rezultujući mašinski dijagram ne daje kvalitativnu ocjenu mehaničkih svojstava materijala. Da bi se eliminisao uticaj geometrije uzorka, mašinski dijagram se rekonstruiše u koordinatama σ − ε tako što se ordinata P podeli sa prvobitnom površinom poprečnog preseka uzorka A0 i apscisa ∆l sa lo. Dijagram preuređen na ovaj način naziva se dijagram uslovnog naprezanja. Već iz ovog novog dijagrama određuju se mehaničke karakteristike materijala.
Određuju se sljedeće mehaničke karakteristike:
Granica proporcionalnosti σpz– najveći napon nakon kojeg se narušava valjanost Hookeovog zakona σ = Eε, gdje je E modul uzdužne elastičnosti, odnosno modul elastičnosti prve vrste. U ovom slučaju, E =σ/ε = tanα, tj. modul E je tangenta ugla nagiba pravolinijskog dela dijagrama na osu apscise 
Granica elastičnosti σu- uslovni napon koji odgovara pojavi zaostalih deformacija određene specificirane vrijednosti (0,05; 0,001; 0,003; 0,005%); Tolerancija zaostalih deformacija je naznačena u indeksu na σu 
Granica tečenja σt– naprezanje pri kojem dolazi do povećanja deformacije bez primjetnog povećanja vlačnog opterećenja
Takođe istaknuti čvrstoća dokaza- ovo je uvjetni napon pri kojem zaostala deformacija dostiže određenu vrijednost (obično 0,2% radne dužine uzorka; tada se uvjetna granica popuštanja označava kao σ0,2). Vrijednost σ0,2 se u pravilu određuje za materijale koji na dijagramu nemaju plato ili popuštajući zub