Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Metode de determinare proprietăți mecanice metalele se împart în:
- static, când sarcina crește lent și lin (încercări de tracțiune, compresiune, încovoiere, torsiune, duritate);
- dinamică, când sarcina crește la viteză mare (încercări la îndoire la impact);
- ciclic, când sarcina se modifică în mod repetat în mărime și direcție (încercări de oboseală).

Încercarea de tracțiune

La testarea rezistenței la tracțiune, se determină rezistența la tracțiune (σ in), rezistența la curgere (σ t), alungirea relativă (δ) și contracția relativă (ψ). Testele sunt efectuate pe mașini de încercare la tracțiune folosind mostre standard cu o suprafață secţiune transversală Fo si lungimea de lucru (estimata) lo. În urma încercărilor se obține o diagramă de tracțiune (Fig. 1). Axa absciselor indică valoarea deformației, iar axa ordonatelor indică valoarea încărcăturii care se aplică probei.
Rezistența finală (σ in) este sarcina maximă pe care materialul o poate suporta fără distrugere, raportată la aria secțiunii transversale inițiale a probei (Pmax/Fo).

Orez. 1. Diagrama tensiunii

Trebuie remarcat că atunci când este întins, proba se alungește, iar secțiunea sa transversală scade continuu. Efortul adevărat este determinat prin împărțirea sarcinii care acționează la un moment dat la aria pe care o are proba în acel moment. În practica de zi cu zi, tensiunile reale nu sunt determinate, ci tensiunile condiționate sunt utilizate, presupunând că secțiunea transversală Fo a eșantionului rămâne neschimbată.

Limita de curgere (σ t) este sarcina la care are loc deformarea plastică, raportată la aria secțiunii transversale inițiale a probei (Рт/Fo). Cu toate acestea, în timpul încercărilor de tracțiune, majoritatea aliajelor nu au platouri de curgere pe diagrame. Prin urmare, se determină limita de curgere condiționată (σ 0,2) - efortul căruia îi corespunde o deformare plastică de 0,2%. Valoarea selectată de 0,2% caracterizează destul de precis trecerea de la deformațiile elastice la cele plastice.

Caracteristicile materialului includ și limita elastică (σ pr), care înseamnă solicitarea la care deformația plastică atinge o valoare dată. În mod obișnuit, se folosesc valori de deformare reziduală de 0,005; 0,02; 0,05%. Astfel, σ 0,05 = Ppr / Fo (Ppr este sarcina la care alungirea reziduală este de 0,05%).

Limita de proporționalitate σ pc = Ppc / Fo (Ppc este sarcina maximă, sub acțiunea căreia legea lui Hooke este încă îndeplinită).

Plasticitatea este caracterizată prin alungire relativă (δ) și contracție relativă (ψ):

δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%,

unde lk este lungimea finală a probei; lo și Fo sunt lungimea inițială și aria secțiunii transversale a probei; Fk este aria secțiunii transversale la locul rupturii.

Pentru materialele cu plasticitate scăzută, încercările de tracțiune sunt dificile, deoarece distorsiunile minore în timpul instalării probei introduc o eroare semnificativă în determinarea sarcinii de rupere. Astfel de materiale sunt de obicei supuse testării la încovoiere.

Test de duritate

Documente de reglementare:

Duritatea este capacitatea unui material de a rezista la pătrunderea altui corp, mai dur, a unui indentor. Duritatea materialului este determinată de metodele Brinell, Rockwell, Vickers și Shore (Fig. 2).

O	b	V

Orez. 2. Scheme pentru determinarea durității conform Brinell (a), Rockwell (b) și Vickers (c)

Duritatea Brinell a unui metal este indicată prin literele HB și un număr. Pentru a converti numărul durității în sistemul SI, utilizați coeficientul K = 9,8 106, cu care se înmulțește valoarea durității Brinell: HB = HB K, Pa.

Metoda durității Brinell nu este recomandată pentru utilizare pentru oțeluri cu o duritate mai mare de HB 450 și metale neferoase cu o duritate mai mare de 200 HB.

Pentru diverse materiale s-a stabilit o corelație între rezistența finală (în MPa) și numărul de duritate HB: σ în ≈ 3,4 HB - pentru laminat la cald oteluri carbon; σ în ≈ 4,5 HB - pentru aliajele de cupru, σ în ≈ 3,5 HB - pentru aliajele de aluminiu.

Determinarea durității prin metoda Rockwell se realizează prin presarea unui con de diamant sau a unei bile de oțel în metal. Dispozitivul Rockwell are trei scale - A, B, C. Conul de diamant este folosit pentru a testa materiale dure (scara A și C), iar mingea este folosită pentru a testa materiale moi (scara B). În funcție de scară, duritatea este desemnată prin literele HRB, HRC, HRA și este exprimată în unități speciale.

Când se măsoară duritatea folosind metoda Vickers, o piramidă de diamant tetraedrică este presată în suprafața metalică (fiind șlefuită sau lustruită). Această metodă este utilizată pentru a determina duritatea părților subțiri și a straturilor de suprafață subțiri care au duritate mare (de exemplu, după nitrurare). Duritatea Vickers este desemnată HV. Conversia numărului de duritate HV în sistemul SI se realizează în mod similar conversiei numărului de duritate HB.

Când se măsoară duritatea folosind metoda Shore, o minge cu un indentor cade pe eșantion, perpendicular pe suprafața sa, iar duritatea este determinată de înălțimea retragerii mingii și este desemnată HS.

Metoda Kuznetsov-Herbert-Rehbinder - duritatea este determinată de timpul de amortizare al oscilațiilor unui pendul, al cărui suport este metalul studiat.

Test de impact

Rezistența la impact caracterizează capacitatea unui material de a rezista la sarcini dinamice și tendința rezultată la rupere fragilă. Pentru testarea la impact se fac mostre speciale cu crestătură, care sunt apoi distruse pe un șofer cu impact pendular (Fig. 3). Folosind cântarul pendul pentru piloți, se determină munca K cheltuită la distrugere și se calculează principala caracteristică obținută în urma acestor încercări - rezistența la impact. Este determinată de raportul dintre activitatea de distrugere a probei și aria secțiunii transversale a acesteia și se măsoară în MJ/m2.

Pentru a desemna rezistența la impact, se folosesc literele KS și se adaugă o a treia, care indică tipul de tăiere pe eșantion: U, V, T. Notația KCU înseamnă rezistența la impact a unei probe cu o crestătură în formă de U, KCV - cu o crestătură în formă de V și KCT - cu o fisură, creată la baza tăieturii. Lucrarea de distrugere a unei probe în timpul încercărilor de impact conține două componente: munca de inițiere a fisurii (Az) și munca de propagare a fisurii (Ar).

Determinarea rezistenței la impact este deosebit de importantă pentru metalele care funcționează la temperaturi scăzute și prezintă o tendință de fragilitate la rece, adică o scădere a rezistenței la impact pe măsură ce temperatura de funcționare scade.

Orez. 3. Schema unui pilot de pilon pendul și eșantion de impact

La efectuarea încercărilor de impact asupra probelor crestate la temperaturi scăzute se determină pragul de fragilitate la rece, care caracterizează efectul scăderii temperaturii asupra tendinței materialului de rupere fragilă. În timpul tranziției de la fractură ductilă la fragilă, se observă o scădere bruscă a rezistenței la impact în domeniul de temperatură, care se numește pragul de temperatură al fragilității la rece. În acest caz, structura fracturii se schimbă de la mată fibroasă (fractură ductilă) la strălucitoare cristalină (fractură fragilă). Pragul de fragilitate la rece este desemnat de intervalul de temperatură (tv. – txr.) sau de o temperatură t50, la care se observă 50% din componenta fibroasă în ruperea probei sau valoarea rezistenței la impact este redusă la jumătate.

Adecvarea unui material pentru funcționarea la o anumită temperatură este judecată de rezerva de temperatură a vâscozității, care este determinată de diferența dintre temperatura de funcționare și temperatura de tranziție a fragilității la rece și cu cât este mai mare, cu atât materialul este mai fiabil.

Test de oboseală

Oboseala este procesul de acumulare treptată a deteriorarii unui material sub influența repetată tensiuni alternative, care duc la formarea de fisuri și distrugere. Oboseala metalică este cauzată de concentrarea tensiunilor în volumele sale individuale (în locurile de acumulare de incluziuni nemetalice și gazoase, defecte structurale). Capacitatea unui metal de a rezista la oboseală se numește rezistență.

Încercările de oboseală se efectuează pe mașini pentru îndoirea repetată-alternantă a unui eșantion rotativ, fixate la unul sau ambele capete, sau pe mașini pentru testarea întindere-comprimare sau pentru torsiune repetată-alternativă. În urma testelor se determină limita de anduranță, care caracterizează rezistența materialului la oboseală.

Limita de oboseală este solicitarea maximă sub care defecțiunea prin oboseală nu are loc după un număr de bază de cicluri de încărcare.

Limita de anduranță este notată cu σ R, unde R este coeficientul de asimetrie a ciclului.

Pentru a determina limita de anduranță, sunt testate cel puțin zece probe. Fiecare eșantion este testat la o singură solicitare până la defecțiune sau la un număr de bază de cicluri. Numărul de bază de cicluri trebuie să fie de cel puțin 107 încărcări (pentru oțel) și 108 (pentru metale neferoase).

O caracteristică importantă a rezistenței structurale este supraviețuirea la încărcare ciclică, care este înțeleasă ca durata de funcționare a unei piese din momentul inițierii primei fisuri macroscopice de oboseală de 0,5...1 mm în dimensiune până la distrugerea finală. Supraviețuirea este de o importanță deosebită pentru fiabilitatea operațională a produselor, a căror funcționare fără probleme este menținută prin detectarea și prevenirea timpurie. dezvoltare ulterioară crăpături de oboseală.

32272 0

Încercarea de tracțiune

Încercarea de tracțiune este o metodă de testare a materialelor relativ simplă de înțeles și explicat și este probabil cea mai des folosită metodă. În acest test, o probă de material este întinsă de-a lungul axei longitudinale folosind dispozitivul de întindere al mașinii de testare (Fig. 1.7.4). Testul se efectuează la o viteză constantă (adică la o rată constantă la care proba este întinsă) și sarcina este măsurată folosind o celulă de sarcină. În același timp, se măsoară alungirea corespunzătoare sarcinii aplicate. Alungirea poate fi măsurată în mai multe moduri, inclusiv de-a lungul traseului unei traverse în mișcare sau prin atașarea unui extensometru la material la valori de deformare foarte mici.

Orez. 1.7.4. Schema de testare a unei probe pentru a determina rezistența la tracțiune

Tensiunea și deformarea corespunzătoare pot fi calculate folosind formulele de mai sus. Din aceste date, se poate construi o curbă efort-deformare, iar din această curbă pot fi determinate o serie de proprietăți. Exemple tipice de curbe efort-deformare pentru unele materiale sunt prezentate în Fig. 1 .7.5.

Orez. 1.7.5. Tipul curbelor efort-deformare pentru materiale diverse tipuri. Curbele nu la scară

Un exemplu de material ductil sau ductil este oțelul moale, pentru care graficul efort-deformare arată: o regiune de elasticitate liniară, un punct de curgere clar definit și un grad ridicat de ductilitate a materialului. Și, dimpotrivă, pe un grafic ca acesta material dur, la fel ca gipsul, este vizibilă doar o regiune liniară de elasticitate, iar apoi defectarea are loc fără semne de deformare plastică.

Multe materiale plastice, cum ar fi metacrilatul de polimetil, sunt, de asemenea, materiale rigide, dar sunt mai puțin casante decât gipsul. Comportamentul elastomerului, așa cum este exemplificat de materialul de amprentă din silicon, este foarte neobișnuit în comparație cu alte materiale. Rezultă că pe graficul efort-deformare nu există nicio regiune de elasticitate liniară, iar regiunea de recuperare elastică a elastomerului este foarte extinsă. Alungirea sa este mult mai mare decât, de exemplu, oțel sau gips. Elastomerul este de natură elastică și, ca și cauciucul, revine la dimensiunile inițiale imediat după îndepărtarea tensiunii. În plus, cauciucul are o rezistență la tracțiune extrem de scăzută.

Gât în ​​încercarea de tracțiune

În timpul deformării elastice se observă o ușoară creștere a volumului materialului datorită faptului că distanța dintre atomii care alcătuiesc corpul solid se prelungește la întindere. Cu toate acestea, în timpul deformării plastice, astfel de modificări de volum nu sunt observate. Cu o astfel de deformare, o creștere a lungimii materialului poate duce la o scădere a ariei secțiunii transversale a acestuia. Aceasta, la rândul său, va duce la apariția unei regiuni localizate de material, care este prezentată în Fig. 1.7.6. Această zonă de reducere a secțiunii transversale a probei se numește gât. Acest fenomen este adesea observat la întinderea materialelor cu vâscozitate mare (materiale plastice).

Orez. 1.7.6. Formarea unui „gât” la întinderea unui material plastic

Rezultatele încercărilor de tracțiune pot fi foarte utile atunci când se creează noi structuri, deoarece pentru a prezice comportamentul unei structuri sub sarcină este necesară cunoașterea parametrilor de deformare elastică a materialului.

Tensiunea maximă pe care o poate rezista un material în siguranță este determinată de limita sa de curgere. În consecință, sarcina maximă pe care o poate suporta materialul depinde de limita de curgere, deși ar fi prudent să se includă un anumit factor de siguranță în calcule.

Dacă în proces Fabricarea produselor include operatii precum laminare, trefilare sau presare, este necesar sa se cunoasca cantitatea de deformare plastica la care materialul o poate suporta fara distrugere. Dacă materialul are o ductilitate mare, atunci i se poate da forma dorită, dar dacă ductilitatea materialului este scăzută, atunci crearea unei forme prin aplicarea unei sarcini va fi imposibilă.

Test de compresie

Testele de tracțiune sunt dificil de efectuat, mai ales dacă materialul este casant - în astfel de cazuri există o mare dispersie de rezultate. O metodă alternativă de evaluare a rezistenței unui material este un test de compresie, care este mai ușor de efectuat dacă materialul este fragil, deoarece va exista mai puține variații în rezultate. Un alt motiv pentru care probele fragile ar trebui testate la compresie este faptul că aceste materiale sunt utilizate în medii în care sunt aplicate sarcini de compresiune.

În fig. 1.7.7 prezintă schematic testul de compresie. Deoarece proba este ținută prin frecare în punctele de contact cu plăcile suport ale aparatului de testare, există o creștere a ariei secțiunii transversale în mijlocul probei și, în același timp, materialul capătă o formă de butoi. Acest efect de barling are ca rezultat un model de distribuție a tensiunilor foarte complex în material (prezentat și în Figura 1.7.7). Este foarte greu de analizat un astfel de model. Acest lucru face dificilă interpretarea rezultatelor testului de compresie.

Orez. 1.7.7. Distribuția tensiunilor de tracțiune și forfecare într-o probă atunci când se determină rezistența la compresiune a unui material

Un test de compromis este măsurarea așa-numitei rezistențe diametrale, în care un disc din materialul testat este supus unei sarcini de compresiune. Ca urmare a aplicării acestei sarcini pe disc, într-o direcție perpendiculară pe direcția de aplicare a sarcinii de compresiune, apar tensiuni de tracțiune, care sunt prezentate schematic în Fig. 1.7.8.

Orez. 1.7.8. Schema de testare a unui eșantion pentru a determina rezistența diametrală la tracțiune a unui material

Efortul de tracțiune, a, se calculează folosind formula:

unde P este sarcina, D este diametrul discului, T este grosimea discului. Această metodă este utilizată de obicei pentru testarea materialelor dentare fragile, deoarece este simplă și produce rezultate mai reproductibile decât testele de tracțiune.

Test de duritate

Test de duritate- aceasta este o măsurare a rezistenței suprafeței unui material la influența unei scule încorporate sau presate în suprafață (indenters) sau a unei scule de tăiere. Se efectuează un test de duritate pentru a determina rezistența la zgâriere sau la abraziune a unui material. În plus, există o relație aproximativă între duritatea materialului și rezistența la tracțiune.

Pentru testare, se folosește un indentor sub forma unei bile (pentru testarea durității Brinell), o piramidă (pentru testarea durității Vickers sau Knupp) sau un con (pentru testarea durității Rockwell). Desigur, duritatea indentorului în sine trebuie să fie mai mare decât duritatea materialului testat. Proba este presată în suprafața materialului pentru anumită perioadă timp, iar pe suprafața materialului rămâne o amprentă a unei mingi, piramide sau con (Fig. 1.7.9).

Orez. 1.7.9 Vedere a amprentei indentorului pe suprafața probei pt diverse tipuri teste de duritate

Dimensiunea imprimării rezultate va depinde de duritatea materialului testat. Dimensiunile amprentei pot fi măsurate și valoarea empirică a numărului de duritate poate fi calculată din acestea. Alegerea metodei de testare a durității depinde într-o oarecare măsură de natura materialului care trebuie testat.

Test de impact este o evaluare a rezistenței unui material la aplicarea instantanee a sarcinii. Un eșantion standard sub forma unui fascicul crestat este supus la o sarcină de impuls creată de un driver de piloți cu pendul. O reprezentare schematică a testului de impact este prezentată în Fig. 1.7.10.

Orez. 1.7.10. Poziția probei la determinarea rezistenței la impact Charlie. Un pendul cu un percutor care cade de la o anumită înălțime

Pilotul pendulului este eliberat de la o anumită înălțime, lovește și distruge proba, care este montată pe suporturi paralele. O parte din energia pendulului este folosită pentru a sparge proba. Dacă se cunosc înălțimea inițială la care a fost amplasat pendulul și înălțimea la care s-a ridicat după distrugerea probei, atunci nu va fi dificil să se calculeze diferența de energie. Această diferență este o măsură a cantității de energie care a fost absorbită de probă, provocând distrugerea acesteia. Deși rezultatele acestui test sunt empirice, acesta poate fi utilizat pentru a evalua rezistența la impact a unui număr de materiale. Prezența crestăturilor pe probă face condițiile de testare foarte dure și este, de asemenea, un indicator al sensibilității materialului la prezența crestăturilor pe suprafața sa.

Test de rezistență la oboseală

În multe situații practice, materialele sunt supuse la sarcini variabile mai des decât sarcinile statice discutate mai sus. Acumularea treptată a unor cantități mici de deformare plastică rezultată din expunerea la un ciclu de solicitări alternante este cunoscută sub numele de oboseală materială.

Oboseala poate cauza cedarea materialului la solicitări mult sub limita de curgere. Pentru a testa rezistența la oboseală, mostrele de material sunt supuse unor sarcini ciclice într-un anumit interval. În fiecare caz, se calculează numărul de cicluri necesare pentru distrugerea probelor.

Mărimea tensiunii este exprimată grafic ca o dependență logaritmică de numărul corespunzător de cicluri de stres necesare pentru a distruge proba. Curba tensiune în funcție de numărul de cicluri (curba H - H) este prezentată în Fig. 1.7.11.

Există două forme de comportament material. Pentru unele materiale, pe măsură ce numărul ciclurilor de încărcare crește, solicitările pe care materialul le poate suporta scad. Cu toate acestea, pentru alte materiale există un nivel de stres, numit limită de anduranță, sub care materialul poate fi supus unui număr nedefinit de cicluri de încărcare fără a provoca defectarea acestuia.

Rezistența la oboseală este determinată în mare măsură de caracteristicile suprafeței materialului. Îmbunătățirea calității tratamentului de suprafață sau crearea unor tensiuni de compresiune pe suprafață prin mijloace mecanice, termice sau metode chimice, duce la o creștere a curbei de oboseală N-Ch.

În plus, natura curbei H - H este clar influențată de mediul în care are loc experimentul. De exemplu, în medii corozive rezistența la oboseală a unui material este redusă.

Semnificație clinică

În unele cazuri, un material poate fi suficient de puternic pentru a rezista la stres în timpul utilizării orale inițiale, dar acest lucru nu înseamnă că va fi capabil să reziste la același stres mai târziu în serviciul clinic.

Test de fluaj

Dacă un material este sub sarcină pentru o perioadă lungă de timp, atunci sub influența unei solicitări constante se poate deforma continuu, chiar dacă amploarea tensiunilor care acționează asupra acestuia este semnificativ mai mică decât limita elastică. Această deformare a materialului, în funcție de timpul în care se află sub sarcină, se numește fluaj, ceea ce duce în cele din urmă la distrugerea materialului. În special, înțelegerea acestui fenomen este importantă dacă materialul este utilizat la temperaturi peste jumătate din punctul de topire sau punctul de înmuiere, așa cum este cazul, de exemplu, cu unele faze de amalgam sau multe materiale plastice. La temperaturi cu 40 - 50% sub punctul de topire absolut al materialului, fluajul este neglijabil.

În fig. Figura 1.7.12 prezintă o curbă tipică de fluaj. Se poate distinge în 4 etape de deformare:

Alungirea initiala rezultata din aplicarea unei sarcini;

Fluaj de tranziție sau primar, care se străduiește să crească continuă;

Stare de echilibru (fluaj secundar);

Flux terțiar.

Orez. 1.7.12. Curba de fluaj, în care patru etape de fluaj pot fi distinse în condiții de testare pe termen lung la temperaturi ridicate

Semnificație clinică

Proprietățile mecanice ale materialelor pot fi determinate în limite largi. Acest lucru permite comparații între diferite materiale dentare, deși implicațiile clinice ale acestor teste rămân subiectul multor dezbateri.

Fundamentele științei materialelor dentare
Richard van Noort

Testarea mecanică a metalelor este determinarea proprietăților mecanice ale aliajelor metalice (metale pe scurt), capacitatea acestora de a rezista la diferite tipuri de sarcini în anumite limite. În funcție de natura efectului asupra metalului, sarcinile și, în consecință, testele sunt împărțite în statice (tensionare, compresie, încovoiere, torsiune), dinamice (impact - rezistență la impact, duritate), oboseală (încărcare ciclică repetată), lungă -termen (expunerea la medii atmosferice, creep, relaxare) si special. Dintre varietatea de teste, principalele sunt la tracțiune, duritate, impact, încovoiere și altele.

La testarea metalelor pentru rezistența la tracțiune, se folosesc mostre standardizate și mașini speciale. În timpul încercării, pe măsură ce forța crește, toate modificările care apar cu proba de metal sunt înregistrate sub forma unei diagrame (Fig. 2.5) cu coordonatele: sarcina de-a lungul axei ordonatelor și alungirea de-a lungul axei absciselor. Cu ajutorul diagramei se determină limita de proporționalitate apt, limita de curgere la, forța maximă - rezistență temporară aD și rupere. Limita de proporționalitate este cea mai mare solicitare (raportul forței față de aria secțiunii transversale a probei), până la care se menține proporționalitatea directă între efort și deformare, atunci când proba este deformată elastic proporțional cu sarcina, adică. Pe măsură ce sarcina crește, alungirea crește cu aceeași cantitate. Daca se indeparteaza sarcina, lungimea probei va reveni la cea initiala sau va creste usor (cu 0,03... 0,001%), determinand limita elastica.

Limita de curgere este tensiunea la care proba se deformează (se alungește) fără o creștere vizibilă a sarcinii de tracțiune (zona orizontală din diagramă). Dacă sarcina este îndepărtată, lungimea probei practic nu va scădea. Odată cu o creștere suplimentară a sarcinii pe eșantion, se creează o solicitare care corespunde celei mai mari sarcini de întindere premergătoare ruperii probei, numită rezistență la tracțiune ab (rezistență la tracțiune). În plus, alungirea probei crește, se formează un gât, de-a lungul căruia proba se rupe.

Diagrama de tensiune face posibilă aprecierea capacității unui metal de a se deforma (întinde) fără a se rupe, adică își caracterizează proprietățile plastice, care pot fi exprimate și prin alungirea și îngustarea relativă a probei în momentul ruperii (ambele parametri sunt exprimați în procente).

Alungirea relativă este raportul dintre creșterea lungimii probei în momentul înainte de rupere și lungimea sa inițială. Contracția relativă este raportul dintre reducerea zonei secțiunii transversale a gâtului specimenului la locul rupturii sale față de zona secțiunii transversale inițiale a specimenului.

Test de duritate - o modalitate simplă și rapidă de a testa rezistența material metalic(denumit în continuare metal) în condiții complexe de solicitare. În producție, cele mai utilizate metode sunt Brinell, Rockwell, Vickers și altele.

Straturile de suprafață ale metalului testat nu trebuie să aibă defecte de suprafață (fisuri, zgârieturi etc.).

Ținând cont de duritatea așteptată a probei de testare din experiență, se folosesc bile de diferite diametre (2,5, 5 și 10 mm) și sarcini de 0,6...30 kN (62,5...3.000 kgf). În practică, tabelele sunt folosite pentru a converti diametrul indentării la numărul de duritate HB. Această metodă de determinare a durității are o serie de dezavantaje: amprenta mingii deteriorează suprafața produsului;

timpul de măsurare a durității este relativ lung; este imposibil să se măsoare duritatea produselor proporțională cu duritatea mingii (bila este deformată); Este dificil de măsurat duritatea produselor subțiri și mici (se deformează). În desene și documentația tehnică, duritatea Brinell este desemnată HB.

La determinarea durității prin metoda Rockwell, se utilizează un dispozitiv în care un indentor - un vârf dur 6 (Fig. 2.6) sub influența unei sarcini pătrunde pe suprafața metalului testat, și nu diametrul, ci adâncimea se măsoară indentarea. Aparatul este de tip desktop, are un indicator 8 cu trei scale - A. B, C pentru citirea durității, respectiv, în intervalele 20... 50; 25... 100; 20 ... 70 de unități la scară. Unitatea de unitate de duritate este considerată valoarea corespunzătoare mișcării axiale a indentorului cu 2 μm. Când se lucrează cu scalele A și C, vârful este un con de diamant cu un unghi de 120° la vârf sau un con de carbură. Conul de diamant este folosit pentru testare aliaje dure

, și un con de carbură - pentru piese de scopuri necritice cu o duritate de 20...50 de unități.
Orez. 2.6. Tester de duritate Rockwell:

I - maner de deblocare a sarcinii; 2 - sarcina; 3 - volanta; 4 - șurub de ridicare; 5 - masa; 6 - vârful dispozitivului; 7 - proba de metal testat; 8 - indicator Când lucrați cu scara B, indentatorul este o bilă mică de oțel cu un diametru de 1,588 mm (1/16 inch). Scara B este destinată măsurării durității metalelor relativ moi, deoarece cu o duritate semnificativă bila este deformată și pătrunde slab în material, la o adâncime mai mică de 0,06 mm. Când se folosește o scală C, vârful este un con de diamant în acest caz, dispozitivul măsoară duritatea pieselor întărite. ÎN conditiile de productie

Când se lucrează la un dispozitiv Rockwell, o probă din metalul de testat 7 este plasată pe masa 5 și, folosind volantul 3, șurubul de ridicare 4 și sarcina 2 creează forța necesară pe vârful 6, înregistrând mișcarea acestuia pe indicator. scara 8. Apoi, prin rotirea mânerului 7, se îndepărtează forța de pe metalul de testat și se determină valoarea durității pe scara (indicator) de duritate.

Metoda Vickers este o metodă de determinare a durității unui material prin presarea unui vârf de diamant (indentor) în produsul testat, având forma unei piramide tetraedrice regulate cu un unghi diedric la vârf de 136°.

Duritatea Vickers HV este raportul dintre sarcina pe indentor și aria suprafeței piramidale a indentării. Selectarea sarcinii de presare

50... 1000 N (5... 100 kgf) depinde de duritatea și grosimea probei testate.

Alte metode de testare a durității metalelor sunt cunoscute, de exemplu, folosind dispozitivul Shore și indentarea dinamică a unei bile. În cazurile în care duritatea unei piese întărite sau întărite și șlefuită trebuie determinată fără a lăsa nicio urmă de măsurare, se utilizează dispozitivul Shore, al cărui principiu de funcționare se bazează pe recul elastic - înălțimea reculului unui percutor ușor. (percutor) cădere pe suprafața corpului de testare cu o anumită înălțime.

Duritatea pe dispozitivul Shore este evaluată în unități convenționale proporționale cu înălțimea de retragere a percutorului cu vârf de diamant. Estimarea este aproximativă, deoarece, de exemplu, gradul de elasticitate al unei plăci subțiri și al unei părți masive de grosime mare cu aceeași duritate va fi diferit. Dar, deoarece dispozitivul lui Shore este portabil, este convenabil de utilizat pentru a testa duritatea pieselor mari. Pentru determinarea aproximativă a durității produselor foarte mari (de exemplu, un arbore

În plus față de testerele de duritate considerate, în producție sunt utilizate testere de duritate electronice portabile universale TEMP-2, TEMP-Z, destinate măsurării durității materiale diferite(oțel, cupru, aluminiu, cauciuc etc.) și produse realizate din acestea (conducte, șine, angrenaje, piese turnate, forjate etc.) folosind cântare Brinell (HB), Rockwell (HRC), Shore (HSD) și Vickers (HV).

Orez. 2.7. Dispozitiv manual Poldi pentru determinarea durității:
1 - ciocan; 2- atacant; 3 - clip; 4- placa de referinta; 5 - piesa in curs de verificare; 6 - minge; 7 - primăvară; -- -directie
efort pe percutor

Principiul de funcționare al testerelor de duritate este dinamic, bazat pe determinarea raportului dintre viteza de impact și retragerea percutorului 6 (Fig. 2.8) (bile 7 cu diametrul de 3 mm), care este convertită de unitatea electronică 1 în un număr de trei cifre de duritate condiționată, afișat pe indicatorul cu cristale lichide (LC) 2 (de exemplu, 462). Pe baza numărului măsurat de duritate condiționată, folosind tabelele de conversie, se găsesc numerele de duritate corespunzătoare scalelor de duritate cunoscute.

Orez. 2.8. Tester electronic portabil de duritate TEMP-Z:
1 - unitate electronică; 2 - indicator LCD; 3 - împingător; 4 - buton de eliberare; 5 - senzor; 6 - baterist; 7 - minge; 8 - inel de sprijin; 9 - suprafața testată a produsului

Pentru a măsura duritatea prin această metodă, dispozitivul este pregătit după cum urmează. Folosind un împingător 3 situat pe unitatea electronică 1, bila 7 situată în senzorul 5 este împinsă în clema de prindere și, în același timp, butonul de eliberare 4 situat în partea superioară a senzorului 5 este fixat apoi strâns apăsat cu inelul de sprijin 8 pe suprafața de testare 9 a produsului și butonul de eliberare este apăsat 4. După impactul percutorului 6 cu suprafața de testare a produsului, rezultatul va apărea pe indicatorul LCD sub formă de. un număr de trei cifre de duritate condiționată.

Valoarea finală a durității condiționate măsurate este media aritmetică a cinci măsurători. O dată pe an, se efectuează verificarea periodică a dispozitivului, folosind măsuri standard de duritate nu mai mici decât cea de-a doua categorie a scalelor de duritate corespunzătoare (Brinell, Rockwell, Shore și Vickers), cu respectarea condițiilor standardizate. Folosind aceste instrumente, pe lângă duritate, este posibil să se determine rezistența la tracțiune (rezistența la tracțiune) și rezistența la curgere.

Alături de testerele de duritate, fișierele calibrate sunt utilizate în producție pentru a determina duritatea unui material. Cu ajutorul lor, duritatea pieselor din oțel este controlată în cazurile în care nu există un tester de duritate sau când aria de măsurare este foarte mică sau locul este inaccesibil pentru indentatorul dispozitivului, precum și atunci când produsul are dimensiuni foarte semnificative .

Pile tarate sunt pile cu o duritate cunoscuta, din otel U10 sunt triunghiulare, patrate si rotunde cu o anumita crestatura; Aderența crestăturii pilei la metalul controlat este determinată de prezența urmelor de zgârieturi pe partea controlată fără a zdrobi vârfurile dinților de pe pilă. În timpul funcționării, claritatea dinților pilei trebuie verificată periodic pentru aderarea la probele de control (inele). Pilele sunt fabricate în două grupe de duritate, respectiv, pentru a controla limitele inferioare și superioare ale durității produsului. Inelele de control (plăci) fac tipuri cu o duritate de 57...59; 59...61 și 61...63 HRC pentru verificarea pilelor calibrate, a căror duritate corespunde limitelor de duritate ale probelor de control. Test de impact (îndoire la impact)

este una dintre cele mai importante caracteristici ale rezistenței (dinamice) a metalelor. De asemenea, este deosebit de important să testați produsele care funcționează sub șoc și sarcini alternative și la temperaturi scăzute. În acest caz, un metal care se rupe cu ușurință la impact fără deformare plastică vizibilă se numește fragil, iar un metal care se rupe la impact după o deformare plastică semnificativă se numește ductil. S-a stabilit că un metal care funcționează bine atunci când este testat în condiții statice este distrus la încărcare la impact, deoarece nu are rezistență la impact.
Pentru a testa rezistența la impact (rezistența materialului la sarcinile de impact), se folosește un tester de impact cu pendul Charpy. (Fig. 2.9), pe care distrug- mena, care este o bară de oțel dreptunghiulară cu o tăietură unilaterală în formă de U sau V în mijloc. Pendulul șanțului lovește proba de la o anumită înălțime pe partea opusă tăierii, distrugând-o. În acest caz, se determină munca efectuată de pendul înainte de impact și după impact, luând în considerare masa acestuia și înălțimile căderii H și ridicării h după distrugerea probei. Diferența de lucru este atribuită ariei secțiunii transversale a eșantionului. Coeficientul obtinut prin divizare caracterizeaza rezistenta la impact a metalului: cu cat vascozitatea este mai mica, cu atat materialul este mai fragil.

Testele de încovoiere se efectuează pe materiale fragile (oțel călit, fontă), care eșuează fără deformare plastică vizibilă. Deoarece nu este posibil să se determine momentul începerii distrugerii, încovoierea este judecată după raportul dintre momentul încovoietor și deformarea corespunzătoare. În plus, se efectuează un test de torsiune pentru a determina limitele de proporționalitate, elasticitate, fluiditate și alte caracteristici ale materialului din care sunt realizate piesele critice (arbori cotit, biele) care funcționează la sarcini de torsiune mari.

Orez. 2.9. Driver de pilon Charpy cu pendul:
1 - pendul; 2 - proba; H, h - înălțimi de cădere și ridicare a pendulului ---- - traiectoria pendulului;

Pe lângă cele discutate, se efectuează și alte teste ale metalelor, de exemplu, pentru oboseală, fluaj și rezistență pe termen lung.

Fluaj (fluaj) este o creștere lentă a deformării plastice a unui material sub influența unei sarcini pe termen lung la o anumită temperatură, mai mică decât sarcina care creează deformare reziduală (adică mai mică decât limita de curgere a materialului piesei la o anumită temperatură). temperatură). În acest caz, deformarea plastică poate atinge o astfel de valoare care modifică forma și dimensiunile produsului și duce la distrugerea acestuia. Aproape toate materialele structurale sunt supuse fluajului, dar pentru fontă și oțel este semnificativ atunci când sunt încălzite peste 300 °C și crește odată cu creșterea temperaturii. Pentru metale cu puncte de topire scăzute (plumb, aluminiu) și materiale polimerice(cauciuc, cauciuc, materiale plastice) se observă fluaj la temperatura camerei. Metalul este testat pentru fluaj într-o instalație specială în care proba la o anumită temperatură este încărcată cu o sarcină de masă constantă pentru o lungă perioadă de timp (de exemplu, 10 mii de ore). În același timp, cantitatea de deformare este măsurată periodic cu instrumente precise. Odată cu creșterea sarcinii și creșterea temperaturii probei, gradul de deformare a acesteia crește. Limita de fluaj este un stres care în 100 de mii de ore determină o alungire a probei la o anumită temperatură de cel mult 1%. Rezistența pe termen lung este rezistența unui material care a fost într-o stare de fluaj de mult timp. Limita de rezistență pe termen lung este stresul care duce la distrugerea probei la o anumită temperatură în anumit timp, corespunzator conditiilor de functionare ale produselor.

Testarea materialelor este necesară pentru a crea mașini fiabile care pot perioadă lungă de timp munca fara avarii si accidente in conditii extrem de grele. Acestea sunt elice de avioane și elicoptere, rotoare de turbine, piese de rachete, conducte de abur, cazane de abur și alte echipamente.

Pentru dispozitivele care funcționează în alte condiții, sunt efectuate teste specifice pentru a confirma fiabilitatea și performanța lor ridicată.

Metalele se caracterizează prin ductilitate ridicată, conductivitate termică și electrică. Au un luciu metalic caracteristic.

Aproximativ 80 de elemente din tabelul periodic al D.I. au proprietăți ale metalelor. Mendeleev. Pentru metale, precum și pentru aliaje metalice, în special cele structurale, mare valoare au proprietăți mecanice, dintre care principalele sunt rezistența, ductilitatea, duritatea și tenacitatea.

Sub influenta sarcina externă Tensiunea și deformarea apar într-un solid. raportat la aria secțiunii transversale inițiale a probei.

Deformare - aceasta este o schimbare a formei și dimensiunii unui corp solid sub influența forțelor externe sau ca urmare a proceselor fizice care au loc în corp în timpul transformărilor de fază, contracției etc. Deformarea poate fi elastic(dispare după ce sarcina este îndepărtată) și plastic(rămâne după ce sarcina este îndepărtată). Cu o sarcină din ce în ce mai mare, deformarea elastică, de regulă, se transformă în plastic, apoi proba se prăbușește.

În funcție de metoda de aplicare a sarcinii, metodele de testare a proprietăților mecanice ale metalelor, aliajelor și altor materiale sunt împărțite în statice, dinamice și alternante.

Puterea – capacitatea metalelor de a rezista la deformare sau distrugere sub sarcini statice, dinamice sau alternante. Rezistența metalelor la sarcini statice este testată la tracțiune, compresie, încovoiere și torsiune. Testarea la tracțiune este obligatorie. Rezistența la sarcini dinamice se evaluează prin rezistența specifică la impact, iar la sarcini alternative - prin rezistența la oboseală.

Pentru a determina rezistența, elasticitatea și ductilitatea, metalele sub formă de probe rotunde sau plate sunt testate pentru tensiune statică. Testele sunt efectuate pe mașini de încercare la tracțiune. În urma încercărilor se obține o diagramă de tracțiune (Fig. 3.1) . Axa de abscisă a acestei diagrame arată valorile deformarii, iar axa ordonatelor arată valorile tensiunii aplicate probei.

Graficul arată că oricât de mică este solicitarea aplicată, aceasta provoacă deformare, iar deformațiile inițiale sunt întotdeauna elastice, iar magnitudinea lor este direct dependentă de efort. Pe curba prezentată în diagramă (Fig. 3.1), deformarea elastică este caracterizată de linie OA si continuarea ei.

Orez. 3.1. Curba de deformare

Deasupra punctului O proporționalitatea dintre stres și deformare este încălcată. Tensiunea cauzează nu numai deformare elastică, ci și reziduală, plastică. Valoarea sa este egală cu segmentul orizontal de la linia întreruptă la curba continuă.

În timpul deformării elastice sub influența unei forțe externe, distanța dintre atomi din rețeaua cristalină se modifică. Îndepărtarea încărcăturii elimină motivul care a provocat modificarea distanței interatomice, atomii revin la locurile inițiale și deformarea dispare.

Deformarea plastică este un proces complet diferit, mult mai complex. În timpul deformării plastice, o parte a cristalului se mișcă față de alta. Dacă sarcina este îndepărtată, partea deplasată a cristalului nu se va întoarce la locația inițială; deformarea va persista. Aceste schimbări sunt evidențiate de examinarea microstructurală. În plus, deformarea plastică este însoțită de zdrobirea blocurilor de mozaic în interiorul boabelor, iar la grade semnificative de deformare, se observă și o schimbare vizibilă a formei boabelor și a amplasării acestora în spațiu, iar între boabe apar goluri (pori). (uneori în interiorul boabelor).

Dependență reprezentată OAV(vezi Fig. 3.1) între tensiunea aplicată extern ( σ ) și deformarea relativă cauzată de aceasta ( ε ) caracterizează proprietăţile mecanice ale metalelor.

· panta dreaptă OA spectacole duritatea metalului, sau o caracteristică a modului în care o sarcină aplicată din exterior modifică distanțele interatomice, care, într-o primă aproximare, caracterizează forțele de atracție interatomică;

· tangenta unghiului de înclinare a dreptei OA proporțional cu modulul elastic (E), care este numeric egal cu câtul efortului împărțit la deformarea elastică relativă:

tensiune, care se numește limita de proporționalitate ( σ pc), corespunde momentului de apariție a deformării plastice. Cu cât metoda de măsurare a deformării este mai precisă, cu atât punctul se află mai jos O;

· în măsurătorile tehnice o caracteristică numită puterea de curgere (σ 0,2). Aceasta este o solicitare care provoacă o deformare reziduală egală cu 0,2% din lungimea sau altă dimensiune a probei sau a produsului;

tensiune maxima ( σ c) corespunde tensiunii maxime realizate în timpul tensiunii și se numește rezistență temporară sau rezistență la tracțiune .

O altă caracteristică a materialului este cantitatea de deformare plastică care precede fractura și este definită ca o modificare relativă a lungimii (sau a secțiunii transversale) - așa-numita alungirea relativă (δ ) sau îngustare relativă (ψ ), ele caracterizează plasticitatea metalului. Zona sub curbă OAV proporțional cu munca care trebuie cheltuită pentru distrugerea metalului. Acest indicator, determinat în diverse moduri(în principal prin lovirea unui exemplar tăiat), caracterizează viscozitate metal

Când o probă este întinsă până la punctul de rupere, relațiile dintre forța aplicată și alungirea probei sunt înregistrate grafic (Fig. 3.2), rezultând așa-numitele diagrame de deformare.

Orez. 3.2. Diagrama "forță (tensiune) - alungire"

Deformarea probei atunci când aliajul este încărcat este mai întâi macroelastică, iar apoi treptat și în granule diferite sub sarcini inegale se transformă în plastic, având loc prin forfecare prin mecanismul de dislocare. Acumularea de dislocări ca urmare a deformării duce la întărirea metalului, dar atunci când densitatea lor este semnificativă, în special în zone individuale, apar centre de distrugere, ducând în cele din urmă la distrugerea completă a probei în ansamblu.

Rezistența la tracțiune se evaluează prin următoarele caracteristici:

1) rezistența la tracțiune;

2) limita de proporționalitate;

3) limita de curgere;

4) limita elastica;

5) modulul elastic;

6) limita de curgere;

7) alungirea relativă;

8) alungire uniformă relativă;

9) îngustare relativă după ruptură.

Rezistență la tracțiune (rezistență la tracțiune sau rezistență la tracțiune) σ în, este tensiunea corespunzătoare sarcinii celei mai mari R Vînainte de distrugerea probei:

σ în = P în /F 0,

Această caracteristică este obligatorie pentru metale.

Limită de proporționalitate (σ pc) – aceasta este tensiunea condiționată R pc, la care începe abaterea de la dependența proporțională a punții dintre deformare și sarcină. Este egal cu:

σ pc = P pc /F 0.

Valori σ pc se măsoară în kgf/mm 2 sau în MPa .

Rezistenta la curgere (σ t) este tensiunea ( R T) în care proba se deformează (curge) fără o creștere vizibilă a sarcinii. Calculat prin formula:

σ t = R T / F 0 .

Limită elastică (σ 0,05) este solicitarea la care alungirea reziduală atinge 0,05% din lungimea secțiunii părții de lucru a probei, egală cu baza extensometrului. Limită elastică σ 0,05 se calculează folosind formula:

σ 0,05 = P 0,05 /F 0 .

Modulul de elasticitate (E) – raportul dintre creșterea tensiunii și creșterea corespunzătoare a alungirii în limitele deformației elastice. Este egal cu:

E = Pl 0 /l medie F 0 ,

Unde ∆Р– creșterea sarcinii; l 0– lungimea estimată inițială a eșantionului; m-am căsătorit– increment mediu de alungire; F 0 – aria secțiunii transversale inițiale.

Rezistenta la curgere (condiţional) – efort la care alungirea reziduală atinge 0,2% din lungimea secțiunii de probă pe partea sa de lucru, a cărei alungire se ia în considerare la determinarea caracteristicii specificate.

σ 0,2 = P 0,2 /F 0 .

Limita de curgere condiționată este determinată numai dacă nu există un platou de curgere pe diagrama de tracțiune.

Elongaţie (dupa despartire) – una dintre caracteristicile plasticității materialelor, egală cu raportul creșterii lungimii calculate a probei după distrugere ( eu să) la lungimea efectivă inițială ( l 0) în procente:

Alungire uniformă relativă (δ р)– raportul dintre creșterea lungimii secțiunilor din partea de lucru a probei după rupere și lungimea înainte de testare, exprimat în procente.

Îngustare relativă după ruptură (ψ ), precum și alungirea relativă, este o caracteristică a plasticității materialului. Definit ca raportul de diferență F 0 și minim ( F la) aria secțiunii transversale a probei după distrugerea în zona secțiunii transversale inițiale ( F 0), exprimat ca procent:

Elasticitate – proprietatea metalelor de a-și restabili forma anterioară după îndepărtarea forțelor externe care provoacă deformare. Elasticitatea este proprietatea opusă plasticității.

Foarte des, pentru a determina rezistența, se folosește o metodă simplă, nedistructivă, simplificată - măsurarea durității.

Sub duritate materialul este înțeles ca rezistență la pătrunderea unui corp străin în el, adică, de fapt, duritatea caracterizează și rezistența la deformare. Există multe metode pentru determinarea durității. Cel mai comun este metoda Brinell (Fig. 3.3, a), când corpul de încercare este supus forței R o minge cu un diametru de D. Numărul durității Brinell (HH) este sarcina ( R), împărțit la aria suprafeței sferice a imprimării (diametrul d).

Orez. 3.3. Test de duritate:

a – după Brinell; b – conform lui Rockwell; c – conform lui Vickers

La măsurarea durității metoda Vickers (Fig. 3.3, b) piramida de diamant este presată înăuntru. Măsurând diagonala imprimării ( d), judecați duritatea (HV) materialului.

La măsurarea durității metoda Rockwell (Fig. 3.3, c) indentatorul este un con de diamant (uneori o bilă mică de oțel). Numărul durității este inversul adâncimii de adâncime ( h). Există trei scale: A, B, C (Tabelul 3.1).

Metodele la scară Brinell și Rockwell B sunt utilizate pentru materiale moi, metoda Rockwell la scara C pentru materiale dure și metoda Rockwell la scara A și metoda Vickers pentru straturi subțiri (foi). Metodele descrise pentru măsurarea durității caracterizează duritatea medie a aliajului. Pentru a determina duritatea componentelor structurale individuale ale aliajului, este necesar să se localizeze brusc deformarea, să se apasă piramida de diamant într-un anumit loc, aflată pe o secțiune subțire la o mărire de 100 - 400 de ori sub o sarcină foarte mică. (de la 1 la 100 gf), urmată de măsurarea diagonalei indentării la microscop. Caracteristica rezultată ( N) se numește microduritate , și caracterizează duritatea unei anumite componente structurale.

Tabelul 3.1 Condiții de testare la măsurarea durității folosind metoda Rockwell

Valoarea HB se măsoară în kgf/mm 2 (în acest caz, unitățile nu sunt adesea indicate) sau în SI - în MPa (1 kgf/mm 2 = 10 MPa).

Viscozitate – capacitatea metalelor de a rezista la sarcini de impact. Vâscozitatea este proprietatea opusă a fragilității. În timpul funcționării, multe piese suferă nu numai sarcini statice, ci sunt supuse și sarcinilor de șoc (dinamice). De exemplu, astfel de sarcini sunt experimentate de roțile locomotivelor și ale vagoanelor la îmbinările șinelor.

Principalul tip de teste dinamice este încărcarea la impact a probelor crestate în condiții de încovoiere. Încărcarea dinamică cu impact se efectuează pe șoferele cu impact cu pendul (Fig. 3.4), precum și cu o sarcină în cădere. În acest caz, se determină munca depusă pentru deformarea și distrugerea probei.

În mod obișnuit, în aceste teste, se determină munca specifică cheltuită pentru deformarea și distrugerea probei. Se calculează folosind formula:

KS =K/ S 0 ,

Unde KS– munca specifica; LA– munca totala de deformare si distrugere a probei, J; S 0– secțiunea transversală a probei la locul inciziei, m 2 sau cm 2.

Orez. 3.4. Testarea impactului folosind un tester de impact cu pendul

Lățimea tuturor tipurilor de eșantioane este măsurată înainte de testare. Înălțimea probelor cu o crestătură în formă de U și V este măsurată înainte de testare și cu o crestătură în formă de T după testare. În consecință, munca specifică de deformare a ruperii este notă cu KCU, KCV și KST.

Fragilitate metalele la temperaturi scăzute se numesc fragilitate la rece . Valoarea rezistenței la impact este semnificativ mai mică decât la temperatura camerei.

O altă caracteristică a proprietăților mecanice ale materialelor este rezistenta la oboseala. Unele părți (arbori, biele, arcuri, arcuri, șine etc.) în timpul funcționării suferă sarcini care se modifică în mărime sau simultan în mărime și direcție (semn). Sub influența unor astfel de sarcini alternative (vibrații), metalul pare să obosească, rezistența sa scade și piesa este distrusă. Acest fenomen se numește obosit metal, iar fracturile rezultate sunt oboseala. Pentru astfel de detalii trebuie să știți limita de rezistenta, aceste. magnitudinea tensiunii maxime pe care o poate suporta un metal fără distrugere pentru un anumit număr de modificări de sarcină (cicluri) ( N).

Rezistenta la uzura - rezistența metalelor la uzură din cauza proceselor de frecare. Aceasta este o caracteristică importantă, de exemplu, pentru materialele de contact și, în special, pentru firul de contact și elementele colectoare de curent ale colectorului de curent de transport electrificat. Uzura constă în separarea particulelor individuale de suprafața de frecare și este determinată de modificări ale dimensiunilor geometrice sau ale masei piesei.

Rezistența la oboseală și rezistența la uzură oferă cea mai completă imagine a durabilității pieselor din structuri, iar tenacitatea caracterizează fiabilitatea acestor piese.

Proprietățile mecanice caracterizează rezistența unui metal la deformare și distrugere sub influența forțelor mecanice (sarcină).

Principalele proprietăți mecanice includ:

Rezistenţă
- plasticitate
- rezistenta la impact
- duritate

Rezistenţă– aceasta este capacitatea unui metal de a nu se prăbuși sub influența forțelor mecanice (sarcină).

Plastic este capacitatea unui metal de a-și schimba forma (deformarea) sub influența forțelor mecanice (sarcină) fără distrugere.

Determină capacitatea unui metal de a rezista forțelor mecanice de impact (dinamice) (sarcini de șoc).

Duritate este capacitatea unui metal de a rezista la pătrunderea altor materiale mai dure în el.

Tipuri și condiții de încercare mecanică a metalelor

Pentru a determina proprietățile mecanice, se efectuează următoarele tipuri de teste:

Încercări de tracțiune;
- încercări de încovoiere statică;
- teste de incovoiere la impact;
- masurarea duritatii.

Condițiile pentru testarea probelor includ: temperatura, tipul și natura aplicării sarcinii probelor.

Temperatura de testare:

Normal (+20°C);
- scăzută (sub +20°C, temperatură 0...-60°C);
- ridicat (peste +20°C, temperatura +100...+1200°C).

Tipul sarcinilor:

întinderea
comprimare
îndoi
torsiune
felie

Caracterul aplicării sarcinii:

Sarcina creste lent si lin sau ramane constanta - teste statice;
- sarcina se aplica la viteze mari; sarcina de soc - teste dinamice;
- sarcina variabila multipla repetata; modificări ale sarcinii în mărime sau în mărime și direcție (tensiune și compresie) - încercări de anduranță.

Probe de încercare mecanică

Testele mecanice sunt efectuate pe probe standard. Forma si dimensiunile probelor se stabilesc in functie de tipul de incercare.

Pentru încercări mecanice pentru tensiune folosiți cilindric standard ( secțiune rotundă) și probe plate (secțiune transversală dreptunghiulară). Pentru probele cilindrice se iau ca principale probe cu diametrul dо=10 mm, scurt lо=5×do = 50 mm si lung lо=10×do = 100 mm.

Probele plate au o grosime egală cu grosimea foii, iar lățimea este setată la 10, 15, 20 sau 30 mm.

Probă plată fără capete pentru prinderi de tracțiune

Eșantion plat cu capete

Proprietăți mecanice determinate prin încercări statice

Static sunt teste în care sarcina aplicată probei crește încet și fără probleme.

În încercările de întindere statică se determină următoarele caracteristici mecanice de bază ale metalului:

Limita de curgere (σ t);
- rezistenta la tractiune sau rezistenta temporara (σ in);
- alungirea relativă (δ);
- îngustare relativă (ψ).

este tensiunea la care proba se deformează fără o creștere vizibilă a sarcinii de tracțiune.

este solicitarea la sarcina maximă care precede defectarea probei.

este raportul dintre creșterea lungimii probei după distrugere și lungimea inițială înainte de testare.

este raportul dintre reducerea ariei secțiunii transversale a probei după distrugere și aria sa inițială înainte de testare.

În încercarea de tracțiune statică, fierul și alte metale plastice au un platou de randament atunci când proba este alungită sub o sarcină constantă Pm.

La sarcina maximă Pmax, într-o zonă a probei apare o îngustare a secțiunii transversale, așa-numitul „gât”. Distrugerea probei începe în gât. Deoarece secțiunea transversală a probei scade, distrugerea probei are loc la o sarcină mai mică decât cea maximă. În timpul încercării, dispozitivele desenează o diagramă de tracțiune din care se determină sarcinile. După testare, probele distruse sunt puse împreună și se măsoară lungimea și diametrul final al gâtului. Din aceste date se calculează rezistența și ductilitatea.

Testare de impact mecanic

Testele dinamice sunt teste în care rata de deformare este semnificativ mai mare decât în ​​testele statice.

Testele dinamice de îndoire la impact dezvăluie tendința unui metal de a suferi fracturi fragile. Metoda se bazează pe distrugerea unui eșantion cu o crestătură (concentrator de stres) cu o lovitură de pilon cu pendul.

Standardul oferă mostre cu trei tipuri de crestături:

Probă în formă de U cu raza R = 1 mm (metoda KCU);

Probă în formă de V cu raza R = 0,25 mm (metoda KCV);

proba I – formată cu o fisură de oboseală (metoda KST).

Rezistența la impact este înțeleasă ca lucrul de impact legat de aria secțiunii transversale inițiale a probei la locația concentratorului.

După testare, munca de impact necesară distrugerii probei este determinată cu ajutorul cântarelor pendulare. Aria secțiunii transversale a probei este determinată înainte de eșec.

DETERMINAREA DURIȚII METALELOR

Duritatea este proprietatea unui metal de a rezista la deformarea plastică în stratul de suprafață atunci când o bilă, un con sau o piramidă este indentată. Măsurarea durității este simplă și rapidă de efectuat și se realizează fără distrugerea produsului. Trei metode pentru determinarea durității sunt utilizate pe scară largă:

duritatea Brinell (unitatea de duritate este desemnată HB);
- Duritatea Rockwell (unitatea de duritate este desemnată HR);
- Duritatea Vickers (unitatea de duritate este desemnată HV).

Determinarea durității Brinell constă în presarea unei bile de oțel cu diametrul D = 10 mm în eșantion (produs) sub influența unei sarcini și măsurarea diametrului indentării d după îndepărtarea sarcinii.

Duritatea Brinell este desemnată prin cifre și litere HB, de exemplu, 180 HB. Cu cât diametrul imprimării este mai mic, cu atât duritatea este mai mare. Cu cât duritatea este mai mare, cu atât rezistența metalului este mai mare și o ductilitate mai mică. Cu cât metalul este mai moale, cu atât sarcina dispozitivului este mai mică. Deci, atunci când se determină duritatea oțelului și a fontei, sarcina este considerată a fi de 3000 N, pentru nichel, cupru și aluminiu - 1000 N, pentru plumb și cositor - 250 N.

Determinarea durității Rockwell constă în presarea unui vârf cu un con de diamant (scara A și C) sau a unei bile de oțel cu diametrul de 1,6 mm (scara B) în proba de testat (produs) sub acțiunea unui preliminar aplicat succesiv (Po) și principalele (P) și în adâncimea de penetrare a vârfului de măsurare (h). Duritatea Rockwell este indicată de cifrele și literele HR care indică scara. De exemplu, 60 HRC (duritate 60 pe scara C).

Determinarea durității Vickers constă în presarea unui vârf de diamant în formă de piramidă tetraedică obișnuită în eșantion (produs) sub influența unei sarcini și măsurarea diagonalei adânciturii d rămase după îndepărtarea sarcinii. Metoda este utilizată pentru a determina duritatea părților subțiri și a straturilor subțiri de suprafață cu duritate mare. Duritatea Vickers este desemnată prin cifre și litere HV, de exemplu, 200 HV.

Teste de încovoiere statică

Testele tehnologice pentru îndoirea statică sunt utilizate pentru a determina capacitatea unui metal de a accepta o îndoire dată ca formă și dimensiune. Teste similare sunt efectuate pe îmbinările sudate.

Încercările de îndoire se efectuează pe mostre din tablă și metal profilat (tijă, pătrat, unghi, canal etc.). Pentru tablă, lățimea eșantionului (b) este considerată egală cu dublul grosimii (2 t), dar nu mai mică de 10 mm. Raza dornului este indicată în specificațiile tehnice.

Există trei tipuri de îndoire:

Îndoiți-vă la un anumit unghi;
- îndoiți în jurul dornului până când părțile laterale sunt paralele;
- îndoiți până când părțile laterale se ating (aplatizare).

Absența fisurilor, rupturii, delaminărilor sau fracturilor în probă este un semn că proba a trecut testul.