Stiepes testu galvenokārt izmanto, lai noteiktu metāla materiālu spēju pretoties bojājumiem stiepšanās procesa laikā, un tas ir viens no svarīgākajiem rādītājiem materiālu mehānisko īpašību novērtēšanai.
1. Stiepes pārbaude
Stiepes testa pamatā ir materiāla mehānikas pamatprincipi. Pielietojot stiepes slodzi materiāla paraugam noteiktos apstākļos, tas izraisa stiepes deformāciju, līdz paraugs sabojājas. Pārbaudes laikā eksperimentālā parauga deformācija dažādās slodzēs un maksimālā slodze, reģistrējot parauga pārtraukumus, lai aprēķinātu ražas stiprumu, stiepes izturību un citus materiāla veiktspējas indikatorus.
Spriegums σ = f/a
σ ir stiepes izturība (MPA)
F ir stiepes slodze (n)
A ir parauga šķērsgriezuma laukums
2. stiepes līkne
Vairāku stiepšanās procesa posmu analīze:
a. OP stadijā ar nelielu slodzi pagarinājums ir lineārā attiecībās ar slodzi, un FP ir maksimālā slodze, lai saglabātu taisnu līniju.
b. Pēc tam, kad slodze pārsniedz FP, stiepes līkne sāk uzņemties nelineāras attiecības. Paraugs nonāk sākotnējā deformācijas posmā, un slodze tiek noņemta, un paraugs var atgriezties sākotnējā stāvoklī un elastīgi deformēties.
c. Pēc tam, kad slodze pārsniedz Fe, slodze tiek noņemta, tiek atjaunota deformācijas daļa un tiek saglabāta atlikušās deformācijas daļa, ko sauc par plastisko deformāciju. Fe sauc par elastīgo robežu.
D. Kad slodze palielinās vēl vairāk, stiepes līkne parāda zāģi. Kad slodze nepalielinās un nesamazinās, eksperimentālā parauga nepārtrauktas pagarināšanas parādību sauc par ražu. Pēc iegūšanas paraugs sāk iziet acīmredzamu plastisko deformāciju.
E. Pēc iegūšanas paraugs parāda deformācijas pretestības palielināšanos, darba sacietēšanu un deformācijas stiprināšanu. Kad slodze sasniedz FB, tā pati parauga daļa strauji sarūk. FB ir izturības ierobežojums.
f. Saraušanās parādība noved pie parauga nesošās spējas samazināšanās. Kad slodze sasniedz FK, paraugs sabojājas. To sauc par lūzuma slodzi.
Peļņas izturība
Ražas stiprums ir maksimālā sprieguma vērtība, ko metāla materiāls var izturēt no plastmasas deformācijas sākuma, lai pabeigtu lūzumu, ja to pakļauts ārējam spēkam. Šī vērtība iezīmē kritisko punktu, kurā materiāls pāriet no elastīgās deformācijas posma uz plastiskās deformācijas posmu.
Klasifikācija
Augšējā ražas stiprums: attiecas uz parauga maksimālo spriegumu, pirms spēks pirmo reizi samazinās, kad rodas raža.
Zemāks ražas stiprums: attiecas uz minimālo spriegumu ražas posmā, kad tiek ignorēts sākotnējais pārejošais efekts. Tā kā zemākā ražas punkta vērtība ir samērā stabila, to parasti izmanto kā materiāla pretestības indikatoru, ko sauc par ražas punktu vai ražas stiprumu.
Aprēķina formula
Augšējā ražas stiprībai: r = f / sₒ, kur f ir maksimālais spēks, pirms spēks pirmo reizi samazinās ražas posmā, un Sₒ ir parauga sākotnējais šķērsgriezuma laukums.
Zemākas ražas stiprībai: r = f / sₒ, kur f ir minimālais spēks f, ignorējot sākotnējo pārejošo efektu, un Sₒ ir parauga sākotnējais šķērsgriezuma laukums.
Vienība
Ražas stiprības vienība parasti ir MPA (megapascāls) vai n/mm² (Ņūtons uz kvadrātmilimetru).
Piemērs
Kā piemēru ņemiet zemu oglekļa saturu, tā ražas ierobežojums parasti ir 207MPA. Ja tas tiek pakļauts ārējam spēkam, kas ir lielāks par šo robežu, ar zemu oglekļa satura tēraudu radīs pastāvīgu deformāciju un to nevar atjaunot; Ja tas ir pakļauts ārējam spēkam, kas ir mazāks par šo robežu, ar zemu oglekļa saturu var atgriezties sākotnējā stāvoklī.
Ražas stiprums ir viens no svarīgiem rādītājiem metāla materiālu mehānisko īpašību novērtēšanai. Tas atspoguļo materiālu spēju izturēt plastisko deformāciju, ja tos pakļauts ārējiem spēkiem.
Stiepes izturība
Stiepes izturība ir materiāla spēja pretoties bojājumiem ar stiepes slodzi, kas ir īpaši izteikta kā maksimālā sprieguma vērtība, kuru materiāls var izturēt stiepes procesā. Kad materiāla stiepes spriegums pārsniedz tā stiepes izturību, materiālam tiks veikta plastmasas deformācija vai lūzums.
Aprēķina formula
Stiepes izturības (σT) aprēķina formula ir:
σt = f / a
Kur f ir maksimālais stiepes spēks (Ņūtons, n), ko paraugs var izturēt pirms pārrāvuma, un A ir parauga oriģinālais šķērsgriezuma laukums (kvadrātmilimetrs, mm²).
Vienība
Stiepes izturības vienība parasti ir MPA (megapascāls) vai n/mm² (Ņūtons uz kvadrātmilimetru). 1 MPa ir vienāds ar 1 000 000 Ņūtonu uz kvadrātmetru, kas ir vienāds arī ar 1 n/mm².
Ietekmējošie faktori
Stiepes izturību ietekmē daudzi faktori, ieskaitot ķīmisko sastāvu, mikrostruktūru, termiskās apstrādes procesu, apstrādes metodi utt materiāli.
Praktiska piemērošana
Stiepes izturība ir ļoti svarīgs parametrs materiālu zinātnes un inženierijas jomā, un to bieži izmanto, lai novērtētu materiālu mehāniskās īpašības. Runājot par strukturālo dizainu, materiālu izvēli, drošības novērtējumu utt., Stiepes izturība ir faktors, kas jāņem vērā. Piemēram, būvniecības inženierijā tērauda stiepes izturība ir svarīgs faktors, lai noteiktu, vai tā var izturēt kravas; Aviācijas un kosmosa laukā vieglo un augstās stiprības materiālu stiepes izturība ir atslēga, lai nodrošinātu gaisa kuģa drošību.
Noguruma spēks:
Metāla nogurums attiecas uz procesu, kurā materiāli un komponenti pakāpeniski rada vietējos pastāvīgus kumulatīvus bojājumus vienā vai vairākās vietās cikliskā stresa vai cikliska celmā, un pēc noteikta ciklu skaita rodas plaisas vai pēkšņi pilnīgi lūzumi.
Funkcijas
Laika pēkšņums: metāla noguruma mazspēja bieži notiek īsā laika posmā bez acīmredzamām pazīmēm.
Apkārtne stāvoklī: Noguruma mazspēja parasti notiek vietējos apgabalos, kur ir koncentrēts stress.
Jutība pret vidi un defektiem: Metāla nogurums ir ļoti jutīgs pret vidi un sīkiem defektiem materiāla iekšpusē, kas var paātrināt noguruma procesu.
Ietekmējošie faktori
Stresa amplitūda: stresa lielums tieši ietekmē metāla noguruma kalpošanas laiku.
Vidējais stresa lielums: jo lielāks vidējais stress, jo īsāks ir metāla noguruma kalpošanas laiks.
Ciklu skaits: jo vairāk reizes metāls atrodas zem cikliskā stresa vai celma, jo nopietnāks ir noguruma bojājumu uzkrāšanās.
Profilaktiskie pasākumi
Optimizējiet materiāla izvēli: atlasiet materiālus ar lielākiem noguruma ierobežojumiem.
Stresa koncentrācijas samazināšana: samaziniet stresa koncentrāciju, izmantojot strukturālo projektēšanu vai apstrādes metodes, piemēram, izmantojot noapaļotas stūra pārejas, palielinot šķērsgriezuma izmērus utt.
Virsmas apstrāde: pulēšana, izsmidzināšana utt. Uz metāla virsmas, lai samazinātu virsmas defektus un uzlabotu noguruma izturību.
Pārbaude un apkope: regulāri pārbaudiet metāla komponentus, lai nekavējoties noteiktu un labotu tādus defektus kā plaisas; Uzturiet detaļas, kurām ir tendence uz nogurumu, piemēram, nolietoto daļu nomaiņu un vāju saites pastiprināšanu.
Metāla nogurums ir parasts metāla mazspējas režīms, ko raksturo pēkšņi, apvidū un jutība pret vidi. Stresa amplitūda, vidējais stresa lielums un ciklu skaits ir galvenie faktori, kas ietekmē metāla nogurumu.
SN līkne: apraksta materiālu noguruma kalpošanas laiku dažādos stresa līmeņos, kur S apzīmē stresu un N apzīmē stresa ciklu skaitu.
Noguruma stiprības koeficienta formula:
(Kf = KA \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)
Kur (KA) ir slodzes koeficients, (KB) ir lieluma koeficients, (KC) ir temperatūras koeficients, (KD) ir virsmas kvalitātes koeficients, un (KE) ir ticamības koeficients.
SN līknes matemātiskā izteiksme:
(\ sigma^m n = c)
Kur (\ sigma) ir stress, n ir stresa ciklu skaits, un M un C ir materiālās konstantes.
Aprēķina darbības
Nosakiet materiālo konstantes:
Nosakiet M un C vērtības, izmantojot eksperimentus vai atsaucoties uz attiecīgo literatūru.
Nosakiet sprieguma koncentrācijas koeficientu: apsveriet faktisko daļu un lielumu, kā arī stresa koncentrāciju, ko izraisa filejas, atslēgas utt. Koncentrācijas koeficients apvienojumā ar detaļas projektēšanas laiku un darba stresa līmeni aprēķina noguruma stiprumu.
2. plastika:
Plastiskums attiecas uz materiāla īpašību, kas, pakļauts ārējam spēkam, rada pastāvīgu deformāciju, nesalaužot, kad ārējais spēks pārsniedz tā elastīgo robežu. Šī deformācija ir neatgriezeniska, un materiāls neatgriezīsies sākotnējā formā, pat ja ārējais spēks tiek noņemts.
Plastiskuma indekss un tā aprēķina formula
Pagarinājums (δ)
Definīcija: pagarinājums ir procentuālais daudzums no kopējās gabarīta sekcijas deformācijas pēc tam, kad paraugs ir stiepes salauzts līdz sākotnējam mērierīces garumam.
Formula: δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Kur L0 ir parauga sākotnējais mērierīces garums;
L1 ir mērierīces garums pēc tam, kad paraugs ir salauzts.
Segmentālā samazināšana (ψ)
Definīcija: Segmentālais samazinājums ir procentuālais daudzums no maksimālā samazinājuma šķērsgriezuma apgabala kakla punktā pēc tam, kad paraugs ir sadalīts sākotnējā šķērsgriezuma zonā.
Formula: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Kur f0 ir parauga sākotnējais šķērsgriezuma laukums;
F1 ir šķērsgriezuma zona kakla punktā pēc parauga salauzšanas.
3. Cietība
Metāla cietība ir mehāniskās īpašības indekss, lai izmērītu metāla materiālu cietību. Tas norāda spēju pretoties deformācijai vietējā tilpumā uz metāla virsmas.
Metāla cietības klasifikācija un attēlojums
Metāla cietībai ir dažādas klasifikācijas un attēlojuma metodes atbilstoši dažādām testa metodēm. Galvenokārt ietilpst šādi:
Brinela cietība (HB):
Pielietojuma darbības joma: parasti tiek izmantots, ja materiāls ir mīkstāks, piemēram, bezkrāsains metāli, tērauds pirms termiskās apstrādes vai pēc atkvēlināšanas.
Pārbaudes princips: Ar noteikta izmēra testa slodzi noteikta diametra rūdīta tērauda bumba vai karbīda bumba tiek iespiesta pārbaudāmā metāla virsmā, un slodze tiek izkrauta pēc noteikta laika, un ievilkuma diametru diametrs Izmēra pārbaudāmās virsmas.
Aprēķina formula: Brinela cietības vērtība ir koeficients, kas iegūts, sadalot slodzi ar ievilkuma sfērisko virsmas laukumu.
Rokvela cietība (HR):
Uzklāšanas apjoms: parasti izmanto materiāliem ar augstāku cietību, piemēram, cietību pēc termiskās apstrādes.
Pārbaudes princips: līdzīgi kā Brinell cietība, bet izmantojot dažādas zondes (dimants) un dažādas aprēķina metodes.
Veidi: Atkarībā no pielietojuma ir HRC (augstas cietības materiāliem), HRA, HRB un citi veidi.
Vickers cietība (HV):
Lietojumprogrammas darbības joma: piemērota mikroskopa analīzei.
Pārbaudes princips: Nospiediet materiāla virsmu ar slodzi, kas mazāka par 120 kg un dimanta kvadrātveida konusa ievilkumu ar virsotnes leņķi 136 °, un sadaliet materiāla ievilkuma bedres virsmas laukumu ar slodzes vērtību, lai iegūtu Vickers cietības vērtību.
Leeb cietība (HL):
Funkcijas: Pārnēsājams cietības testeris, viegli izmērāms.
Pārbaudes princips: izmantojiet atlēcienu, ko rada trieciena bumbiņas galva pēc cietības virsmas ietekmes, un aprēķiniet cietību ar perforatora atsitiena ātruma attiecību 1 mm no parauga virsmas līdz trieciena ātrumam.
Pasta laiks: 25-24. Seps
