TIL kategori:
Metallarbeid og verktøyarbeid
Styrke og hardhet av metall
Metaller som brukes i maskinteknikk og verktøyproduksjon har en rekke verdifulle egenskaper, men de viktigste av dem er styrke og hardhet.
La oss snakke kort om disse egenskapene.
Styrke er som kjent et materiales evne til å motstå ødeleggelse. Hvis metallet ikke knekker når det strekkes og ikke kollapser ved støt, sies metallet å være sterkt. Men innen teknologi kan du ikke bare stole på et generelt inntrykk av om metallet du har å gjøre med er sterkt eller ikke sterkt nok. Styrken til et materiale må måles nøyaktig, og dets evne til å motstå riving og dets evne til å motstå slagbelastninger må bestemmes separat. For å bestemme styrken til et metall, blir prøver laget av det utsatt for spenning på spesielle maskiner til de går i stykker. Ved å spore kraften som prøven brøt under og studere endringen i dens dimensjoner på bruddstedet, er det mulig å få en fullstendig og nøyaktig beskrivelse av styrken til metallet som prøven er laget av.
Deretter, ved å dele størrelsen på kraften som brøt prøven, uttrykt i kilogram, med tverrsnittsarealet til prøven, uttrykt i kvadratmillimeter, ble spenningen som prøven tålte bestemt, dvs. strekkfastheten til Materialet. Størrelsen på denne kraften, per snittenhet og derfor ikke målt i kg, men i kg/mm2, kalles strekkfasthet og betegnes i all teknisk litteratur, tegninger og teknologiske dokumenter med bokstaven sv (sigma be).
Å kjenne verdien av strekkstyrken til et bestemt metall gjør det ikke bare mulig å beregne styrken til produktet, men også å velge de nødvendige skjæreforholdene ved bearbeiding av det. Dette er av stor betydning fordi styrken til stål varierer mye. Så for eksempel Art. 1 har = 32 40 kg/mm2, og noen høylegerte stål når 200 kg/mm2.
Ved å studere den revne prøven videre, kan man finne at tverrsnittet ved bruddstedet har blitt noe smalere, og dens totale lengde har økt. Dette fenomenet indikerer hvor i stand et gitt materiale er til å motstå ødeleggelse og endre form uten å forstyrre den molekylære forbindelsen mellom partiklene, dvs. å være plastiske.
Hvis vi nå beregner hvor mye tverrsnittsarealet til prøven har redusert, og deretter deler denne verdien med det opprinnelige området, vil vi få et resultat uttrykt i. prosent og kalles relativ tverrsnittskompresjon. Den relative kompresjonen av tverrsnittet er betegnet med bokstaven f (psi) og karakteriserer viskositeten til materialet. Verdien for de mykeste lavkarbonstålene når 60%, for de minst duktile stålene - opptil 30%.
Målingen av den økte lengden av prøven er preget av relativ forlengelse og er betegnet med bokstaven 8 (delta). Jo større den relative forlengelsen er, desto større er metallets duktilitet. I henhold til verdien av relativ forlengelse 5 og relativ kompresjon<|>, indirekte kan man bedømme viskositeten til metallet. Viskositeten til et metall forstås som egenskapen til et materiale som er det motsatte av sprøhet.
Den andre hovedegenskapen til metaller er hardhet. Jo høyere hardhet, jo mer holdbar delen, jo langsommere slites den ut. Et skjæreverktøy fjerner spon fra en del bare fordi hardheten er mye høyere enn hardheten til materialet som behandles. Selv en liten endring i hardhet påvirker ytelsesegenskapene til delen og verktøyet betydelig. Alt dette tvinger produsentene til å nøye overvåke hardheten til delen.
Hardheten til et metall bestemmes ved å presse en gjenstand inn i materialet som testes. Dybden av innrykk avgjør hvor stor denne hardheten er. Eksisterende hardhetsmåleinstrumenter opererer på dette prinsippet: Brinell-pressen og Rockwell-instrumentene.
Ved hjelp av en Brinell-presse måles hardheten til uherdet stål, samt støpejern, ved å presse en stålkule med en diameter på 10 mm inn i dem med en kraft på 3000 kg. For andre materialer varierer kraften ved å trykke kulen: for kobber, messing og lignende er den 1000 kg, og for myke legeringer 250 kg. Rockwell-enheten bestemmer hardheten til herdede materialer ved å trykke på en spesiell diamantkjegle. Resultatet av målingen, som karakteriserer hardheten til materialet, er de tilsvarende hardhetstallene: Brinell hardhetstall (Hb) og Rockwell hardhetstall (HR).
Brinnell-hardhetstallet Ib representerer resultatet av å dele belastningen (i kg) med innrykkområdet til ballen, uttrykt i mm2. For å unngå beregninger når du bestemmer Hb-tallet, bruk spesielle tabeller der du kan finne dette tallet basert på diameteren til det resulterende trykket. Den høyeste hardheten som kan testes på denne pressen er: Yv = 450.
Brinell-pressen (fig. 15) fungerer som følger. Delen, rengjort for å få en flat og jevn overflate, installeres på et kuleledd og svinghjulet, som roterer skruen, heves til det kommer i kontakt med spisskulen. Deretter lukker de oljeutløpet fra sylinderen inn i reservoaret med en skrue og skaper trykk på stempelet og kulespissen, og fungerer som en pumpe. Den aktiverte pumpen tvinger olje inn i sylinderen fra reservoaret, skaper trykk på stempelet og overfører det samtidig til trykkmåleren og spaken med vekter. Trykkmengden tilsvarer vekten av lastene. Etter en tid åpnes skruen, noe av oljen fra sylinderen går inn i reservoaret og trykket faller til null. Senk deretter skruen med svinghjulet, slipp delen og bruk et spesielt forstørrelsesglass for å måle diameteren på avtrykket.
Ris. 1. Skjematisk fremstilling av Brinell hydraulikkpresse.
Ris. 2. Diagram over driften av Rockwell-enheten.
Testprosessen begynner med å bringe objektet til diamantspissen og påføre en foreløpig kraft (10 kg). Dette er nøye skapt av en fjær plassert i spindelbøssingen til enheten. Betjeningsspaken 6 virker på spindelen til anordningen, og dens støttepunkt er på aksen 7, og stedet hvor kraften overføres til spissen er på prismet. En last virker på denne spaken.
I ikke-arbeidsposisjon hviler spaken på sjakkelen og trykk overføres ikke til spindelen. Under testen slippes håndtaket og deretter senkes spaken sammen med sjakkelen og spaken. Den jevne senkingen av hele dette systemet forenkles av en oljedemper 8, som lar deg regulere hastigheten for påføring av kraft til objektet som testes. Etter å ha muligheten til å bevege seg, trenger diamantkjeglen, synkende, gjennom metallet. Størrelsen på denne bevegelsen overføres av spaken til indikatoren.
Det skal imidlertid sies at ikke alle deler kan testes for hardhet ved å bruke de beskrevne enhetene. Det er umulig for eksempel med. bruke dem til å bestemme hardheten på skjærekanten til et verktøy eller på den indre overflaten av en matrise. I slike tilfeller tyr de til å sjekke hardheten ved hjelp av kalibrerte filer.
Dette avslutter beskrivelsen av de to viktigste egenskapene til stål - dets styrke og hardhet. Disse egenskapene er imidlertid ikke konstante. De kan endres med endringer i strukturen til stålet, dvs. strukturen. Hva får stålstrukturen til å endre seg?
De viktigste mekaniske egenskapene inkluderer styrke, duktilitet, hardhet, slagstyrke og elastisitet. De fleste indikatorer på mekaniske egenskaper bestemmes eksperimentelt ved å strekke standardprøver på testmaskiner.
Styrke- et metalls evne til å motstå ødeleggelse når det utsettes for ytre krefter.
Plast- et metalls evne til å irreversibelt endre form og størrelse under påvirkning av ytre og indre krefter uten ødeleggelse.
Hardhet- Et metalls evne til å motstå penetrering av en hardere kropp inn i det. Hardhet bestemmes ved hjelp av hardhetstestere ved å introdusere en herdet stålkule i metallet (på en Brinell-enhet) eller ved å introdusere en diamantpyramide i en godt forberedt prøveoverflate (på en Rockwell-enhet). Jo mindre fordypningsstørrelsen er, desto større er hardheten til metallet som testes. For eksempel har karbonstål en hardhet på 100 før herding. . . 150 HB (Brinell), og etter herding - 500. . . 600 NV.
Slagstyrke- metallets evne til å motstå støtbelastninger. Denne mengden, angitt KS(J/cm 2 eller kgf m/cm), bestemt av forholdet mellom mekanisk arbeid EN, brukt på ødeleggelse av prøven under støtbøyning, til prøvens tverrsnittsareal .
Elastisitet- et metalls evne til å gjenopprette form og volum etter opphør av ytre krefter. Denne mengden er preget av elastisitetsmodulen E(MPa eller kgf/mm 2), som er lik spenningsforholdet a til elastisk deformasjon forårsaket av det. Stål og legeringer for fremstilling av fjærer og bladfjærer må ha høy elastisitet.
Mekaniske egenskaper til metaller
Mekaniske egenskaper forstås som egenskaper som bestemmer oppførselen til et metall (eller annet materiale) under påvirkning av påførte ytre mekaniske krefter. Mekaniske egenskaper inkluderer vanligvis motstanden til et metall (legering) mot deformasjon (styrke) og motstand mot brudd (duktilitet, seighet og metallets evne til ikke å kollapse i nærvær av sprekker).
Som et resultat av mekaniske tester oppnås numeriske verdier av mekaniske egenskaper, det vil si verdier for spenning eller deformasjon ved hvilke endringer i materialets fysiske og mekaniske tilstander oppstår.
Eiendomsvurdering
Ved vurdering av de mekaniske egenskapene til metalliske materialer skilles det ut flere grupper av kriterier.
- Kriterier fastsettes uavhengig av designfunksjonene og arten av tjenesten til produktene. Disse kriteriene er funnet ved standardtester av glatte prøver for strekk, kompresjon, bøying, hardhet (statiske tester) eller slagbøyning av hakkprøver (dynamiske tester).
- Styrke og plastiske egenskaper bestemt under statiske tester på glatte prøver, selv om de er viktige (de er inkludert i beregningsformlene), karakteriserer i mange tilfeller ikke styrken til disse materialene under reelle driftsforhold for maskindeler og strukturer. De kan bare brukes til et begrenset antall enkeltformede produkter som opererer under statiske belastningsforhold ved temperaturer nær normalen.
- Kriterier for å vurdere den strukturelle styrken til et materiale, som er i størst samsvar med tjenesteegenskapene til et gitt produkt og karakteriserer ytelsen til materialet under driftsforhold.
Designstyrke til metaller
Kriterier for den strukturelle styrken til metalliske materialer kan deles inn i to grupper:
- kriterier som bestemmer påliteligheten til metalliske materialer mot plutselig ødeleggelse (bruddseighet, arbeid absorbert under sprekkforplantning, overlevelsesevne, etc.). Disse teknikkene, som bruker de grunnleggende prinsippene for bruddmekanikk, er basert på statiske eller dynamiske tester av prøver med skarpe sprekker som oppstår i ekte maskindeler og strukturer under driftsforhold (hakk, gjennomgående hull, ikke-metalliske inneslutninger, mikrohull, etc.). ). Sprekker og mikrodiskontinuiteter endrer i stor grad oppførselen til metall under belastning, siden de er spenningskonsentratorer;
- kriterier som bestemmer holdbarheten til produktene (tretthetsbestandighet, slitestyrke, korrosjonsbestandighet, etc.).
Kriterier for evaluering
Kriterier for vurdering av styrken til en struktur som helhet (strukturell styrke), fastsatt under benk-, fullskala- og driftstester. Disse testene avslører påvirkningen på styrken og holdbarheten til strukturen av slike faktorer som fordelingen og størrelsen på gjenværende spenninger, defekter i produksjonsteknologi og design av metallprodukter, etc.
For å løse praktiske problemer innen metallurgi er det nødvendig å bestemme både standard mekaniske egenskaper og kriterier for strukturell styrke.
GOST 25.503-97
INTERSTATE STANDARD
BEREGNINGER OG STYRETESTER.
METODER FOR MEKANISK PRØVING AV METALLER
KOMPRESSJONSTESTMETODE
INTERSTATE RÅD
OM STANDARDISERING, METROLOGI OG SERTIFISERING
Forord
1 UTVIKLET av Voronezh State Forestry Academy (VGLTA), All-Russian Institute of Light Alloys (VILS), Central Research Institute of Building Structures (TsNIISK oppkalt etter Kucherenko), All-Russian Research Institute of Standardization and Certification in Mechanical Engineering (VNIINMASH) av den russiske føderasjonens statsstandard INTRODUSERT av Russlands statsstandard 2 GODTATT av Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification (Protokoll nr. 12-97 av 21. november 1997) Følgende stemte for vedtak:
|
Statens navn |
Navn på det nasjonale standardiseringsorganet |
| Republikken Aserbajdsjan | Azgosstandart |
| Republikken Armenia | Armgosstandard |
| Republikken Hviterussland | Statens standard i Hviterussland |
| Republikken Kasakhstan | Gosstandart av republikken Kasakhstan |
| Kirgisistan | Kirgisisk standard |
| Republikken Moldova | Moldovastandard |
| Den russiske føderasjonen | Gosstandart av Russland |
| Republikken Tadsjikistan | Tajikgosstandart |
| Turkmenistan | Hovedstatsinspektoratet i Turkmenistan |
| Republikken Usbekistan | Uzgosstandart |
| Ukraina | Ukrainas statsstandard |
GOST 25.503-97
INTERSTATE STANDARD
Dato for introduksjon 1999-07-01
1 BRUKSOMRÅDE
Denne standarden spesifiserer metoder for statiske kompresjonstester ved °C for å bestemme de mekaniske egenskapene til jernholdige og ikke-jernholdige metaller og legeringer. Standarden etablerer en metode for å teste prøver i kompresjon for å konstruere en herdekurve, bestemme den matematiske sammenhengen mellom strømningsspenning s s og graden av deformasjon, og evaluere parametrene til effektligningen (s s 1 - strømningsspenning ved = 1, n - tøyningsherdingsindeks). Mekaniske egenskaper, herdekurve og dens parametere, definert i denne standarden, kan brukes i følgende tilfeller: - valg av metaller, legeringer og begrunnelse av designløsninger; - statistisk akseptkontroll av standardisering av mekaniske egenskaper og vurdering av metallkvalitet; - utvikling av teknologiske prosesser og produktdesign; - beregning av styrken til maskindeler. Kravene fastsatt i §§ 4, 5 og 6 er obligatoriske, de resterende kravene anbefales.2 REGULERINGSREFERANSER
Denne standarden bruker referanser til følgende standarder: GOST 1497-84 Metaller. Strekktestmetoder GOST 16504-81 System for statlig testing av produkter. Testing og kvalitetskontroll av produkter. Grunnleggende termer og definisjoner GOST 18957-73 Strekkmålere for måling av lineære deformasjoner av byggematerialer og strukturer. Generelle tekniske forhold GOST 28840-90 Maskiner for testing av materialer i strekk, kompresjon og bøying. Generelle tekniske krav3 DEFINISJONER
3.1 I denne standarden brukes følgende termer med tilsvarende definisjoner: 3.1.1 testdiagram (kompresjon): En graf over belastningen versus den absolutte deformasjonen (forkortningen) av prøven; 3.1.2 herdingskurve: En graf over strømningsspenning versus logaritmisk tøyning; 3.1.3 aksial trykkbelastning: Lasten som virker på prøven i det aktuelle testøyeblikket; 3.1.4 betinget merkespenning s: Spenning bestemt av forholdet mellom lasten og det opprinnelige tverrsnittsarealet; 3.1.5 strømningsspenning s s: Spenning som overstiger flytegrensen, bestemt av forholdet mellom belastningen og tverrsnittsarealet til prøven som er gyldig for et gitt testøyeblikk under jevn deformasjon; 3.1.6 grense for proporsjonalitet ved kompresjon: Spenning ved hvilken avviket fra det lineære forholdet mellom belastningen og den absolutte avkortningen av prøven når en slik verdi der tangenten til helningsvinkelen dannet av tangenten til diagrammet F - D h ved punkt F pc med aksen til lastene øker med 50% av verdien i den lineære elastiske seksjonen; 3.1.7 kompresjonselastisk grense: Spenning ved hvilken den relative gjenværende deformasjonen (forkortningen) av prøven (e) når 0,05 % av prøvens opprinnelige designhøyde; 3.1.8 flytegrense (fysisk) under kompresjon: Den laveste spenningen ved hvilken prøven deformeres uten merkbar økning i trykkbelastningen; 3.1.9 betinget trykkflytegrense: Spenning hvor den relative gjenværende deformasjonen (forkortningen) av prøven når 0,2 % av prøvens opprinnelige designhøyde; 3.1.10 trykkstyrke: Spenning som tilsvarer den største belastningen før brudd; 3.1.11 tøyningsherdingsindeks n: Effekteksponent for ligningen som tilnærmer herdekurvene, som karakteriserer et metalls evne til å herde under jevn plastisk deformasjon.4 FORM OG STØRRELSER PÅ PRØVER
4.1 Tester utføres på prøver av fire typer: sylindriske og prismatiske (kvadratiske og rektangulære), med glatte ender av type I - III (Figur 1) og endeutsparinger av type IV (Figur 2).
Figur 1 - Eksperimentelle prøver av type I - III
Figur 2 - Eksperimentelle prøver av type IV
4.2 Type og størrelse på prøven er valgt i henhold til tabell 1. Tabell 1
|
Prøvetype |
Startdiameter på den sylindriske prøven d 0, mm |
Innledende tykkelse på den prismatiske prøven a 0, mm |
Arbeidshøyde (opprinnelig design) for prøven h(h 0)*, mm |
Definert karakteristikk |
Merk |
| Elastisitetsmodul, proporsjonalitetsgrense | Bilde 1 | ||||
| Proporsjonal grense, elastisk grense | |||||
|
6; 10; 15; 20; 25; 30 |
5; 10; 15; 20; 25; 30 |
Bestemt i henhold til vedlegg A |
Fysisk flytestyrke, bevisstyrke. Konstruksjon av en herdekurve opp til logaritmiske tøyningsverdier  |
||
| Konstruksjon av herdekurven | Figur 2. Tykkelsen og høyden på vulsten bestemmes i henhold til vedlegg A | ||||
| * Høyden på den prismatiske prøven bestemmes basert på området b× a, som tilsvarer det nærmeste området gjennom d 0. ** For å konstruere herdekurver brukes kun sylindriske prøver. | |||||
| Merk - Bredden på prismatiske prøver b bestemmes ut fra forholdet. | |||||
5 KRAV TIL UTSTYR OG UTSTYR
5.1 Det utføres tester på kompresjonsmaskiner av alle systemer og strekkmaskiner (kompresjonssone) som oppfyller kravene i denne standarden og GOST 28840. 5.2 Ved utføring av kompresjonstester skal testmaskinen være utstyrt med: - en krafttransduser og en tøyning måle- eller kraft- og forskyvningstransdusere med registreringsanordning - ved bestemmelse av de mekaniske egenskapene E c, . I dette tilfellet er strekningsmåleren installert på prøven i beregningsdelen, og opptaksenheten er designet for å registrere diagrammet F (D h); - kraft- og forskyvningstransdusere med registreringsanordning - ved bestemmelse av mekaniske egenskaper, og konstruksjon av en herdekurve på type III prøver. I dette tilfellet er forskyvningstransduseren installert på det aktive grepet til testmaskinen. Det er tillatt å måle den absolutte deformasjonen (forkortningen) av prøven D h ved hjelp av måleinstrumenter og verktøy; - en krafttransduser og måleinstrumenter og verktøy - ved konstruksjon av en herdekurve på type IV prøver. 5.2.1 Strekkmålere må være i samsvar med kravene i GOST 18957. 5.2.2 Den totale feilen ved måling og registrering av bevegelser med en registreringsanordning for absolutt deformasjon D h bør ikke overstige ± 2 % av den målte verdien. 5.2.3 Registreringsenheten skal gi registrering av diagrammet F (D h) med følgende parametere: - ordinathøyden til diagrammet som tilsvarer den høyeste grenseverdien for lastmåleområdet er ikke mindre enn 250 mm; - registrering av skalaer langs den absolutte deformasjonsaksen fra 10:1 til 800:1. 5.2.4 Skaladelingsverdien for måleinstrumenter og verktøy ved måling av slutthøyden til prøven h k bør ikke overstige, mm: 0,002 - for e £ 0,2 % ( ; for prøver av type I - III; 0,050 - for e > 0,2 % for type IV prøver, hvor A 0 og A k - 0,002 - ved £ 0,002 start- og sluttarealene av tverrsnittet 0,050 - ved > 0,002) 5.2.5 Feilen ved måling av prøvens endelige diameter og kryss- seksjonsdimensjonene til den prismatiske prøven bør ikke være mer enn, mm: 0,01 - for størrelser opp til 10 mm; 0,05 - for størrelser over 10 mm.6 FORBEREDELSE OG UTFØRELSE AV TESTER
6.1 Antall prøver for å evaluere gjennomsnittsverdien av mekaniske egenskaper E c, , , , og må være minst fem*, med mindre et annet antall er spesifisert i forskriftsdokumentet for levering av materialer. ____________ * Hvis forskjellen i de bestemte egenskapene ikke overstiger 5 %, kan du begrense deg til tre prøver. 6.2 Antall prøver for å konstruere en herdekurve 6.2.1 For å konstruere en herdekurve på prøver av type III, IV med påfølgende bearbeiding av testresultater ved bruk av korrelasjonsanalysemetoder, velges antall prøver avhengig av forventet type herdekurve og dens seksjoner (se vedlegg B). For seksjon I av herdekurven (se figur B.1a) testes minst seks prøver, for seksjon II - minst fem prøver, for seksjon III - avhengig av verdien av deformasjonen som tilsvarer denne seksjonen (minst en prøve per område av deformasjonsgrader = 0,10). For herdekurvene vist i figur B.1b - B.1d og B.1e - B.1k må antall prøver være minst 15, og for kurvene presentert i figur B.1e - minst åtte prøver for hver av seksjoner av kurven atskilt fra hverandre med maksima og minima. 6.2.2 Med et begrenset omfang av tester for å konstruere en herdekurve på type III prøver med påfølgende regresjonsanalyse av testresultatene, bør antall prøver være minst fem. 6.3 Kompresjonstester av prøver utføres under forhold som sikrer minimal eksentrisitet av lastpåføring og sikkerhet ved eksperimenter. Det anbefales å bruke enheten gitt i vedlegg B. 6.4 Hardheten til de deformerende platene må overstige hardheten til prøvene styrket under testing med minst 5 HRC e. Tykkelsen på deformeringsplatene settes avhengig av kreftene som skapes i prøven og tas lik 20-50 mm. 6.5 Det er nødvendig å overvåke samsvar med deformasjonens ensartethet ved testing av prøver for kompresjon (ingen løp eller konkavitet). 6.5.1 Ved bestemmelse av elastisitetsmodulen E c, grensen for proporsjonalitet og elastisitet, utføres kontroll ved bruk av instrumenter installert på motsatte sider av de prismatiske og sylindriske prøvene, mens den normaliserte forskjellen i avlesningene til de to instrumentene ikke bør overstige 10 (15)%. 6.5.2 Ved bestemmelse av flytegrense og strekkfasthet og ved konstruksjon av herdekurven, utføres kontroll ved bruk av likhetene for sylindriske og prismatiske prøver:Hvor h 0 er den opprinnelige beregnede høyden til de sylindriske og prismatiske prøvene, fra hvilken avkortningen (tensometerbasen) bestemmes, mm; h k er den endelige beregnede høyden til de sylindriske og prismatiske prøvene etter testing til en gitt deformasjon eller ved destruksjon, mm; En 0 - innledende tverrsnittsareal av den sylindriske prøven, mm 2 -; A k er det endelige tverrsnittsarealet til den sylindriske prøven etter testing til en gitt deformasjon eller ved destruksjon, mm 2; A k.p - det endelige tverrsnittsarealet til den prismatiske prøven etter testing til en gitt deformasjon eller ved destruksjon, mm 2 (A k.p = a k, b k, der a k er den endelige tykkelsen av den prismatiske prøven, b k. er den endelige bredden på den prismatiske prøven, mm); A 0p er det første tverrsnittsarealet til den prismatiske prøven, mm 2 (A 0p = a b). 6.6 Ved testing av prøver av type I og II avfettes endene av prøvene. Å smøre endene med smøremiddel er uakseptabelt. 6.7 Ved testing av type III prøver er bruk av smøremiddel tillatt, og ved testing av type IV prøver er bruk av smøremiddel obligatorisk. 6.7.1 Ved testing av type III prøver brukes maskinolje med grafitt, V-32K skjærevæske og Ukrinol 5/5 som smøremiddel. 6.7.2 Ved testing av type IV-prøver brukes stearin, parafin, en parafin-stearinblanding eller voks som smøremiddel. Smøremidlet påføres prøvene i flytende tilstand. Tykkelsen på smøremiddelet må tilsvare høyden på kulene. 6.7.3 Det er tillatt å bruke andre smøremidler som reduserer kontaktfriksjonen mellom prøvene og deformeringsplaten. 6.8 Ved testing av prøver for kompresjon opp til flytegrensen, velges den relative tøyningshastigheten fra 10 -3 s -1 til 10 -2 s -1, utover flytegrensen - ikke mer enn 10 -1 s -1, og for konstruerer herdekurver settes den fra 10 - 3 s -1 til 10 -1 s -1 . Det anbefales å bestemme graden av relativ deformasjon under hensyntagen til den elastiske samsvaret til systemet "testmaskin - prøve" (se GOST 1497). Hvis den valgte relative tøyningshastigheten i flyteområdet ikke kan oppnås direkte ved å justere testmaskinen, settes den fra 3 til 30 MPa/s [(0,3 til 3 kgf/mm 2 × s)] ved å justere belastningshastigheten før begynnelsen av avlingsregionprøven. 6.9 Bestemmelse av mekaniske egenskaper 6.9.1 Mekaniske egenskaper E c, , , bestemmes: - ved bruk av strekkmålere med manuell og automatisert datainnsamling (analytiske og kalkulasjonsbehandlingsmetoder); - i henhold til autodiagrammet registrert av testmaskinen i koordinatene "kraft - absolutt deformasjon (P - D h)", under hensyntagen til registreringsskalaen. Diagrammene er registrert under trinnvis belastning med lossesykluser og kontinuerlig påføring av økende kraft i området for spesifiserte belastnings- og deformasjonshastigheter. Registreringsskala: - langs deformasjonsaksen ikke mindre enn 100:1; - langs lastaksen skal 1 mm av diagrammet ikke tilsvare mer enn 10 MPa (1,0 kgf/mm 2). Feltet for registrering av krefter og deformasjoner bør som regel være minst 250 ´ 350 mm. 6.9.2 Testresultatene for hver prøve registreres i testrapporten (vedlegg D), og testresultatene for et parti prøver registreres i den konsoliderte testrapporten (vedlegg D). 6.9.3 Trykkelastisitetsmodulen bestemmes på type I prøver. Prosedyren for å teste prøven og metodikken for å konstruere et testdiagram basert på avlesningene av krafttransduseren og strekkmåleren er gitt nedenfor. Prøven belastes til en spenning s 0 = 0,10 (spenningen tilsvarer forventet verdi av proporsjonalitetsgrensen). Ved spenning s 0 installeres strekkmålere på prøven og belastes med en trinnvis økende spenning opp til (0,70-0,80). I dette tilfellet er forskjellen mellom tilstøtende spenningstrinn Ds 0,10. Basert på testresultatene konstrueres et diagram (Figur 3). Elastisitetsmodulen i kompresjon E c, MPa (kgf/mm 2), beregnes ved hjelp av formelen
Hvor D F - belastningstrinn, N (kgf); D h av - gjennomsnittlig absolutt deformasjon (forkorting) av prøven ved belastning med D F, mm.
Figur 3 - Testdiagram for å bestemme trykkelastisitetsmodulen
For å bestemme elastisitetsmodulen i kompresjon fra diagrammet F (D h), registrert på en registreringsenhet (se 4.2), belastes prøven kontinuerlig til s = (0,7-0,8). Spenningen tilsvarer forventet verdi av proporsjonalgrensen. Fra diagrammet, ved hjelp av formel (1), bestemmer vi elastisitetsmodulen under kompresjon E c. 6.9.4 Proporsjonalitetsgrensen ved kompresjon bestemmes på prøver av type I og II. Prosedyren for å teste prøven og metodikken for å konstruere et diagram basert på avlesningene til krafttransduseren og strekkmåleren er gitt nedenfor. Prøven belastes til en spenning s 0 = 0,10 (spenningen tilsvarer forventet verdi av proporsjonalitetsgrensen). Ved spenning s 0 installeres en strekningsmåler på prøven og belastes med en trinnvis økende spenning opp til (0,70-0,80), mens forskjellen mellom tilstøtende spenningstrinn D s er (0,10-0,15). Deretter lastes prøven i spenningstrinn lik 0,02. Når verdien av den absolutte deformasjonen (forkortningen) av prøven Dh ved et spenningsnivå lik 0,02 overstiger gjennomsnittsverdien av den absolutte deformasjonen (forkortningen) av prøven Dh (ved samme spenningsnivå) ved den innledende lineære elastikken seksjon med 2, 3 ganger, testene stoppes .
Figur 4 - Testdiagram for å bestemme proporsjonal grense i kompresjon
Basert på testresultatene konstrueres et diagram og proporsjonalitetsgrensen under kompresjon bestemmes (Figur 4). Når du konstruerer et diagram, tegn en rett linje OM, sammenfallende med den innledende rette seksjonen. Tegn ordinataksen OF gjennom punkt O, og tegn deretter en rett linje AB på et vilkårlig nivå, parallelt med abscisseaksen. På denne rette linjen legges et segment KN lik halvparten av segmentet AK. Gjennom punktet N og opprinnelsen til koordinatene, tegn en rett linje PÅ og parallelt med den en tangent CD til kurven. Tangentpunktet bestemmer lasten F pts tilsvarende grensen for proporsjonalitet under kompresjon, MPa (kgf/mm 2), beregnet ved formelen
For å bestemme proporsjonalgrensen under kompresjon fra diagrammet F (D h), registrert på en opptaker (se 4.2), belastes prøven kontinuerlig til en spenning som overstiger den forventede verdien av proporsjonalgrensen. Fra diagrammet, ved å bruke formel (2) og utføre konstruksjonene ovenfor, bestemme proporsjonalitetsgrensen for kompresjon fra . 6.9.5 Trykkelastisk grense bestemmes på type II prøver. Testprosedyren basert på avlesningene til krafttransduseren og strekkmåleren er gitt nedenfor. Prøven belastes til en spenning på 0,10 (spenningen tilsvarer forventet verdi av trykkelastisk grense). Ved spenning s 0 installeres en strekkmåler på prøven og belastes med en trinnvis økende spenning opp til (0,70-0,80). I dette tilfellet er forskjellen mellom tilstøtende spenningstrinn D s (0,10-0,15). Deretter, fra spenning (0,70-0,80), lastes prøven i spenningstrinn lik 0,05. Testene stoppes når gjenværende forkortning av prøven overskrider den angitte toleranseverdien. Basert på testresultatene konstrueres et diagram og trykkelastisk grense bestemmes (Figur 5).
Figur 5 - Testdiagram for å bestemme trykkelastisk grense
For å bestemme belastningen F 0,05, beregne den absolutte deformasjonen (prøveavkortning) D h basert på strekkmålerens basis. Den funnet verdi økes proporsjonalt med skalaen til diagrammet langs den absolutte deformasjonsaksen og segmentet av den oppnådde lengden OE plottes langs abscisseaksen til høyre for punkt O. Fra punkt E trekkes en rett linje EP parallelt. til rett linje OA. Skjæringspunktet for P med diagrammet bestemmer høyden på ordinaten, dvs. last F 0,05, tilsvarende trykkelastisk grense s 0,05 MPa (kgf/mm 2), beregnet med formelen
For å bestemme elastisitetsgrensen under kompresjon fra diagrammet F (D h), registrert på en registreringsenhet (se 4.2), belastes prøven kontinuerlig til en spenning som overstiger den forventede verdien av elastisitetsgrensen. Fra diagrammet, ved hjelp av formel (3) og figur 5, bestemmes trykkelastisk grense. 6.9.6 Flytegrensen (fysisk) under kompresjon bestemmes på type III prøver. Prøven belastes kontinuerlig til en spenning som er større enn forventet verdi, og diagrammet registreres på en opptaker (se 4.2). Et eksempel på å bestemme lasten F t som svarer til flytegrensen (fysisk) er vist i figur 6.
Figur 6 - Bestemmelse av lasten F t tilsvarende trykkflytegrensen
Flytegrense (fysisk), MPa (kgf/mm 2), beregnet ved formelen
6.9.7 Den betingede trykkflytegrensen bestemmes på type III prøver. Prøven belastes kontinuerlig til en spenning som er større enn forventet bevisspenning, θ, og diagrammet registreres på en opptaker (se 4.2). Skalaen langs deformasjonsaksen er ikke mindre enn 100:1, og langs lastaksen - 1 mm av diagrammet skal tilsvare ikke mer enn 10 MPa (1,0 kgf/mm 2). Bestemmelse fra diagrammer registrert med en skala langs forlengelsesaksen på 50:1 og 10:1 er tillatt dersom den opprinnelige høyden til prøven er større enn eller lik henholdsvis 25 og 50 mm. Det resulterende diagrammet gjenoppbygges under hensyntagen til stivheten til testmaskinen. Ved hjelp av diagrammet (figur 7) bestemmes belastningen som tilsvarer den betingede flytegrensen (fysisk) under kompresjon, beregnet ved formelen
Basert på testresultatene konstrueres et diagram F (D h) (Figur 8) og belastningen tilsvarende den betingede trykkflytegrensen bestemmes som beregnes ved hjelp av formel (5).
1 - karakteristisk for stivheten til testmaskinen; 2 - diagram F (D h), registrert på en opptaker; 3 - diagram F (D h), registrert under hensyntagen til stivheten til testmaskinen
Figur 7 - Testdiagram for å bestemme den trykkfaste flytegrensen
D h ost t - absolutt gjenværende deformasjon (forkorting) av prøven
Figur 8 - Testdiagram for å bestemme den trykkfaste flytegrensen
6.9.8 Den endelige trykkfastheten bestemmes på type III prøver. Prøven lastes kontinuerlig inntil feil. Den største belastningen før destruksjonen av prøven tas som belastningen som tilsvarer den endelige trykkfastheten s in, MPa (kgf/mm 2), beregnet med formelen
6.10 Testprosedyre for å konstruere en herdekurve 6.10.1 For å konstruere en herdekurve testes en serie identiske sylindriske prøver av type III og IV (se seksjon 3) ved flere nivåer av spesifiserte belastninger. 6.10.2 Herdekurven er plottet i koordinater: ordinat - strømningsspenning s s, abscisse - logaritmisk tøyning (Figur 9) eller i doble logaritmiske koordinater , (Figur 10).
Figur 9 - Eksperimentell herdekurve i koordinater s s -
Figur 10 - Eksperimentell herdekurve i logaritmiske koordinater
Strømningsspenning s s, MPa (kgf/mm 2), beregnet ved formelen
Hvor F er den aksiale trykklasten, N (kgf). Strømningsspenning s s 1, MPa (kgf/mm 2), bestemmes grafisk fra den eksperimentelle herdekurven med logaritmisk tøyning (avkorting) av prøven lik 1. Logaritmisk tøyning (avkorting) beregnes ved hjelp av formlene: for type III prøver
For type IV prøver
Testresultatene for hver prøve registreres i testrapporten (vedlegg D), og testresultatene for et parti prøver registreres i sammendragsrapporten (vedlegg D). Merk - Det er mulig å konstruere en herdekurve basert på relativ deformasjon (forkorting) f.eks 
. 6.10.3 Prosedyren for å teste prøven er gitt nedenfor. Prøven lastes til en spesifisert last. Prøven avlastes til null belastning og den endelige prøvediameteren dk måles i to innbyrdes vinkelrette retninger, og for type III prøver måles også sluttdiameteren dk for type IV prøver i midten av den opprørte prøven (i en avstand på 0,5 fra endene ). For å bestemme dk av type III-prøver, mål diametrene til de forstyrrede prøvene i begge ender i to innbyrdes perpendikulære retninger og sett den aritmetiske middelverdien av den endelige diameteren til endene d t, og i midten av prøven måler den maksimale verdien av den endelige diameteren til det opprørte arbeidsstykket, mm, beregnet ved formelen
Måleresultatene d til og h til er gjennomsnittet. Det endelige tverrsnittsarealet av prøve A er avrundet som vist i tabell 2. For type IV prøver utføres en engangstest inntil skuldrene forsvinner. For å oppnå høyere grader av jevn deformasjon brukes en to-trinns oppsetting, og verdien av den logaritmiske deformasjonen mellom oppsettingene må være minst 0,45. I en to-trinns test, etter den første opprøringen, skjerpes prøvene for å danne en sylindrisk fordypning (type IV). Dimensjonene til prøvekulene er valgt i henhold til tabell 1. Forholdet mellom grunnprøvens høyde og diameteren er tatt i henhold til vedlegg A. For type III prøver er det tillatt å bruke mellomsliping for to-trinns opprydding, og den logaritmiske deformasjonsgraden mellom trinnene skal være minst 0,45 . 6.10.4 Strømningsspenning s s og tilsvarende logaritmiske tøyningsverdier for gitte lastnivåer bestemmes i henhold til 6.10.2. 6.10.5 Konstruer en herdekurve (se figur 9, 10). Metodikken for bearbeiding av eksperimentelle data er angitt i vedlegg E. 6.10.6 I berettigede tilfeller (med et begrenset antall prøver eller ved bruk av resultatene til å beregne prosesser knyttet til trinnvis lasting), tillates type III-prøver testet med en trinnvis økning i belastning (Figur 11). I dette tilfellet behandles testresultatene for å konstruere en herdekurve ved regresjonsanalyse (se vedlegg E).
Figur 11 - Gjennomføring av tester med trinnvis økning i belastning
6.10.7 Testing av prøver anses som ugyldig: - hvis kulene av type IV prøver rives av under lasting; - når prøven er ødelagt på grunn av feil i metallurgisk produksjon (lag, gasshull, filmer, etc.). Antall prøver som skal testes for å erstatte de som er funnet ugyldige, må være det samme. 6.11 Når du tester prøver av alle typer, må du overholde alle tekniske sikkerhetsregler som er gitt når du arbeider med dette utstyret. Testing av type IV prøver skal utføres ved bruk av en enhet (se vedlegg B).
VEDLEGG A
(informativ)
BESTEMMELSE AV STØRRELSER PÅ PRØVER III, IV TYPER
Type III-prøver for konstruksjon av herdekurven er laget med en høyde h0 som overstiger diameteren d0. For type IV prøver er det tillatt. Startforholdet bør være så høyt som mulig samtidig som det sikres langsgående stabilitet. Prøvehøyden h0 bestemmes av formelen
, (A.1)
Hvor n er tøyningsherdingsindikatoren; n - høydereduksjonskoeffisient (n = 0,5 - for type III prøver; n = 0,76 - for type IV prøver). Høyden på prøven h0 etter bestemmelse med formel (A.1) avrundes til nærmeste hele tall. Forholdet for grunnprøver er tatt lik 1,0. Verdiene av n indikatorer for mye brukte metaller og legeringer er gitt i tabell A.1. Tykkelsen på vulsten u 0 (avsnitt 4) er tatt lik 0,5-0,8 mm for prøver laget av plast og middels sterke materialer og 1,0-1,2 mm for sprø materialer. Store verdier på u 0 velges for prøver laget av materialer med høye styrkeegenskaper, og ved klargjøring av prøver for gjentatt støt. Tabell A.1 - Verdi av tøyningsherdingsindeksen under kompresjon av stangmaterialet
|
Materiale |
Materialtilstand |
Tøyningsherdingsindeks n |
|
1 TEKNISK RENE METALLER |
||
| Jern | Normal gløding | |
| Gløding i vakuum | ||
| Aluminium | Gløding | |
| Kobber | Gløding | |
| Nikkel | Gløding | |
| Sølv | Gløding | |
| Sink | Gløding | |
| Molybden | Rekrystallisasjonsgløding | |
| Magnesium | Pressing | |
| Tinn | - | |
| Uranus | - | |
|
2 KARBONSTÅL |
||
| Med karboninnhold 0,05-0,10 % | Varmrulling | |
| Med karboninnhold 0,10-0,15 % | Gløding | |
| Delvis gløding | ||
| Normalisering | ||
| Med karboninnhold 0,20-0,35 % | Gløding | |
| Delvis gløding | ||
| Normalisering | ||
| Varmrulling | ||
| Med karboninnhold 0,40-0,60 % | Gløding | |
| Delvis gløding | ||
| Normalisering | ||
| Varmrulling | ||
| Med karboninnhold 0,70-1,0 % | Gløding | |
| Delvis gløding | ||
| Varmrulling | ||
| Med karboninnhold 1,1-1,3 % | Delvis gløding | |
|
3 LEGERT STÅL OG VERKTØYSTÅL |
||
| 15X | Varmrulling | |
| 20X | Gløding | |
| Normalisering | ||
| Bråkjøling + temperering ved t = 650 °C | ||
| Bråkjøling + temperering ved t = 500 °C | ||
| 35X | Varmrulling | |
| 40X | Gløding | |
| Normalisering | ||
| Bråkjøling + temperering ved t = 400 °C | ||
| 45X | Varmrulling | |
| 20G | Gløding | |
| Normalisering | ||
| 10G2 | Gløding | |
| 65G | Varmrulling | |
| 15ХГ | Gløding | |
| Varmrulling | ||
| 40ХН | Gløding | |
| 35ХС | Gløding | |
| Normalisering | ||
| 12ХН3А | Gløding | |
| Normalisering | ||
| Bråkjøling + temperering ved t = 600 °C | ||
| Varmrulling | ||
| 4ХНМА | Gløding | |
| Normalisering | ||
| Bråkjøling + temperering ved t = 600 °C | ||
| Varmrulling | ||
| 30ХГСА | Gløding | |
| Normalisering | ||
| 18ХГТ | Gløding | |
| 17GSND | Normalisering + aldring ved t = 500 °C | |
| 17SSAYU | Normalisering | |
| hvg | Gløding | |
| 5ХНВ | ||
| 7×3 | ||
| X12F | ||
| 3Х3В8Ф | ||
| P18 | ||
|
4 HØYLEGERET STÅL |
||
| 20×13 | Gløding | |
| 12Х18Н9 | Normalisering | |
| 12Х18Н9Т | Oljeherding | |
| Herding i vann | ||
| 20Х13Н18 | Oljeherding | |
| 10Х17Н13М2Т | Herding i vann | |
|
Austenittisk stål type 09Х17Н7У, 08Н18Н10, 10Х18Н12, 10Х23Н18 |
||
| 17-7 | Herding | |
| 18-8 | ||
| 18-10 | ||
| 23-20 | ||
|
5 ALUMINIUMSLEGERINGER |
||
| AMg2M | Gløding | |
| En mg6 | Gløding | |
| D1 | Gløding | |
| Herding + naturlig aldring | ||
| Aldring ved t = 180 °C | ||
| Aldring ved t = 200 °C | ||
| 1915 | Herding | |
| Sonealdring | ||
| Aldring til maksimal styrke (steady state) | ||
| Pressing | ||
| AK4-1 | Gløding | |
| Herding + aldring | ||
| AB | Pressing | |
| D20 | Pressing | |
| D16 | Pressing | |
|
6 KOBBERLEGERINGER |
||
| Messing L63 | Gløding | |
| Messing LS59-1V | Gløding | |
| Messing CuZn15 (15 % Zn) | - | |
| Messing CuZn30 (30 % Zn) | - | |
| Bronse OF7-0,25 | Gløding | |
| Bronse C u A l 41 (41 % A l) | - | |
|
7 TITANLEGERINGER |
||
| OT4 | Gløding i vakuum | |
| VT16 | Gløding i vakuum | |
Der m er Poissons forhold, hvis verdier for en rekke metaller er gitt i tabell A.2. ______________ 1) Ved gjentatt oppstuvning tas prøver med en perlehøyde 0,02-0,03 mm mindre enn den beregnede. Tabell A.2 - Verdier av Poissons forhold m av metaller og legeringer
|
Navn på metaller og legeringer |
|
| Karbonstål med høyt manganinnhold (15G, 20G, 30G, 40G, 50G, 60G, 20G2, 35G2) | |
| Iridium | |
| Stål 20Х13, 30ХНМ | |
| Austenittiske stål | |
| Jern, lavkarbonstål og høylegerte stål av klasse 30Х13, 20Н5, 30ХН3 | |
| Sink, wolfram, hafnium, stål med høyt karboninnhold, stål 40ХН3 | |
| Krom, molybden | |
| Kobolt | |
| Aluminium, duralumin, nikkel, zirkonium, tinn | |
| Titanium, magnesiumlegeringer | |
| Tantal | |
| Vanadium | |
| Sølv | |
| Kobber | |
| Niob, palladium, platina | |
| Gull | |
| Lede | |
| Indium |
Figur A.1 - Avhengighet av den optimale verdien av perlehøyden på Poissons forhold
APPENDIKS B
(informativ)
TYPER FORSTERKNINGSKURVER
Det er åtte typer herdekurver konstruert fra resultatene av kompresjonstester (Figur B.1). Forløpet til herdekurvene s s () bestemmes hovedsakelig av arten av metaller og legeringer (Figur B.1a, b, c, d, e), type og modus for foreløpig termisk og plastisk behandling (Figur B.1f, g, j). Den vanligste typen er herdekurven vist i figur B.1a. Denne typen herdekurve er karakteristisk for varmebehandlet og varmvalset karbon- og legert konstruksjons- og verktøystål, mange høylegerte stål, jern, aluminium og dets legeringer, kobber og titan og de fleste av deres legeringer, lettmetaller og en rekke av metaller som er vanskelige å deformere og deres legeringer. I disse herdekurvene øker strømningsspenningen relativt kraftig i de innledende stadiene av deformasjonen, deretter avtar herdingsintensiteten gradvis, og forblir deretter nesten uendret med økende deformasjon. For duktile metaller og legeringer er intensiteten av økningen i s s med vekst mindre enn for holdbare metaller og legeringer. Den andre typen herdekurver (Figur B.1b) er preget av høy herdingsintensitet, som kan avta noe ved høye deformasjonsgrader. Denne typen herdekurve er typisk for austenittiske stål og noen kobber- og titanlegeringer. Den tredje typen herding (Figur B.1c) beskriver avhengigheten s s () av zirkonium og legeringen basert på det zircolai-2. For slike herdekurver er intensiteten av herding ved små deformasjonsgrader svært ubetydelig, og øker deretter kraftig; en ubetydelig reduksjon i intensiteten av herding vises ved grader av deformasjon nær ødeleggelse. Den fjerde typen herdekurver (Figur B.1d) er forskjellig ved at etter å ha nådd maksimalverdien av s s, reduseres verdien enten eller forblir uendret med en ytterligere økning. Denne typen herdekurver er etablert for sink og dens legeringer med aluminium i glødet tilstand (kurve 2), bråkjølt og eldet tilstand (kurve 1), samt for enkelte aluminiumslegeringer ved høye deformasjonsgrader. Herdekurvene presentert i figur B.1e er typiske for superplastiske materialer. Forløpet av s s () kurven for slike materialer er komplekst, med manifestasjon av maksima og minima (den femte typen herdekurver). Herdekurvene som er presentert i figur B.1e (sjette type) er karakteristiske for ulike duktile legeringer som har fått forbehandling ved trykk i kald tilstand ved relativt små deformasjoner (ca. 0,1-0,15), og belastningsretningene under for- og påfølgende deformasjon er motsatt (for eksempel tegning + opprørt). I dette tilfellet er intensiteten av endringen i s s mindre for legeringer som har fått en høyere grad av foreløpig deformasjon (kurve 3 sammenlignet med kurve 1). For slike herdekurver er intensiteten av økningen i s s vekst over hele området av deformasjonsgrader mindre enn for herdingskurvene av de tre første typene (Figur B.1a, b, c). Herdekurvene vist i figur B.1g refererer til legeringer som er forhåndsdeformert i kald tilstand med motsatte belastningsretninger under foreløpig og etterfølgende deformasjon, duktile stål med store grader av fordeformasjon (mer enn 0,1-0,15), middels og høye. stålstyrke, messing og bronse med høye grader av foreløpig deformasjon. Den åttende typen (Figur B.1i) herdekurver tilsvarer stål og noen legeringer basert på disse som har fått forbehandling i form av kald plastisk deformasjon, mens retningen for belastningspåføring for begge deformasjonene er sammenfallende. En flatere helning av herdekurvene (kurve 3 og 4) tilsvarer høyere grader av foreløpig deformasjon. Slike stål kjennetegnes ved en lav vekstintensitet på s med økende . Herdekurvene av den første typen er godt tilnærmet av avhengighetenMed en viss tilnærming beskriver avhengighet (B.1) herdekurvene til den andre og tredje typen. Det anbefales å bruke denne avhengigheten til å tilnærme herdekurven til den fjerde typen i området av deformasjonsgrader til et maksimum vises på den. Herdekurvene for den sjette, syvende og åttende typen kan lineariseres med tilstrekkelig nøyaktighet for praksis, og deretter, med en viss tilnærming, kan de tilnærmes med ligningen
Hvor er den ekstrapolerte flytegrensen til forhåndsdeformerte stål (segmentet avskåret av den lineariserte rette linjen på ordinataksen); b ¢ er en koeffisient som karakteriserer helningen til de lineariserte herdekurvene.
Figur B.1 - Typer herdekurver
DESIGN AV ENHETER FOR TESTING AV PRØVER I KOMPRESSJON
Figur B.1 viser en montasjetegning av en anordning for gjennomføring av kompresjonstester, som gjør det mulig å eliminere forvrengninger mellom prøven og den deformerende platen og redusere belastningsfeilen til prøven. Bruk av enheter av annen utforming er tillatt.
5 - prøve; 6 - selvjusterende støtte med utskiftbar innsats
Figur B.1 - Kompresjonstestfeste
PROTOKOLL Formål med testing ________________________________________________________________ Testing maskin. Type _________________________________________________ Eksempel. Skriv _____________________________________. Hardhet i henhold til Brinell- eller Rockwell-skalaen _______________________________________________________ |
PROTOKOLL Formål med testing ________________________________________________________________ Testing maskin. Skriv _____________________. Prøve. Skriv ________________ |
|
Eksempelnummer |
Brinell eller Rockwell hardhet |
s s, MPa (kgf/mm 2) |
||||||||
KONSOLIDERT PROTOKOLL Navn på tester ____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Egenskaper for testet materiale: Merke og tilstand. ________________________________________________________________ Fiberretning _________________________________________________________________ Type arbeidsstykke _________________________________________________________________ Type og dimensjoner på prøven ______________________________________________________________________ Tilstanden til prøvens overflate ________________________________________________ Hardhet på Brinell- eller Rockwell-skalaen ________________________________ _________________________________________________________________________________ Type og hovedkarakteristikker for testmaskinen og måleutstyret ___________________________________ forskyvningstransduser _________________________________________________ måleinstrumenter og verktøy ________________________________________ krafttransduser _________________________________________________________________ skriver ____________________________________________________________ Testforhold: Materialer og hardhet på deformerende plater (HB eller HR S e) _____________________ Relativ deformasjonshastighet, s -1 ____________________________________ Lastehastighet, MPa/mm2 (kgf/mm2) s) ________________________________________ Bevegelseshastighet for den deformerende platen, mm/s ________________________________________ |
BEHANDLING AV EKSPERIMENTELLE DATA FOR Å KONSTRUERE EN STYRKNINGSKURVE. ESTIMERING AV PARAMETRE FOR TILNÆRINGSLIGNINGER
1 Ved testing av et parti med prøver, testes én prøve for hver spesifikke verdi. Forsterkningskurver beskrevet av ligninger (figur B.1a, b, c) eller (figur B.1 e, g, j) er konstruert basert på resultatene av prosessering med minste kvadraters metode for alle eksperimentelle punkter i hele området av studerte grader av deformasjon. Behandlingen bør utføres på en datamaskin. I dette tilfellet bestemmes parametrene til de tilnærmede ligningene, n, , b¢ for herdekurvene.
Figur E.1 - typiske avhengigheter av tøyningsherdingsindeksen n av graden av deformasjon
Ved analytisk bearbeiding av eksperimentelle data anbefales det å bruke referanselitteratur. 2 Med et begrenset antall prøver Med et begrenset antall forsøk (fem prøver) konstrueres herdekurver basert på prosessdiagrammer av maskinposter for avregning av alle prøveprøver til endelig deformasjonsgrad. s s beregnes for verdier lik 0,01; 0,03; 0,05; 0,08; 0,1, og deretter hver 0,05 til den endelige verdien av graden av deformasjon . For hver verdi er s bestemt som gjennomsnittet av dataene (fem poeng). Konstruksjon av herdekurver og videre bearbeiding av eksperimentelle data utføres som ved testing av et parti med prøver. 3 Bestemmelse av tøyningsherdingsindeksen n ved lave deformasjonsgrader og i et smalt område For de fleste metaller og legeringer er ikke avhengigheten n () en lineær funksjon (Figur E.1): med vekst synker n vanligvis, og når en nesten nesten konstant verdi ved store verdier (Figur E.1a), eller øker først, når et maksimum, og synker deretter (Figur E.1b). Og bare i noen tilfeller er n lineær (Figur E.1 a). Den første typen avhengighet (Figur E.1b) er typisk for kobber-, karbonstruktur- og verktøystål, og en rekke strukturelle legeringsstål. Typen av avhengighet n presentert i figur E.1b er karakteristisk for materialer som gjennomgår strukturelle fasetransformasjoner under deformasjon - austenittiske stål, noen messing. Verdien av n endres praktisk talt ikke med veksten (Figur E.1c) for jern- og kromkonstruksjonsstål. For aluminiumslegeringer, avhengig av deres kjemiske sammensetning, observeres alle tre typer avhengighet n. På grunn av endringen i n med vekst for de fleste metaller og legeringer, er det behov for å bestemme n ved små deformasjonsgrader og i et smalt område. n kan bestemmes ved å behandle eksperimentelle data på en datamaskin ved å bruke minste kvadraters metode, men antall eksperimentelle punkter må være minst 8-10 i det betraktede området av deformasjonsgrader eller beregnet ved hjelp av formelen
. (E.1)
Mekanisk testing av metaller. Styrke, bestemmelse av metallstyrke.
Valget av metall for fremstilling av maskindeler og strukturer bestemmes av design, operasjonelle, teknologiske og økonomiske krav.
Metallet må ha nødvendig styrke, evne til å deformere, oppfylle driftsbetingelser (korrosjonsmotstand, termisk og elektrisk ledningsevne, etc.) og ha en minimumskostnad.
Styrke er hovedkravet for ethvert metall som brukes til fremstilling av maskindeler og metallkonstruksjoner.
Styrke er et materiales evne til å motstå ytre belastninger uten å gå i stykker. Styrkemålet er belastningen som hver kvadratmillimeter (eller centimeter) av delen av delen kan tåle.
Styrken til et metall bestemmes ved å strekke prøver av en viss form og størrelse på en testmaskin. Når den strekkes, reduseres tverrsnittsarealet til prøven, prøven blir tynnere og lengden øker. På et tidspunkt stopper strekking av prøven langs hele dens lengde og oppstår kun på ett sted, en såkalt hals. Etter en tid brister prøven på stedet der "nakken" dannes.
Strekkprosessen skjer bare i tyktflytende materialer (hardt stål, støpejern), prøven brister med ubetydelig forlengelse og uten dannelse av en "hals."
Ved å dele den maksimale belastningen som prøven tålte før brudd (belastningen måles av en spesiell enhet - en kraftmåler inkludert i designen av testmaskinen), med tverrsnittsarealet før strekking, er hovedkarakteristikken til metallet oppnådd, kalt strekkfastheten (σ in).
Designeren trenger å kjenne strekkstyrken til hvert metall for å bestemme dimensjonene til delen, og teknologen - for å tildele behandlingsmoduser.
Ved forhøyede temperaturer utføres kortvarige strekktester på konvensjonelle testmaskiner, kun en ovn (vanligvis en elektrisk muffe) er bygget inn i maskinen for å varme opp prøven. Ovnen er montert på maskinrammen slik at muffelaksen faller sammen med maskinaksen. Testprøven plasseres inne i ovnen. For jevn oppvarming må ovnen være 2-4 ganger lengre enn prøven, og derfor er det umulig å feste den direkte i maskinens grep. Prøven er sikret i spesielle forlengelser laget av varmebestandig stål, som igjen er sikret i håndtakene på maskinen.
For å oppnå konsistente resultater, er det nødvendig at prøven holdes ved testtemperaturen i 30 minutter. Strekkstyrken til et oppvarmet metall er betydelig påvirket av strekkhastigheten: jo høyere hastighet, jo større strekkfasthet. Derfor, for å vurdere varmebestandigheten til stål, bør varigheten av strekktesten være 15-20 minutter.
Strekktesting av et metall består i å strekke en prøve ved å plotte avhengigheten av prøvens forlengelse (Δl) av den påførte belastningen (P), etterfulgt av å bygge om dette diagrammet til et diagram av betingede spenninger (σ - ε)
Strekkprøver utføres i henhold til samme GOST, og prøvene som testene utføres på, bestemmes.
Som nevnt ovenfor, under testing, konstrueres et metallstrekkdiagram. Den har flere karakteristiske områder:
- Seksjon OA er et snitt av proporsjonalitet mellom last P og forlengelse ∆l. Dette er området hvor Hookes lov er bevart. Denne proporsjonaliteten ble oppdaget av Robert Hooke i 1670 og ble senere kjent som Hookes lov.
- OB-seksjonen er en seksjon med elastisk deformasjon. Det vil si at hvis en belastning som ikke overstiger Ru påføres prøven og deretter losses, vil deformasjonen av prøven avta under lossing i henhold til samme lov som de økte under lasting.
Over punkt B avviker spenningsdiagrammet fra en rett linje - deformasjonen begynner å vokse raskere enn belastningen, og diagrammet får et krumlinjet utseende. Ved en last som tilsvarer Рт (punkt C), går diagrammet inn i et horisontalt snitt. På dette stadiet får prøven betydelig permanent forlengelse med praktisk talt ingen økning i belastning. Dannelsen av en slik seksjon på spennings-tøyningsdiagrammet er forklart av egenskapen til materialet til å deformeres under konstant belastning. Denne egenskapen kalles fluiditeten til materialet, og delen av spennings-tøyningsdiagrammet som er parallell med abscisseaksen kalles flytearealet. 
Noen ganger er avlingsplatået bølget i naturen. Dette gjelder oftere strekking av plastmaterialer og forklares med at det først dannes en lokal tynning av seksjonen, deretter sprer denne tynningen seg til det tilstøtende volumet av materialet og denne prosessen utvikler seg til, som et resultat av forplantning av en slik bølge oppstår en generell jevn forlengelse, tilsvarende flytearealet. Når det er en flytetann, ved bestemmelse av de mekaniske egenskapene til et materiale, introduseres begrepene øvre og nedre flytegrenser.
Etter at yieldplatået dukker opp, får materialet igjen evnen til å motstå strekking og diagrammet stiger. Ved punkt D når kraften sin maksimale verdi Pmax. Når kraften Pmax er nådd, vises en skarp lokal innsnevring på prøven - en hals. En reduksjon i halsens tverrsnittsareal forårsaker et fall i belastningen, og i øyeblikket som tilsvarer punkt K i diagrammet, brister prøven.
Den påførte belastningen for å strekke en prøve avhenger av geometrien til den prøven. Jo større tverrsnittsareal, jo høyere belastning kreves det for å strekke prøven. Av denne grunn gir det resulterende maskindiagrammet ikke en kvalitativ vurdering av materialets mekaniske egenskaper. For å eliminere påvirkningen av prøvegeometrien, rekonstrueres maskindiagrammet i koordinatene σ − ε ved å dele ordinaten P med det opprinnelige tverrsnittsarealet til prøven A0 og abscissen ∆l med lo. Diagrammet omorganisert på denne måten kalles et betinget spenningsdiagram. Allerede fra dette nye diagrammet bestemmes de mekaniske egenskapene til materialet.
Følgende mekaniske egenskaper bestemmes:
Proporsjonalitetsgrense σпз– den største påkjenningen etter at gyldigheten av Hookes lov brytes σ = Eε, der E er elastisitetsmodulen i lengderetningen, eller elastisitetsmodulen av den første typen. I dette tilfellet er E =σ/ε = tanα, dvs. modul E er tangenten til helningsvinkelen til den rettlinjede delen av diagrammet til abscisseaksen 
Elastisk grense σу- betinget spenning som tilsvarer utseendet av gjenværende deformasjoner av en viss spesifisert verdi (0,05; 0,001; 0,003; 0,005%); toleransen for gjenværende deformasjon er angitt i indeksen ved σу 
Flytegrense σт– spenning der en økning i deformasjon oppstår uten merkbar økning i strekkbelastning
Også utmerkede bevisstyrke- dette er den betingede spenningen ved hvilken gjenværende deformasjon når en viss verdi (vanligvis 0,2 % av arbeidslengden til prøven; da er den betingede flytegrensen betegnet som σ0,2). Verdien av σ0,2 bestemmes som regel for materialer som ikke har platå eller flytetann på diagrammet