LA categorie:
Prelucrare metalică și unelte
Rezistența și duritatea metalului
Metalele utilizate în inginerie mecanică și producția de scule au o varietate de proprietăți valoroase, dar cele mai importante dintre ele sunt rezistența și duritatea.
Să vorbim pe scurt despre aceste proprietăți.
Rezistența, după cum se știe, este capacitatea unui material de a rezista distrugerii. Dacă metalul nu se rupe când este întins sau nu se prăbușește când este lovit, se spune că metalul este puternic. Dar în tehnologie nu te poți baza doar pe o impresie generală dacă metalul cu care ai de-a face este sau nu suficient de puternic. Rezistența unui material trebuie măsurată cu precizie, iar capacitatea sa de a rezista la rupere și capacitatea sa de a rezista la sarcini de impact trebuie determinate separat. Pentru a determina rezistența unui metal, mostrele obținute din acesta sunt supuse la tensiune pe mașini speciale până se sparg. Prin urmărirea forței sub care proba s-a rupt și studiind modificarea dimensiunilor acesteia la locul ruperii, este posibil să se obțină o descriere completă și precisă a rezistenței metalului din care este realizată proba.
Apoi, împărțind mărimea forței care a spart proba, exprimată în kilograme, la aria secțiunii transversale a probei, exprimată în milimetri pătrați, s-a determinat solicitarea la care a suportat proba, adică rezistența la tracțiune a probei. materialul. Mărimea acestei forțe, pe unitatea de suprafață secțională și, prin urmare, măsurată nu în kg, ci în kg/mm2, se numește rezistență la tracțiune și este desemnată în toată literatura tehnică, desenele și documentele tehnologice cu litera sv (sigma be).
Cunoașterea valorii rezistenței la tracțiune a unui anumit metal permite nu numai calcularea rezistenței produsului, ci și selectarea condițiilor de tăiere necesare la prelucrarea acestuia. Acest lucru este de mare importanță deoarece rezistența oțelurilor variază foarte mult. Deci, de exemplu, art. 1 are = 32 40 kg/mm2, iar unele oțeluri înalt aliate ajung la 200 kg/mm2.
Studiind în continuare proba ruptă, se poate constata că secțiunea sa transversală la locul rupturii s-a îngustat oarecum, iar lungimea sa totală a crescut. Acest fenomen indică cât de capabil este un material dat de a rezista distrugerii și de a-și schimba forma fără a întrerupe conexiunea moleculară dintre particulele sale, adică de a fi plastic.
Dacă acum calculăm cât de mult a scăzut aria secțiunii transversale a eșantionului și apoi împărțim această valoare la aria sa inițială, vom obține un rezultat exprimat în. la sută și numită compresia relativă a secțiunii transversale. Compresia relativă a secțiunii transversale este notă cu litera f (psi) și caracterizează vâscozitatea materialului. Valoarea pentru cele mai moi oțeluri cu conținut scăzut de carbon ajunge la 60%, pentru cele mai puțin ductile oțeluri - până la 30%.
Măsurarea lungimii crescute a probei se caracterizează prin alungire relativă și este desemnată cu litera 8 (delta). Cu cât alungirea relativă este mai mare, cu atât ductilitatea metalului este mai mare. După valoarea alungirii relative 5 şi compresiei relative<|>, indirect, se poate judeca vâscozitatea metalului. Vâscozitatea unui metal este înțeleasă ca proprietatea unui material care este opusul fragilității.
A doua proprietate principală a metalelor este duritatea. Cu cât duritatea este mai mare, cu atât piesa este mai durabilă, cu atât se uzează mai lent. O unealtă de tăiere îndepărtează așchii dintr-o piesă doar pentru că duritatea acesteia este mult mai mare decât duritatea materialului prelucrat. Chiar și o mică modificare a durității afectează în mod semnificativ proprietățile de performanță ale piesei și ale sculei. Toate acestea obligă producătorii să monitorizeze cu atenție duritatea piesei.
Duritatea unui metal este determinată prin presarea unui obiect în materialul testat. Adâncimea adâncirii determină cât de mare este această duritate. Instrumentele de măsurare a durității existente funcționează pe acest principiu: presa Brinell și instrumentele Rockwell.
Folosind o presă Brinell, duritatea oțelurilor necălite, precum și a fontei, se măsoară prin presarea unei bile de oțel cu diametrul de 10 mm în ele cu o forță de 3000 kg. Pentru alte materiale, forța de presare a bilei variază: pentru cupru, alamă și altele asemenea este de 1000 kg, iar pentru aliajele moi 250 kg. Aparatul Rockwell determină duritatea materialelor întărite prin presarea unui con special de diamant. Rezultatul măsurării, care caracterizează duritatea materialului, este numerele de duritate corespunzătoare: numărul de duritate Brinell (Hb) și numărul de duritate Rockwell (HR).
Numărul de duritate Brinnell Ib reprezintă rezultatul împărțirii sarcinii (în kg) la aria de adâncime a mingii, exprimată în mm2. Pentru a evita calculele la determinarea numărului de Hb, utilizați tabele speciale în care puteți găsi acest număr în funcție de diametrul imprimării rezultate. Cea mai mare duritate care poate fi testată pe această presă este: Yv = 450.
Presa Brinell (Fig. 15) funcționează după cum urmează. Piesa, curățată pentru a obține o suprafață plană și uniformă, este instalată pe o articulație sferică și volantul, care rotește șurubul, este ridicat până când vine în contact cu bilă vârf. Apoi închid orificiul de evacuare a uleiului din cilindru în rezervor cu un șurub și creează presiune pe piston și vârful bilei, acționând ca o pompă. Pompa activată forțează uleiul în cilindru din rezervor, creează presiune asupra pistonului și o transmite simultan manometrului și pârghiei cu greutăți. Cantitatea de presiune corespunde greutății sarcinilor. După ceva timp, șurubul se deschide, o parte din uleiul din cilindru intră în rezervor și presiunea scade la zero. După aceasta, coborâți șurubul cu volantul, eliberați piesa și utilizați o lupă specială pentru a măsura diametrul amprentei.
Orez. 1. Reprezentarea schematică a presei hidraulice Brinell.
Orez. 2. Diagrama de funcționare a dispozitivului Rockwell.
Procesul de testare începe prin aducerea obiectului la vârful diamantului și aplicarea unei forțe preliminare (10 kg). Acesta este creat cu grijă de un arc situat în bucșa axului dispozitivului. Pârghia de acționare 6 acționează asupra axului dispozitivului, iar punctul său de sprijin este pe axa 7, iar locul unde se transmite forța către vârf este pe prismă. O sarcină acționează asupra acestei pârghii.
În poziția de nefuncționare, pârghia se sprijină pe mâner și presiunea nu este transmisă axului. În timpul testului, mânerul este eliberat și apoi pârghia, împreună cu lanțul și pârghia, sunt coborâte. Coborârea lină a întregului sistem este facilitată de un amortizor de ulei 8, care vă permite să reglați viteza de aplicare a forței asupra obiectului testat. Având posibilitatea de a se mișca, conul de diamant, coborând, pătrunde în metal. Mărimea acestei mișcări este transmisă de pârghie la indicator.
Cu toate acestea, trebuie spus că nu toate piesele pot fi testate pentru duritate folosind dispozitivele descrise. Este imposibil, de exemplu, cu. folosindu-le pentru a determina duritatea pe muchia taietoare a unei scule sau pe suprafata interioara a unei matrice. În astfel de cazuri, ei recurg la verificarea durității folosind fișiere calibrate.
Aceasta încheie descrierea celor mai importante două proprietăți ale oțelului - rezistența și duritatea acestuia. Cu toate acestea, aceste proprietăți nu sunt constante. Ele se pot schimba odată cu modificările structurii oțelului, adică structura acestuia. Ce determină modificarea structurii oțelului?
Principalele proprietăți mecanice includ rezistența, ductilitatea, duritatea, rezistența la impact și elasticitatea. Majoritatea indicatorilor proprietăților mecanice sunt determinați experimental prin întinderea probelor standard pe mașini de testare.
Putere- capacitatea unui metal de a rezista la distrugere atunci când este expus la forțe externe.
Plastic- capacitatea unui metal de a-și schimba ireversibil forma și dimensiunea sub influența forțelor externe și interne fără distrugere.
Duritate- capacitatea unui metal de a rezista la pătrunderea unui corp mai dur în el. Duritatea se determină folosind testere de duritate prin introducerea unei bile de oțel întărit în metal (pe un dispozitiv Brinell) sau prin introducerea unei piramide de diamant într-o suprafață de probă bine pregătită (pe un dispozitiv Rockwell). Cu cât dimensiunea indentării este mai mică, cu atât duritatea metalului testat este mai mare. De exemplu, oțelul carbon are o duritate de 100 înainte de întărire. . . 150 HB (Brinell), iar după întărire - 500. . . 600 NV.
Puterea impactului- capacitatea unui metal de a rezista la sarcini de impact. Această cantitate, indicată KS(J/cm 2 sau kgf m/cm), determinat de raportul de lucru mecanic A, cheltuită pentru distrugerea eșantionului în timpul îndoirii la impact, până la zona secțiunii transversale a probei .
Elasticitate- capacitatea unui metal de a-și restabili forma și volumul după încetarea forțelor externe. Această mărime este caracterizată de modulul elastic E(MPa sau kgf/mm 2), care este egal cu raportul de tensiune a la deformare elastică cauzată de acesta. Otelurile si aliajele pentru fabricarea arcurilor si lamelelor trebuie sa aiba o elasticitate mare.
Proprietățile mecanice ale metalelor
Proprietățile mecanice sunt înțelese ca caracteristici care determină comportamentul unui metal (sau alt material) sub influența forțelor mecanice externe aplicate. Proprietățile mecanice includ de obicei rezistența unui metal (aliaj) la deformare (rezistență) și rezistența la rupere (ductilitate, tenacitate și capacitatea metalului de a nu se prăbuși în prezența fisurilor).
În urma încercărilor mecanice se obțin valori numerice ale proprietăților mecanice, adică valori ale tensiunii sau deformației la care apar modificări ale stărilor fizice și mecanice ale materialului.
Evaluarea proprietății
La evaluarea proprietăților mecanice ale materialelor metalice se disting mai multe grupuri de criterii.
- Criterii determinate indiferent de caracteristicile de design și natura serviciului produselor. Aceste criterii sunt găsite prin testele standard ale probelor netede pentru întindere, compresiune, încovoiere, duritate (încercări statice) sau îndoire la impact a probelor crestate (încercări dinamice).
- Rezistența și proprietățile plastice determinate în timpul testelor statice pe probe netede, deși sunt importante (sunt incluse în formulele de calcul), în multe cazuri nu caracterizează rezistența acestor materiale în condiții reale de funcționare a pieselor și structurilor mașinii. Ele pot fi utilizate numai pentru un număr limitat de produse de formă simplă care funcționează în condiții de încărcare statică la temperaturi apropiate de normal.
- Criterii de evaluare a rezistenței structurale a unui material, care sunt în cea mai mare corelație cu proprietățile de serviciu ale unui produs dat și caracterizează performanța materialului în condiții de funcționare.
Rezistența de proiectare a metalelor
Criteriile pentru rezistența structurală a materialelor metalice pot fi împărțite în două grupe:
- criterii care determină fiabilitatea materialelor metalice împotriva distrugerii bruște (rezistență la fractură, lucru absorbit în timpul propagării fisurilor, supraviețuire etc.). Aceste tehnici, care folosesc principiile de bază ale mecanicii ruperii, se bazează pe încercări statice sau dinamice ale probelor cu fisuri ascuțite care apar în piesele și structurile reale ale mașinii în condiții de funcționare (crestături, găuri traversante, incluziuni nemetalice, microgoluri etc. ). Fisurile și micro-discontinuitățile modifică foarte mult comportamentul metalului sub sarcină, deoarece acestea sunt concentratoare de tensiuni;
- criterii care determină durabilitatea produselor (rezistența la oboseală, rezistența la uzură, rezistența la coroziune etc.).
Criterii de evaluare
Criterii de evaluare a rezistenței unei structuri în ansamblu (rezistența structurală), determinate în timpul testelor pe banc, la scară completă și operaționale. Aceste teste relevă influența asupra rezistenței și durabilității structurii unor factori precum distribuția și amploarea tensiunilor reziduale, defecte în tehnologia de fabricație și proiectarea produselor metalice etc.
Pentru a rezolva problemele practice din metalurgie, este necesar să se determine atât proprietățile mecanice standard, cât și criteriile de rezistență structurală.
GOST 25.503-97
STANDARD INTERSTATAL
CALCULE ȘI TESTE DE REZISTENTĂ.
METODE DE ÎNCERCARE MECANICĂ A METALELOR
METODA DE TESTARE DE COMPRESIUNE
CONSILIUL INTERSTATAL
PRIVIND STANDARDIZARE, METROLOGIE ȘI CERTIFICARE
Prefaţă
1 DEZVOLTAT de Academia Forestieră de Stat Voronezh (VGLTA), Institutul Panorus al Aliajelor Ușoare (VILS), Institutul Central de Cercetare a Structurii de Construcții (TsNIISK numit după Kucherenko), Institutul de Cercetare Panorus de Standardizare și Certificare în Mecanism Inginerie (VNIINMASH) al Standardului de Stat al Federației Ruse INTRODUCAT de Standardul de Stat al Rusiei 2 ADOPTAT de Consiliul Interstatal pentru Standardizare, Metrologie și Certificare (Protocolul nr. 12-97 din 21 noiembrie 1997) Următoarele au votat pentru adoptare:
|
Numele statului |
Denumirea organismului național de standardizare |
| Republica Azerbaidjan | Azgosstandart |
| Republica Armenia | Armgosstandard |
| Republica Belarus | Standardul de stat al Belarusului |
| Republica Kazahstan | Gosstandart al Republicii Kazahstan |
| Republica Kârgâză | standard kârgâz |
| Republica Moldova | Moldovastandard |
| Federația Rusă | Gosstandart al Rusiei |
| Republica Tadjikistan | Tajikgosstandart |
| Turkmenistan | Inspectoratul principal de stat al Turkmenistanului |
| Republica Uzbekistan | Uzgosstandart |
| Ucraina | Standardul de stat al Ucrainei |
GOST 25.503-97
STANDARD INTERSTATAL
Data introducerii 1999-07-01
1 DOMENIU DE UTILIZARE
Acest standard specifică metode pentru încercările de compresie statică la °C pentru a determina proprietățile mecanice ale metalelor și aliajelor feroase și neferoase. Standardul stabilește o metodă de testare a probelor în compresie pentru a construi o curbă de întărire, a determina relația matematică dintre solicitarea de curgere s s și gradul de deformare și pentru a evalua parametrii ecuației puterii (s s 1 - stresul de curgere la = 1, n - indicele de întărire la deformare). Caracteristicile mecanice, curba de călire și parametrii acesteia, definiți în prezentul standard, pot fi utilizați în următoarele cazuri: - selectarea metalelor, aliajelor și justificarea soluțiilor de proiectare; - controlul statistic de acceptare a standardizării caracteristicilor mecanice și evaluarea calității metalului; - dezvoltarea proceselor tehnologice si proiectarea produsului; - calculul rezistenței pieselor mașinii. Cerințele stabilite la secțiunile 4, 5 și 6 sunt obligatorii, celelalte cerințe sunt recomandate.2 REFERINȚE DE REGLEMENTARE
Acest standard folosește referințe la următoarele standarde: GOST 1497-84 Metale. Metode de încercare la tracțiune GOST 16504-81 Sistem de testare de stare a produselor. Testarea si controlul calitatii produselor. Termeni și definiții de bază GOST 18957-73 Extensometre pentru măsurarea deformațiilor liniare ale materialelor și structurilor de construcție. Condiții tehnice generale GOST 28840-90 Mașini pentru testarea materialelor în tracțiune, compresie și încovoiere. Cerințe tehnice generale3 DEFINIȚII
3.1 În acest standard sunt utilizați următorii termeni cu definiții corespunzătoare: 3.1.1 diagramă de încercare (compresie): un grafic al sarcinii față de deformarea absolută (scurtarea) a probei; 3.1.2 curba de întărire: un grafic al tensiunii de curgere versus deformarea logaritmică; 3.1.3 sarcină de compresiune axială: sarcina care acționează asupra probei în momentul curent al încercării; 3.1.4 Tensiunea nominală condiționată s: Tensiunea determinată de raportul dintre sarcină și aria secțiunii transversale inițiale; 3.1.5 efort de curgere s s: Tensiune care depășește limita de curgere, determinată de raportul dintre sarcină și aria secțiunii transversale a probei valabil pentru un moment dat de încercare sub deformare uniformă; 3.1.6 limita de proporționalitate în compresiune: Efort la care abaterea de la relația liniară dintre sarcină și scurtarea absolută a probei atinge o asemenea valoare la care tangenta unghiului de înclinare format de tangenta la diagrama F - D h în punctul F pc cu axa sarcinilor crește cu 50% din valoarea sa în secțiunea elastică liniară; 3.1.7 limită elastică de compresiune: Efort la care deformația reziduală (scurtarea) relativă a probei (e) atinge 0,05% din înălțimea de proiectare inițială a probei; 3.1.8 limita de curgere (fizică) la compresiune: efortul cel mai mic la care proba este deformată fără o creștere vizibilă a sarcinii de compresiune; 3.1.9 limită de curgere la compresiune condiționată: Efort la care deformația reziduală relativă (scurtarea) a probei atinge 0,2% din înălțimea de proiectare inițială a probei; 3.1.10 rezistență la compresiune: Tensiunea corespunzătoare celei mai mari sarcini care precede ruperea; 3.1.11 indice de călire la deformare n: Exponent de putere al ecuației care aproximează curbele de călire, care caracterizează capacitatea unui metal de a se întări sub deformare plastică uniformă.4 FORME ȘI DIMENSIUNI ALE PROBELOR
4.1 Încercările se efectuează pe mostre de patru tipuri: cilindrice și prismatice (pătrate și dreptunghiulare), cu capete netede de tipurile I - III (Figura 1) și adâncituri de capăt de tip IV (Figura 2).
Figura 1 - Probe experimentale de tipuri I - III
Figura 2 - Probe experimentale de tip IV
4.2 Tipul și dimensiunea eșantionului sunt selectate conform tabelului 1. Tabelul 1
|
Tipul eșantionului |
Diametrul inițial al probei cilindrice d 0, mm |
Grosimea inițială a probei prismatice a 0, mm |
Înălțimea de lucru (proiectare inițială) a probei h(h 0)*, mm |
Caracteristica definită |
Notă |
| Modulul de elasticitate, limita de proporționalitate | Poza 1 | ||||
| Limită proporțională, limită elastică | |||||
|
6; 10; 15; 20; 25; 30 |
5; 10; 15; 20; 25; 30 |
Determinat conform Anexei A |
Rezistenta fizica de curgere, rezistenta la proba. Construirea unei curbe de întărire până la valori de deformare logaritmice  |
||
| Construcția curbei de întărire | Figura 2. Grosimea și înălțimea mărgelei sunt determinate conform Anexei A | ||||
| * Înălțimea probei prismatice se determină pe baza ariei sale b× a, echivalând-o cu cea mai apropiată zonă prin d 0. ** Pentru a construi curbele de întărire, se folosesc numai probe cilindrice. | |||||
| Notă - Lățimea probelor prismatice b este determinată din relație. | |||||
5 CERINȚE PENTRU ECHIPAMENTE ȘI ECHIPAMENTE
5.1 Testele sunt efectuate pe mașini de compresie ale tuturor sistemelor și mașinilor de tensionare (zona de compresie) care îndeplinesc cerințele acestui standard și GOST 28840. 5.2 Atunci când se efectuează teste de compresie, mașina de testare trebuie să fie echipată cu: - un traductor de forță și o deformare calibru sau traductoare de forță și deplasare cu dispozitiv de înregistrare - la determinarea caracteristicilor mecanice E c, . În acest caz, extensometrul este instalat pe eșantion în partea sa de calcul, iar dispozitivul de înregistrare este proiectat să înregistreze diagrama F (D h); - traductoare de forță și deplasare cu dispozitiv de înregistrare - la determinarea caracteristicilor mecanice, și construirea unei curbe de întărire pe probe de tip III. În acest caz, traductorul de deplasare este instalat pe mânerul activ al mașinii de testare. Se permite măsurarea deformației absolute (scurtarea) probei D h cu ajutorul instrumentelor și instrumentelor de măsură; - un traductor de forță și instrumente și instrumente de măsură - la construirea unei curbe de întărire pe probe de tip IV. 5.2.1 Tensometrele trebuie să respecte cerințele GOST 18957. 5.2.2 Eroarea totală în măsurarea și înregistrarea mișcărilor cu un dispozitiv de înregistrare a deformației absolute D h nu trebuie să depășească ± 2% din valoarea măsurată. 5.2.3 Aparatul de înregistrare trebuie să asigure înregistrarea diagramei F (D h) cu următorii parametri: - înălțimea ordonată a diagramei corespunzătoare celei mai mari valori limită a domeniului de măsurare a sarcinii nu este mai mică de 250 mm; - inregistrarea scalelor de-a lungul axei de deformare absoluta de la 10:1 la 800:1. 5.2.4 Valoarea diviziunii la scară a instrumentelor și instrumentelor de măsurare la măsurarea înălțimii finale a eșantionului h k nu trebuie să depășească, mm: 0,002 - pentru e £ 0,2% ( ; pentru mostrele de tipurile I - III; 0,050 - pentru e > 0,2 % pentru probe de tip IV, unde A 0 și A k - 0,002 - la £ 0,002 zonele inițiale și finale ale secțiunii transversale 0,050 - la > 0,002) 5.2.5 Eroarea de măsurare a diametrului final al probei și dimensiunile secțiunii probei prismatice nu trebuie să fie mai mari de mm: 0,01 - pentru dimensiuni de până la 10 mm; 0,05 - pentru dimensiuni de peste 10 mm.6 PREGĂTIREA ȘI EFECTUAREA TESTELOR
6.1 Numărul de probe pentru evaluarea valorii medii a caracteristicilor mecanice E c, , , , și trebuie să fie de cel puțin cinci*, cu excepția cazului în care în documentul de reglementare pentru furnizarea materialelor este specificat un număr diferit. ____________ * Dacă diferența dintre caracteristicile determinate nu depășește 5%, vă puteți limita la trei mostre. 6.2 Numărul de probe pentru construirea unei curbe de întărire 6.2.1 Pentru a construi o curbă de întărire pe probe de tipurile III, IV cu prelucrarea ulterioară a rezultatelor testelor folosind metode de analiză a corelației, numărul de probe este selectat în funcție de tipul așteptat al curbei de întărire și secțiunile sale (vezi Anexa B). Pentru secțiunea I a curbei de călire (vezi Figura B.1a) se testează cel puțin șase probe, pentru secțiunea II - cel puțin cinci probe, pentru secțiunea III - în funcție de valoarea deformației corespunzătoare acestei secțiuni (cel puțin una probă pe interval de grade de deformare = 0,10). Pentru curbele de întărire prezentate în figurile B.1b - B.1d și B.1e - B.1k, numărul de probe trebuie să fie de cel puțin 15, iar pentru curbele prezentate în Figura B.1e - cel puțin opt probe pentru fiecare de secțiuni ale curbei separate între ele prin maxime și minime. 6.2.2 Cu un domeniu limitat de încercări pentru a construi o curbă de întărire pe eșantioanele de tip III, cu o analiză de regresie ulterioară a rezultatelor testelor, numărul de probe trebuie să fie de cel puțin cinci. 6.3 Testele de compresie ale probelor sunt efectuate în condiții care asigură excentricitatea minimă a aplicării sarcinii și siguranța experimentelor. Se recomandă utilizarea dispozitivului din Anexa B. 6.4 Duritatea plăcilor deformante trebuie să depășească duritatea probelor întărite în timpul încercării cu cel puțin 5 HRC e. Grosimea plăcilor deformante se stabilește în funcție de forțele create în probă și se ia egală cu 20-50 mm. 6.5 Este necesar să se monitorizeze conformitatea cu uniformitatea deformării atunci când se testează epruvete pentru compresiune (fără barling sau concavitate). 6.5.1 La determinarea modulului elastic E c, limita de proporționalitate și elasticitate, controlul se efectuează cu instrumente instalate pe părți opuse ale probelor prismatice și cilindrice, în timp ce diferența normalizată a citirilor celor două instrumente nu trebuie să depășească 10. (15)%. 6.5.2 La determinarea limitei de curgere și a rezistenței la tracțiune și la construirea curbei de întărire, controlul se efectuează folosind egalitățile pentru probe cilindrice și prismatice:Unde h 0 este înălțimea inițială calculată a probelor cilindrice și prismatice, din care se determină scurtarea (baza tensometrului), mm; h k este înălțimea finală calculată a probelor cilindrice și prismatice după testarea la o deformare dată sau la distrugere, mm; A 0 - aria secțiunii transversale inițiale a probei cilindrice, mm 2 -; A k este aria secțiunii transversale finale a probei cilindrice după testarea la o deformare dată sau la distrugere, mm 2; A k.p - aria secțiunii transversale finale a probei prismatice după testarea la o deformare dată sau la distrugere, mm 2 (A k.p = a k, b k, unde a k este grosimea finală a probei prismatice, b k. este lățimea finală a probei prismatice, mm); A 0p este aria secțiunii transversale inițiale a probei prismatice, mm 2 (A 0p = a b). 6.6 La testarea probelor de tipurile I și II, capetele probelor sunt degresate. Ungerea capetelor cu lubrifiant este inacceptabilă. 6.7 La testarea probelor de tip III este permisă utilizarea unui lubrifiant, iar la testarea probelor de tip IV utilizarea unui lubrifiant este obligatorie. 6.7.1 La testarea probelor de tip III, ulei de mașină cu grafit, fluid de tăiere V-32K și Ukrinol 5/5 sunt utilizate ca lubrifiant. 6.7.2 La testarea probelor de tip IV, stearina, parafina, un amestec de parafină-stearina sau ceara sunt utilizate ca lubrifiant. Lubrifiantul se aplică probelor în stare lichidă. Grosimea lubrifiantului trebuie să corespundă înălțimii margelelor. 6.7.3 Este permisă folosirea altor lubrifianți care reduc frecarea de contact între probe și placa de deformare. 6.8 La testarea probelor pentru compresie până la limita de curgere, viteza relativă de deformare este selectată de la 10 -3 s -1 la 10 -2 s -1 , dincolo de limita de curgere - nu mai mult de 10 -1 s -1 și pentru construind curbele de întărire se setează de la 10 - 3 s -1 la 10 -1 s -1 . Se recomandă determinarea vitezei de deformare relativă ținând cont de conformitatea elastică a sistemului „mașină de testare - probă” (a se vedea GOST 1497). Dacă rata de deformare relativă selectată în regiunea de curgere nu poate fi atinsă direct prin reglarea mașinii de testare, atunci aceasta este setată de la 3 la 30 MPa/s [(0,3 până la 3 kgf/mm 2 × s)] prin ajustarea ratei de încărcare înainte începutul eșantionului de regiune de producție. 6.9 Determinarea caracteristicilor mecanice 6.9.1 Caracteristicile mecanice E c, , , se determină: - folosind extensometre cu colectare manuală şi automată a datelor (metode de prelucrare analitică şi de calcul); - conform autodiagramei înregistrate de aparatul de încercare în coordonatele „forță - deformare absolută (P - D h)”, ținând cont de scara de înregistrare. Diagramele sunt înregistrate sub încărcare treptată cu cicluri de descărcare și aplicare continuă a forței crescătoare în intervalele ratelor de încărcare și deformare specificate. Scara de înregistrare: - de-a lungul axei de deformare nu mai puțin de 100:1; - de-a lungul axei de sarcină, 1 mm din diagramă trebuie să corespundă cu cel mult 10 MPa (1,0 kgf/mm 2). Câmpul de înregistrare a forțelor și deformațiilor ar trebui, de regulă, să fie de cel puțin 250 ´ 350 mm. 6.9.2 Rezultatele testării fiecărei probe sunt înregistrate în raportul de testare (Anexa D), iar rezultatele testării unui lot de probe sunt înregistrate în raportul de testare consolidat (Anexa D). 6.9.3 Modulul de compresiune de elasticitate se determină pe probe de tip I. Procedura de testare a probei și metodologia de construire a unei diagrame de testare bazată pe citirile traductorului de forță și ale tensometrului sunt prezentate mai jos. Proba este încărcată la o tensiune s 0 = 0,10 (tensiunea corespunde valorii așteptate a limitei de proporționalitate). La tensiunea s 0, tensiometrele sunt instalate pe probă și încărcate cu o tensiune crescătoare treptat până la (0,70-0,80). În acest caz, diferența dintre treptele de tensiune adiacente D s este 0,10. Pe baza rezultatelor testului, se construiește o diagramă (Figura 3). Modulul de elasticitate în compresiune E c, MPa (kgf/mm 2), se calculează folosind formula
Unde D F - treapta de sarcină, N (kgf); D h av - deformarea (scurtarea) absolută medie a probei la încărcarea cu D F, mm.
Figura 3 - Diagrama de încercare pentru determinarea modulului de compresiune de elasticitate
Pentru a determina modulul de elasticitate în compresie din diagrama F (D h), înregistrată pe un dispozitiv de înregistrare (vezi 4.2), proba este încărcată continuu la s = (0,7-0,8). Tensiunea corespunde valorii așteptate a limitei proporționale. Din diagramă, folosind formula (1), determinăm modulul de elasticitate sub compresie E c. 6.9.4 Limita de proporționalitate în timpul compresiei se determină pe probe de tipurile I și II. Procedura de testare a eșantionului și metodologia de construire a unei diagrame bazate pe citirile traductorului de forță și ale tensometrului sunt prezentate mai jos. Proba este încărcată la o tensiune s 0 = 0,10 (tensiunea corespunde valorii așteptate a limitei de proporționalitate). La tensiunea s 0, un tensiometru este instalat pe probă și încărcat cu o tensiune crescătoare treptat până la (0,70-0,80), în timp ce diferența dintre treptele de tensiune adiacente D s este (0,10-0,15). Apoi, proba este încărcată în trepte de tensiune egale cu 0,02. Când valoarea deformării (scurtării) absolute a probei D h la un nivel de efort egal cu 0,02 depășește valoarea medie a deformării (scurgerii) absolute a probei D h (la același nivel de solicitare) la elasticul liniar inițial secțiune de 2, 3 ori, testele sunt oprite.
Figura 4 - Diagrama de încercare pentru determinarea limitei proporționale în compresie
Pe baza rezultatelor testului, se construiește o diagramă și se determină limita de proporționalitate în timpul compresiei (Figura 4). Când construiți o diagramă, trageți o linie dreaptă OM, care coincide cu secțiunea dreaptă inițială. Prin punctul O, trageți axa ordonatelor OF și apoi trageți o linie dreaptă AB la un nivel arbitrar, paralelă cu axa absciselor. Pe această linie dreaptă se întinde un segment KN egal cu jumătate din segmentul AK. Prin punctul N și originea coordonatelor, trasați o linie dreaptă ON și paralelă cu aceasta o tangentă CD la curbă. Punctul tangent determină sarcina F pts corespunzătoare limitei de proporționalitate în timpul compresiei, MPa (kgf/mm 2), calculată prin formula
Pentru a determina limita proporțională sub compresie din diagrama F (D h), înregistrată pe un înregistrator (vezi 4.2), proba este încărcată continuu la o solicitare care depășește valoarea așteptată a limitei proporționale. Din diagramă, folosind formula (2) și realizând construcțiile de mai sus, se determină limita de proporționalitate pentru compresie din . 6.9.5 Limita elastică de compresiune se determină pe probe de tip II. Procedura de testare bazată pe citirile traductorului de forță și al tensometrului este prezentată mai jos. Proba este încărcată la o solicitare de 0,10 (stresul corespunde valorii așteptate a limitei elastice de compresiune). La tensiunea s 0, un tensiometru este instalat pe probă și încărcat cu o tensiune crescătoare treptat până la (0,70-0,80). În acest caz, diferența dintre treptele de tensiune adiacente D s este (0,10-0,15). În continuare, de la tensiune (0,70-0,80), proba este încărcată în trepte de tensiune egale cu 0,05. Testele sunt oprite atunci când scurtarea reziduală a probei depășește valoarea de toleranță specificată. Pe baza rezultatelor testelor, se construiește o diagramă și se determină limita elastică de compresiune (Figura 5).
Figura 5 - Diagrama de încercare pentru determinarea limitei elastice de compresiune
Pentru a determina sarcina F 0,05, se calculează deformația absolută (scurtarea eșantionului) D h pe baza extensometrului. Valoarea găsită este mărită proporțional cu scara diagramei de-a lungul axei de deformare absolută și segmentul lungimii obținute OE este trasat de-a lungul axei absciselor la dreapta punctului O. Din punctul E se trasează paralelă o dreaptă EP. la linia dreaptă OA. Punctul de intersecție al lui P cu diagrama determină înălțimea ordonatei, adică. sarcină F 0,05, corespunzătoare limitei elastice de compresiune s 0,05 MPa (kgf/mm 2), calculată prin formula
Pentru a determina limita elastică sub compresie din diagrama F (D h), înregistrată pe un dispozitiv de înregistrare (vezi 4.2), proba este încărcată continuu la o solicitare ce depășește valoarea așteptată a limitei elastice. Din diagramă, folosind formula (3) și Figura 5, se determină limita elastică de compresiune. 6.9.6 Limita de curgere (fizică) la compresiune se determină pe probe de tip III. Eșantionul este încărcat continuu la o tensiune mai mare decât valoarea așteptată și diagrama este înregistrată pe un înregistrator (vezi 4.2). Un exemplu de determinare a sarcinii Ft corespunzătoare limitei de curgere (fizică) este prezentat în Figura 6.
Figura 6 - Determinarea sarcinii F t corespunzătoare limitei de curgere la compresiune
Limita de curgere (fizică), MPa (kgf/mm 2), calculată prin formula
6.9.7 Limita de curgere la compresiune condiționată este determinată pe probe de tip III. Eșantionul este încărcat continuu la o solicitare mai mare decât efortul de încercare așteptat, θ, iar diagrama este înregistrată pe un înregistrator (vezi 4.2). Scara de-a lungul axei de deformare nu este mai mică de 100:1, iar de-a lungul axei de sarcină - 1 mm din diagramă nu trebuie să corespundă cu cel mult 10 MPa (1,0 kgf/mm 2). Determinarea din diagrame înregistrate cu o scară de-a lungul axei de alungire de 50:1 și 10:1 este permisă dacă înălțimea inițială a probei este mai mare sau egală cu 25 și, respectiv, 50 mm. Diagrama rezultată este reconstruită ținând cont de rigiditatea mașinii de testare. Folosind diagrama (Figura 7), se determină sarcina corespunzătoare limitei de curgere condiționată (fizică) în timpul compresiei, calculată prin formula
Pe baza rezultatelor testului, se construiește o diagramă F (D h) (Figura 8) și se determină sarcina corespunzătoare limitei de curgere la compresiune condiționată, care se calculează folosind formula (5).
1 - caracteristică rigidității mașinii de testare; 2 - diagrama F (D h), înregistrată pe reportofon; 3 - diagrama F (D h), inregistrata tinand cont de rigiditatea masinii de incercare
Figura 7 - Diagrama de încercare pentru determinarea limitei de curgere la compresiune
D h ost t - deformarea reziduală absolută (scurtarea) probei
Figura 8 - Diagrama de încercare pentru determinarea limitei de curgere la compresiune
6.9.8 Rezistența finală la compresiune este determinată pe probe de tip III. Proba este încărcată continuu până la eșec. Cea mai mare sarcină care precede distrugerea eșantionului este considerată ca sarcină corespunzătoare rezistenței finale la compresiune s în, MPa (kgf/mm2), calculată prin formula
6.10 Procedura de încercare pentru construirea unei curbe de întărire 6.10.1 Pentru a construi o curbă de întărire, o serie de eșantioane cilindrice identice de tipurile III și IV (a se vedea secțiunea 3) sunt testate la mai multe niveluri ale sarcinilor specificate. 6.10.2 Curba de întărire este trasată în coordonate: ordonată - efort de curgere s s, abscisă - deformare logaritmică (Figura 9) sau în coordonate logaritmice duble , (Figura 10).
Figura 9 - Curba de întărire experimentală în coordonatele s s -
Figura 10 - Curba de întărire experimentală în coordonate logaritmice
Tensiunea de curgere s s, MPa (kgf/mm 2), calculată prin formula
Unde F este sarcina de compresiune axială, N (kgf). Tensiunea de curgere s s 1, MPa (kgf/mm 2), se determină grafic din curba de întărire experimentală cu deformare logaritmică (scurtare) a probei egală cu 1. Deformarea logaritmică (scurtare) se calculează folosind formulele: pentru probe de tip III
Pentru probe de tip IV
Rezultatele testării fiecărei probe sunt înregistrate în raportul de testare (Anexa D), iar rezultatele testelor unui lot de probe sunt înregistrate în raportul de sinteză (Anexa D). Notă - Este posibil să se construiască o curbă de întărire bazată pe deformarea relativă (scurtare) e 
. 6.10.3 Procedura de testare a probei este prezentată mai jos. Proba este încărcată la o sarcină specificată. Eșantionul este descărcat la sarcină zero și diametrul final al eșantionului dk este măsurat în două direcții reciproc perpendiculare, iar pentru eșantioanele de tip III, de asemenea, înălțimea finală a eșantionului hk se măsoară diametrul final dk pentru probele de tip IV proba suparata (la o distanta de 0,5 de la capete). Pentru a determina dk probelor de tip III, se măsoară diametrele eșantioanelor deranjate la ambele capete în două direcții reciproc perpendiculare și se stabilește valoarea medie aritmetică a diametrului final al capetelor d t, iar la mijlocul probei se măsoară valoarea maximă a diametrul final al piesei de prelucrat răsturnate, mm, calculat prin formula
Rezultatele măsurătorilor d to și h to sunt mediate. Aria finală a secțiunii transversale a probei A este rotunjită așa cum se arată în tabelul 2. Pentru eșantioanele de tip IV, se efectuează un test unic până când umerii dispar. Pentru a obține grade mai mari de deformare uniformă, se folosește o deformare în două etape, iar valoarea deformației logaritmice între răsturnări trebuie să fie de cel puțin 0,45. Într-un test în două etape, după prima răsturnare, probele sunt ascuțite pentru a forma o adâncitură cilindrice (tip IV). Dimensiunile granulelor de probă sunt selectate conform tabelului 1. Raportul dintre înălțimea probei măcinate și diametrul se ia conform Anexei A. Pentru eșantioanele de tip III este permisă folosirea reșlefuirii intermediare pentru răsturnarea în două etape, în timp ce gradul logaritmic de deformare între trepte trebuie să fie de cel puțin 0,45. . 6.10.4 Tensiunea de curgere s s și valorile deformarii logaritmice corespunzătoare pentru niveluri de încărcare date sunt determinate conform 6.10.2. 6.10.5 Construiți o curbă de întărire (vezi figurile 9, 10). Metodologia de prelucrare a datelor experimentale este prezentată în Anexa E. 6.10.6 În cazuri justificate (cu un număr limitat de probe sau când se utilizează rezultatele pentru a calcula procese asociate cu încărcarea în trepte), probele de tip III pot fi testate cu un creșterea treptată a sarcinii (Figura 11). În acest caz, rezultatele testelor pentru construirea unei curbe de întărire sunt procesate prin analiză de regresie (vezi Anexa E).
Figura 11 - Efectuarea încercărilor cu creșterea treptată a sarcinii
6.10.7 Testarea probelor este considerată invalidă: - dacă granulele probelor de tip IV sunt rupte în timpul încărcării; - când proba este distrusă din cauza defectelor de producție metalurgică (straturi, găuri de gaz, pelicule etc.). Numărul de mostre care trebuie testate pentru a le înlocui pe cele găsite nevalide trebuie să fie același. 6.11 La testarea probelor de toate tipurile, respectați toate regulile tehnice de siguranță prevăzute atunci când lucrați la acest echipament. Testarea probelor de tip IV trebuie efectuată folosind un dispozitiv (a se vedea apendicele B).
ANEXA A
(informativ)
DETERMINAREA DIMENSIUNILOR PROBELOR III, IV TIPURI
Epruvetele de tip III pentru realizarea curbei de călire se realizează cu o înălțime h0 care depășește diametrul d0. Pentru probe de tip IV este permis. Raportul inițial trebuie să fie cât mai mare posibil, asigurând în același timp stabilitatea longitudinală. Înălțimea probei h 0 este determinată de formula
, (A.1)
Unde n este indicatorul de întărire prin deformare; n - coeficient de reducere a înălțimii (n = 0,5 - pentru probele de tip III; n = 0.76 - pentru probele de tip IV). Înălțimea probei h0 după determinarea prin formula (A.1) se rotunjește la cel mai apropiat număr întreg. Raportul pentru probele de sol este luat egal cu 1,0. Valorile n indicatori pentru metale și aliaje utilizate pe scară largă sunt date în tabelul A.1. Grosimea mărgelei u 0 (secțiunea 4) se ia egală cu 0,5-0,8 mm pentru probele din plastic și materiale de rezistență medie și 1,0-1,2 mm pentru materiale fragile. Valori mari de u 0 sunt alese pentru mostrele realizate din materiale cu proprietăți de rezistență ridicată, precum și la producerea de mostre pentru răsturnări repetate. Tabelul A.1 - Valoarea indicelui de întărire la deformare în timpul compresiei materialului tijei
|
Material |
Stare materiala |
Indicele de întărire la deformare n |
|
1 METALELE PURE TEHNIC |
||
| Fier | Recoacere normală | |
| Recoacerea in vid | ||
| Aluminiu | Recoacerea | |
| Cupru | Recoacerea | |
| Nichel | Recoacerea | |
| Argint | Recoacerea | |
| Zinc | Recoacerea | |
| Molibden | Recoacere prin recristalizare | |
| Magneziu | Presare | |
| Staniu | - | |
| Uranus | - | |
|
2 OTEL CARBON |
||
| Cu conținut de carbon 0,05-0,10% | Laminare la cald | |
| Cu conținut de carbon 0,10-0,15% | Recoacerea | |
| Recoacere parțială | ||
| Normalizare | ||
| Cu conținut de carbon 0,20-0,35% | Recoacerea | |
| Recoacere parțială | ||
| Normalizare | ||
| Laminare la cald | ||
| Cu conținut de carbon 0,40-0,60% | Recoacerea | |
| Recoacere parțială | ||
| Normalizare | ||
| Laminare la cald | ||
| Cu conținut de carbon 0,70-1,0% | Recoacerea | |
| Recoacere parțială | ||
| Laminare la cald | ||
| Cu conținut de carbon 1,1-1,3% | Recoacere parțială | |
|
3 OȚELURI STRUCTURALE ȘI SCULE ALATE |
||
| 15X | Laminare la cald | |
| 20X | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| Călire + revenire la t = 650 °C | ||
| Călire + revenire la t = 500 °C | ||
| 35X | Laminare la cald | |
| 40X | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| Călire + revenire la t = 400 °C | ||
| 45X | Laminare la cald | |
| 20G | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| 10G2 | Recoacerea | |
| 65G | Laminare la cald | |
| 15ХГ | Recoacerea | |
| Laminare la cald | ||
| 40ХН | Recoacerea | |
| 35ХС | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| 12ХН3А | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| Călire + revenire la t = 600 °C | ||
| Laminare la cald | ||
| 4ХНМА | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| Călire + revenire la t = 600 °C | ||
| Laminare la cald | ||
| 30ХГСА | Recoacerea | |
| Normalizare | ||
| 18ХГТ | Recoacerea | |
| 17GSND | Normalizare + îmbătrânire la t = 500 °C | |
| 17SAYU | Normalizare | |
| hvg | Recoacerea | |
| 5ХНВ | ||
| 7Х3 | ||
| X12F | ||
| 3Х3В8Ф | ||
| P18 | ||
|
4 OȚELUL ÎNALIT-ALIAT |
||
| 20Х13 | Recoacerea | |
| 12Х18Н9 | Normalizare | |
| 12Х18Н9Т | Întărire cu ulei | |
| Stingerea în apă | ||
| 20Х13Н18 | Întărire cu ulei | |
| 10Х17Н13М2Т | Stingerea în apă | |
|
Oțeluri austenitice tip 09Х17Н7У, 08Н18Н10, 10Х18Н12, 10Х23Н18 |
||
| 17-7 | întărire | |
| 18-8 | ||
| 18-10 | ||
| 23-20 | ||
|
5 aliaje de aluminiu |
||
| AMg2M | Recoacerea | |
| A mg6 | Recoacerea | |
| D1 | Recoacerea | |
| Întărire + îmbătrânire naturală | ||
| Învechire la t = 180 °C | ||
| Învechire la t = 200 °C | ||
| 1915 | întărire | |
| Îmbătrânirea zonei | ||
| Îmbătrânire la rezistență maximă (stare de echilibru) | ||
| Presare | ||
| AK4-1 | Recoacerea | |
| Întărire + îmbătrânire | ||
| AB | Presare | |
| D20 | Presare | |
| D16 | Presare | |
|
6 aliaje de cupru |
||
| Alama L63 | Recoacerea | |
| Alama LS59-1V | Recoacerea | |
| Alama CuZn15 (15% Zn) | - | |
| Alama CuZn30 (30% Zn) | - | |
| Bronz OF7-0,25 | Recoacerea | |
| Bronz C u A l 41 (41% A l) | - | |
|
7 aliaje de titan |
||
| OT4 | Recoacerea in vid | |
| VT16 | Recoacerea in vid | |
Unde m este raportul lui Poisson, ale cărui valori pentru un număr de metale sunt date în tabelul A.2. ______________ 1) În cazul răsturnărilor repetate, probele se realizează cu o înălțime a mărgelei cu 0,02-0,03 mm mai mică decât cea calculată. Tabelul A.2 - Valorile rapoartelor lui Poisson m ale metalelor și aliajelor
|
Denumirea metalelor și aliajelor |
|
| Oțeluri carbon cu conținut ridicat de mangan (15G, 20G, 30G, 40G, 50G, 60G, 20G2, 35G2) | |
| Iridiu | |
| Oțel 20Х13, 30ХНМ | |
| Oteluri austenitice | |
| Fier, oțeluri cu conținut scăzut de carbon și oțeluri înalt aliate de clasele 30Х13, 20Н5, 30ХН3 | |
| Zinc, wolfram, hafniu, oțeluri cu conținut ridicat de carbon, oțel 40ХН3 | |
| Crom, molibden | |
| Cobalt | |
| Aluminiu, duraluminiu, nichel, zirconiu, cositor | |
| Aliaje de titan, magneziu | |
| Tantal | |
| Vanadiu | |
| Argint | |
| Cupru | |
| Niobiu, paladiu, platină | |
| Aur | |
| Conduce | |
| Indiu |
Figura A.1 - Dependența valorii optime a înălțimii talonului de raportul lui Poisson
ANEXA B
(informativ)
TIPURI DE CURBURI DE CONTRIBUIRE
Există opt tipuri de curbe de întărire construite din rezultatele testelor de compresie (Figura B.1). Evoluția curbelor de întărire s s () este determinată în principal de natura metalelor și aliajelor (Figura B.1a, b, c, d, e), de tipul și modul de tratament termic și plastic preliminar (Figura B.1f, g, j). Cel mai comun tip este curba de întărire prezentată în Figura B.1a. Acest tip de curbă de întărire este caracteristică pentru oțelurile de structură și pentru scule din carbon și aliaje tratate termic și laminate la cald, multe oțeluri înalt aliate, fier, aluminiu și aliajele acestuia, cupru și titan și majoritatea aliajelor acestora, metale ușoare și un număr a metalelor greu deformabile și a aliajelor acestora. În aceste curbe de întărire, tensiunea de curgere crește relativ puternic în fazele inițiale de deformare, ulterior, intensitatea întăririi scade treptat, iar apoi rămâne aproape neschimbată odată cu creșterea deformarii; Pentru metalele și aliajele ductile, intensitatea creșterii în s s odată cu creșterea este mai mică decât pentru metalele și aliajele durabile. Al doilea tip de curbe de călire (Figura B.1b) se caracterizează printr-o intensitate mare a călirii, care poate scădea ușor la grade mari de deformare. Acest tip de curbă de întărire este tipic pentru oțelurile austenitice și unele aliaje de cupru și titan. Al treilea tip de întărire (Figura B.1c) descrie dependența s s () a zirconiului și a aliajului pe baza acestuia zircolai-2. Pentru astfel de curbe de întărire, intensitatea întăririi la grade mici de deformare este foarte nesemnificativă și apoi crește brusc; o scădere nesemnificativă a intensităţii întăririi apare la grade de deformare apropiate de distrugere. Al patrulea tip de curbe de întărire (Figura B.1d) este diferit prin faptul că, după atingerea valorii maxime a s s, valoarea sa fie scade, fie rămâne neschimbată cu o creștere suplimentară. Acest tip de curbe de călire se stabilesc pentru zinc și aliajele sale cu aluminiu în stare recoaptă (curba 2), stare călită și îmbătrânită (curba 1), precum și pentru unele aliaje de aluminiu la grade mari de deformare. Curbele de întărire prezentate în Figura B.1e sunt tipice pentru materialele superplastice. Decursul curbei s s () pentru astfel de materiale este complex, cu manifestarea maximelor și minimelor (al cincilea tip de curbe de întărire). Curbele de întărire prezentate în Figura B.1e (al șaselea tip) sunt caracteristice diferitelor aliaje ductile care au primit pretratare prin presiune în stare rece la deformații relativ mici (aproximativ 0,1-0,15), precum și direcțiile sarcinilor în timpul preliminar și deformarile ulterioare sunt opuse (de exemplu desen + suparare). În acest caz, intensitatea modificării în s s este mai mică pentru aliajele care au primit un grad mai mare de deformare preliminară (curba 3 comparativ cu curba 1). Pentru astfel de curbe de călire, intensitatea creșterii creșterii s s pe întregul interval de grade de deformare este mai mică decât pentru curbele de călire ale primelor trei tipuri (Figurile B.1a, b, c). Curbele de călire prezentate în Figura B.1g se referă la aliaje predeformate în stare rece cu direcții opuse ale sarcinilor în timpul deformării preliminare și ulterioare, oțeluri ductile cu grade mari de predeformare (mai mult de 0,1-0,15), medii și ridicate. oţeluri de rezistenţă, alame şi bronzuri cu grade ridicate de deformare preliminară. Al optulea tip (Figura B.1i) de curbe de călire corespunde oțelurilor și unor aliaje pe bază de acestea care au primit pretratare sub formă de deformare plastică la rece, în timp ce direcția de aplicare a sarcinii pentru ambele deformații coincide. O pantă mai plată a curbelor de întărire (curbele 3 și 4) corespunde unor grade mai mari de deformare preliminară. Astfel de oțeluri se caracterizează printr-o intensitate scăzută de creștere de s s cu creșterea . Curbele de întărire ale primului tip sunt bine aproximate prin dependențăCu o anumită aproximare, dependența (B.1) descrie curbele de întărire ale celui de-al doilea și al treilea tip. Se recomandă utilizarea acestei dependențe pentru a aproxima curba de întărire de al patrulea tip în intervalul de grade de deformare până când pe ea apare un maxim. Curbele de întărire ale celor al șaselea, al șaptelea și al optulea tip pot fi liniarizate cu suficientă precizie pentru practică și apoi, cu o anumită aproximare, pot fi aproximate prin ecuație
Unde este limita de curgere extrapolată a oțelurilor predeformate (segmentul tăiat de linia dreaptă linearizată pe axa ordonatelor); b ¢ este un coeficient care caracterizează panta curbelor de întărire liniarizate.
Figura B.1 - Tipuri de curbe de călire
PROIECTAREA DISPOZITIVELOR PENTRU TESTAREA PROBELOR ÎN COMPRESIUNE
Figura B.1 prezintă un desen de ansamblu al unui dispozitiv pentru efectuarea testelor de compresie, ceea ce face posibilă eliminarea distorsiunilor dintre eșantion și placa de deformare și reducerea erorii de încărcare a probei. Este permisă utilizarea dispozitivelor de alte modele.
5 - proba; 6 - suport auto-aliniabil cu inserție înlocuibilă
Figura B.1 - Dispozitiv de testare la compresie
PROTOCOL Scopul testării ________________________________________________________________ Mașină de testare. Tip ________________________________________________________________ Probă. Tip ______________________________________. Duritate conform scalelor Brinell sau Rockwell ____________________________________________________________ |
PROTOCOL Scopul testării ________________________________________________________________ Mașină de testare. Tip _____________________. Probă. Tip ________________ |
|
Numărul eșantionului |
Duritatea Brinell sau Rockwell |
s s, MPa (kgf/mm 2) |
||||||||
PROTOCOL CONSOLIDAT Denumirea testelor ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Caracteristicile materialului testat: Marca si starea. ___________________________________________________________ Direcția fibrei __________________________________________________________ Tipul piesei de prelucrat ________________________________________________________________________________ Tipul și dimensiunile probei ___________________________________________________________________ Starea suprafeței probei _________________________________________________ Duritatea la cântare Brinell sau Rockwell _________________________________ ___________________________________________________________________________ Tipul și principalele caracteristici ale mașinii de testare și ale echipamentului de măsurare: mașină de testare ___________________________________________________________________________________ traductor de deplasare _________________________________________________ instrumente și instrumente de măsurare ___________________________________________ traductor de forță ________________________________________________________________ înregistrator _______________________________________________________________ Condiții de încercare: Materiale și duritatea plăcilor deformante (HB sau HR S e) _____________________ Viteza relativă de deformare, s -1 _______________________________________ Viteza de încărcare, MPa/s (×kgf/mm2) s) _________________________________________ Viteza de deplasare a plăcii deformante, mm/s _____________________________ |
PRELUCRAREA DATELOR EXPERIMENTALE PENTRU CONSTRUIREA O CURBA DE CONTRIBUIRE. ESTIMAREA PARAMETRILOR ECUATIILOR APROXIMATIVE
1 La testarea unui lot de probe, se testează o probă pentru fiecare valoare specifică. Curbele de consolidare descrise prin ecuații (Figurile B.1a, b, c) sau (Figurile B.1 e, g, j) sunt construite pe baza rezultatelor procesării prin metoda celor mai mici pătrate a tuturor punctelor experimentale din întregul interval al grade de deformare studiate. Prelucrarea trebuie efectuată pe un computer. În acest caz, se determină parametrii ecuațiilor de aproximare, n, , b¢, pentru curbele de întărire.
Figura E.1 - dependențe tipice ale indicelui de călire la deformare n de gradul de deformare
În cazul prelucrării analitice a datelor experimentale, se recomandă utilizarea literaturii de referință. 2 Cu un număr limitat de încercări Cu un număr limitat de experimente (cinci eșantioane), curbele de întărire sunt construite pe baza diagramelor de prelucrare a înregistrărilor mașinii pentru așezarea tuturor probelor de testare la gradul final de deformare. s s sunt calculate pentru valori egale cu 0,01; 0,03; 0,05; 0,08; 0,1, iar apoi la fiecare 0,05 până la valoarea finală a gradului de deformare . Pentru fiecare valoare s s este determinată ca media datelor (cinci puncte). Construcția curbelor de întărire și prelucrarea ulterioară a datelor experimentale sunt efectuate ca la testarea unui lot de probe. 3 Determinarea indicelui de întărire la deformare n la grade scăzute de deformare și într-un interval îngust Pentru majoritatea metalelor și aliajelor, dependența n () nu este o funcție liniară (Figura E.1): odată cu creșterea n scade de obicei, ajungând la o valoare aproape valoare constantă la valori mari (Figura E.1a), sau mai întâi crește, atingând un maxim, apoi scade (Figura E.1b). Și numai în unele cazuri n este liniar (Figura E.1 a). Primul tip de dependență (Figura E.1b) este tipic pentru cupru, oțeluri structurale carbon și pentru scule și o serie de oțeluri aliate structurale. Tipul de dependență n prezentat în Figura E.1b este caracteristic materialelor care suferă transformări structural-fază în timpul deformării - oțeluri austenitice, unele alame. Valoarea lui n practic nu se modifică odată cu creșterea (Figura E.1c) pentru oțelurile structurale din fier și crom. Pentru aliajele de aluminiu, în funcție de compoziția lor chimică, se observă toate cele trei tipuri de dependență n. Datorită schimbării în n cu creștere pentru majoritatea metalelor și aliajelor, este necesar să se determine n la grade mici de deformare și într-un interval îngust. n poate fi determinat prin prelucrarea datelor experimentale pe un computer folosind metoda celor mai mici pătrate, cu toate acestea, numărul de puncte experimentale trebuie să fie de cel puțin 8-10 în intervalul considerat de grade de deformare sau calculat folosind formula
. (E.1)
Testarea mecanică a metalelor. Rezistența, determinarea rezistenței metalului.
Alegerea metalului pentru fabricarea pieselor și structurilor de mașini este determinată de cerințele de proiectare, operaționale, tehnologice și economice.
Metalul trebuie să aibă rezistența necesară, capacitatea de deformare, să îndeplinească condițiile de funcționare (rezistență la coroziune, conductivitate termică și electrică etc.) și să aibă un cost minim.
Rezistența este principala cerință pentru orice metal utilizat pentru fabricarea pieselor de mașini și a structurilor metalice.
Rezistența este capacitatea unui material de a rezista la sarcini externe fără a se rupe. Măsura rezistenței este sarcina pe care o poate suporta fiecare milimetru pătrat (sau centimetru) din secțiunea piesei.
Rezistența unui metal este determinată prin întinderea mostrelor de o anumită formă și dimensiune pe o mașină de testare. Când este întins, aria secțiunii transversale a probei scade, proba devine mai subțire și lungimea acesteia crește. La un moment dat, întinderea probei pe toată lungimea sa se oprește și are loc doar într-un singur loc; După ceva timp, proba se rupe la locul unde se formează „gâtul”.
Procesul de întindere are loc numai în materiale vâscoase (oțel dur, fontă), proba se rupe cu alungire nesemnificativă și fără formarea unui „gât”.
Împărțind sarcina maximă la care a suportat proba înainte de rupere (sarcina este măsurată cu un dispozitiv special - un forțămetru inclus în proiectarea mașinii de testare), la aria sa transversală înainte de întindere, principala caracteristică a metalului este obţinută, numită rezistenţă la rupere (σ in).
Proiectantul trebuie să cunoască rezistența la tracțiune a fiecărui metal pentru a determina dimensiunile piesei, iar tehnologul - pentru a atribui moduri de prelucrare.
La temperaturi ridicate, testele de tracțiune pe termen scurt sunt efectuate pe mașini de testare convenționale, doar un cuptor (de obicei o mufă electrică) este încorporat în mașină pentru a încălzi proba. Cuptorul este montat pe cadrul mașinii astfel încât axa mufei să coincidă cu axa mașinii. Proba de testat este plasată în interiorul cuptorului. Pentru o încălzire uniformă, cuptorul trebuie să fie de 2-4 ori mai lung decât proba și, prin urmare, este imposibil să-l securizeze direct în mânerele mașinii. Proba este asigurată în extensii speciale din oțel rezistent la căldură, care la rândul lor sunt fixate în mânerele mașinii.
Pentru a obține rezultate consistente, este necesar ca proba să fie menținută la temperatura de testare timp de 30 de minute. Rezistența la tracțiune a unui metal încălzit este influențată semnificativ de viteza de tracțiune: cu cât viteza este mai mare, cu atât este mai mare rezistența la tracțiune. Prin urmare, pentru a evalua corect rezistența la căldură a oțelului, durata testului de tracțiune ar trebui să fie de 15-20 de minute.
Încercarea la întindere a unui metal constă în întinderea unei probe prin reprezentarea grafică a dependenței alungirii probei (Δl) de sarcina aplicată (P), urmată de reconstruirea acestei diagrame într-o diagramă a tensiunilor condiționate (σ - ε)
Testele de tracțiune sunt efectuate conform aceluiași GOST și se determină probele pe care se efectuează testele.
După cum sa menționat mai sus, în timpul testării, este construită o diagramă de tracțiune a metalului. Are mai multe zone caracteristice:
- Secțiunea OA este o secțiune de proporționalitate între sarcina P și alungirea ∆l. Aceasta este zona în care se păstrează legea lui Hooke. Această proporționalitate a fost descoperită de Robert Hooke în 1670 și mai târziu a devenit cunoscută drept legea lui Hooke.
- Secțiunea OB este o secțiune de deformare elastică. Adică, dacă pe eșantion se aplică o sarcină care nu depășește Ru și apoi se descarcă, atunci în timpul descărcării deformația probei va scădea conform aceleiași legi conform căreia acestea au crescut în timpul încărcării.
Deasupra punctului B, diagrama tensiunii se abate de la o linie dreaptă - deformația începe să crească mai repede decât sarcina, iar diagrama capătă un aspect curbiliniu. La o sarcină corespunzătoare Рт (punctul C), diagrama trece într-o secțiune orizontală. În această etapă, proba primește o alungire permanentă semnificativă, practic fără creștere a sarcinii. Formarea unei astfel de secțiuni pe diagrama de tensiune se explică prin proprietatea materialului de a se deforma sub sarcină constantă. Această proprietate se numește fluiditatea materialului, iar secțiunea diagramei efort-deformare paralelă cu axa absciselor se numește suprafață de curgere. 
Uneori, platoul de producție este ondulat în natură. Aceasta se referă mai des la întinderea materialelor plastice și se explică prin faptul că mai întâi se formează o subțiere locală a secțiunii, apoi această subțiere se extinde la volumul adiacent al materialului și acest proces se dezvoltă până când, ca urmare a propagării de un astfel de val, are loc o alungire generală uniformă, corespunzătoare zonei de curgere. Când există un dinte de curgere, la determinarea proprietăților mecanice ale unui material, se introduc conceptele de limite superioare și inferioare de curgere.
După ce apare platoul de randament, materialul capătă din nou capacitatea de a rezista la întindere și diagrama se ridică. În punctul D forța atinge valoarea maximă Pmax. Când se atinge forța Pmax, pe eșantion apare o îngustare locală accentuată - un gât. O scădere a ariei secțiunii transversale a gâtului determină o scădere a sarcinii și în momentul corespunzător punctului K al diagramei, proba se rupe.
Sarcina aplicată pentru întinderea unei epruvete depinde de geometria specimenului respectiv. Cu cât aria secțiunii transversale este mai mare, cu atât sarcina necesară pentru a întinde proba este mai mare. Din acest motiv, diagrama mașinii rezultată nu oferă o evaluare calitativă a proprietăților mecanice ale materialului. Pentru a elimina influența geometriei probei, diagrama mașinii este reconstruită în coordonatele σ − ε prin împărțirea ordonatei P la aria secțiunii transversale inițiale a probei A0 și abscisa ∆l la lo. Diagrama rearanjată în acest fel se numește diagramă de stres condiționat. Deja din această nouă diagramă sunt determinate caracteristicile mecanice ale materialului.
Se determină următoarele caracteristici mecanice:
Limita de proporționalitate σпз– tensiunea cea mai mare după care se încalcă valabilitatea legii lui Hooke σ = Eε, unde E este modulul de elasticitate longitudinală sau modulul de elasticitate de primul fel. În acest caz, E =σ/ε = tanα, adică modulul E este tangenta unghiului de înclinare a părții rectilinie a diagramei la axa absciselor 
Limită elastică σу- solicitarea condiționată corespunzătoare apariției deformațiilor reziduale de o anumită valoare specificată (0,05; 0,001; 0,003; 0,005%); toleranţa la deformarea reziduală este indicată în indice la σу 
Limita de curgere σт– efort la care are loc o creștere a deformației fără o creștere vizibilă a sarcinii de tracțiune
De asemenea, distins puterea de probă- aceasta este efortul condiționat la care deformația reziduală atinge o anumită valoare (de obicei 0,2% din lungimea de lucru a probei; atunci limita de curgere condiționată se notează cu σ0,2). Valoarea lui σ0,2 se determină, de regulă, pentru materialele care nu au platou sau dinte cedător pe diagramă