(pevnosť, elasticita, plasticita, viskozita), ako aj ďalšie vlastnosti, sú východiskovými údajmi pri navrhovaní a tvorbe rôznych strojov, mechanizmov a konštrukcií.
Metódy určovania mechanických vlastností kovov sú rozdelené do nasledujúcich skupín:
· statické, keď sa zaťaženie pomaly a plynulo zvyšuje (ťah, tlak, ohyb, krútenie, skúšky tvrdosti);
· dynamický, keď sa zaťaženie zvyšuje pri vysokej rýchlosti (skúšky nárazom na ohyb);
cyklický, keď sa zaťaženie mnohokrát mení (únavový test);
· technologické - na posúdenie správania sa kovu pri tlakovej úprave (ohýbanie, ohýbanie, skúšky vytláčaním).
Skúšky ťahom(GOST 1497-84) sa vykonávajú na štandardných vzorkách okrúhleho alebo obdĺžnikového prierezu. Pri naťahovaní pôsobením postupne sa zvyšujúceho zaťaženia sa vzorka deformuje až do prasknutia. Pri skúšaní vzorky sa zhotovuje ťahový diagram (obr. 1.36, A), ktorým sa stanovuje vzťah medzi silou P pôsobiacou na vzorku a ňou spôsobenou deformáciou Δl (Δl je absolútne predĺženie).
Ryža. 1.36. Diagram ťahu nízkouhlíkovej ocele ( A) a vzťah medzi stresom a predĺžením ( b)
Viskozita (vnútorné trenie) je schopnosť kovu absorbovať energiu vonkajších síl počas plastickej deformácie a lomu (určená veľkosťou tangenciálnej sily aplikovanej na jednotku plochy kovovej vrstvy vystavenej šmyku).
Plastové— schopnosť pevných látok nevratne sa deformovať pod vplyvom vonkajších síl.
Skúška ťahom určuje:
· σ in - medza pevnosti, MN/m 2 (kg/mm2):
0 je počiatočná plocha prierezu vzorky;· σ pts – limit proporcionality, MN/m 2 (kg/mm2):
Kde P pc - zaťaženie zodpovedajúce limitu proporcionality;
· σ pr - medza pružnosti, MN/m 2 (kg/mm 2):
Kde R pr - zaťaženie zodpovedajúce limitu pružnosti (pri σ pr zvyšková deformácia zodpovedá 0,05-0,005% počiatočnej dĺžky);
· σ T- medza výťažnosti, MN/m2 (kg/mm2):
Kde R t je zaťaženie zodpovedajúce medze klzu, N;
· δ – relatívne predĺženie, %:
Kde l 0—dĺžka vzorky pred prasknutím, m; l 1—dĺžka vzorky po pretrhnutí, m;
· ψ — relatívne zúženie, %:
Kde F 0 — plocha prierezu pred pretrhnutím, m2; F- plocha prierezu po pretrhnutí, m2.
Skúšky tvrdosti
Tvrdosť- ide o odolnosť materiálu voči vniknutiu iného, pevnejšieho telesa do neho. Zo všetkých typov mechanického skúšania je najbežnejšie stanovenie tvrdosti.
Brinellove testy(GOST 9012-83) sa vykonávajú zatlačením oceľovej guľôčky do kovu. V dôsledku toho sa na povrchu kovu vytvorí guľový odtlačok (obr. 1.37, A).
Tvrdosť podľa Brinella sa určuje podľa vzorca:
— priemer gule, m; d— priemer odtlačku, m.Čím je kov tvrdší, tým je plocha tlače menšia.
Priemer gule a záťaž sa nastavujú v závislosti od testovaného kovu, jeho tvrdosti a hrúbky. Pri testovaní ocele a liatiny si vyberte D= 10 mm a P= 30 kN (3000 kgf), pri testovaní medi a jej zliatin D= 10 mm a P= 10 kN (1000 kgf) a pri testovaní veľmi mäkkých kovov (hliník, babbit atď.) D= 10 mm a P= 2,5 kN (250 kgf). Pri testovaní vzoriek s hrúbkou menšou ako 6 mm sa vyberajú guľôčky s menším priemerom - 5 a 2,5 mm. V praxi používajú tabuľku na prepočet plochy tlače na číslo tvrdosti.
Rockwellove testy(GOST 9013-83). Vykonávajú sa lisovaním diamantového kužeľa (α = 120°) alebo oceľovej gule ( D= 1,588 mm alebo 1/16", Obr. 1.37, b). Prístroj Rockwell má tri stupnice – B, C a A. Diamantový kužeľ sa používa na testovanie tvrdých materiálov (stupnice C a A), gulička na testovanie mäkkých materiálov (stupnica B). Kužeľ a guľa sú vtlačené dvoma po sebe nasledujúcimi zaťaženiami: predbežné R 0 a celkom R:
R = R 0 + R 1 ,
0 = 100 N (10 kgf). Hlavné zaťaženie je 900 N (90 kgf) pre váhu B; 1400 N (140 kgf) pre stupnicu C a 500 N (50 kgf) pre stupnicu A.Ryža. 1.37. Schéma stanovenia tvrdosti: A- podľa Brinella; b- podľa Rockwella; V- podľa Vickersa
Tvrdosť podľa Rockwella sa meria v ľubovoľných jednotkách. Za jednotku tvrdosti sa považuje hodnota, ktorá zodpovedá axiálnemu pohybu hrotu na vzdialenosť 0,002 mm.
Tvrdosť podľa Rockwella sa vypočíta takto:
HR = 100 - e(stupnice A a C); HR = 130 - e(stupnica B).
Veľkosť e určený podľa vzorca:
Kde h— hĺbka prieniku hrotu do kovu pod vplyvom celkového zaťaženia R (R =R 0 + R 1); h 0 - hĺbka prieniku hrotu pri predpätí R 0 .
V závislosti od stupnice sa určuje tvrdosť podľa Rockwella HRB, HRC, HRA.
Vickersove testy(GOST 2999-83). Metóda je založená na vtlačení štvorstenného diamantového ihlanu (α = 136°) do skúšobného povrchu (brúseného alebo aj lešteného) (obr. 1.37, Obr. V). Metóda sa používa na stanovenie tvrdosti tenkých častí a tenkých povrchových vrstiev s vysokou tvrdosťou.
Tvrdosť podľa Vickersa:
— aritmetický priemer dvoch uhlopriečok odtlačku meraný po odstránení zaťaženia, m.Číslo tvrdosti podľa Vickersa sa určuje pomocou špeciálnych tabuliek pozdĺž uhlopriečky tlače d. Pri meraní tvrdosti sa používa zaťaženie 10 až 500 N.
Mikrotvrdosť(GOST 9450-84). Princíp stanovenia mikrotvrdosti je rovnaký ako princíp podľa Vickersa, podľa vzťahu:
Metóda sa používa na stanovenie mikrotvrdosti výrobkov malých rozmerov a jednotlivých komponentov zliatin. Prístroj na meranie mikrotvrdosti je diamantový pyramídový vtlačovací mechanizmus a metalografický mikroskop. Vzorky na meranie musia byť pripravené tak starostlivo ako mikrorezy.
Nárazový test
Na testovanie nárazom sa vyrobia špeciálne vzorky so zárezom, ktoré sa následne zničia na kyvadlovom rázovom unášači (obr. 1.39). Celková energetická rezerva kyvadla sa vynaloží na zničenie vzorky a na zdvihnutie kyvadla po jeho zničení. Ak teda od celkovej energetickej rezervy kyvadla odpočítame časť, ktorá sa po zničení vzorky vynaloží na zdvihnutie (vzlet), dostaneme dielo skazy vzorky:
K = P(h 1 - h 2)
K = Рl(cos β - cos α), J (kg m),
de P— hmotnosť kyvadla, N (kg); h 1 — výška zdvihu ťažiska kyvadla pred nárazom, m; h 2 je výška vzletu kyvadla po náraze, m; l— dĺžka kyvadla, m; α, β sú uhly elevácie kyvadla pred a po zničení vzorky.
Ryža. 1.39. Nárazový test: 1 - kyvadlo; 2 - kyvadlový nôž; 3 - podporuje
Nárazová sila, t. j. práca vynaložená na deštrukciu vzorky a súvisiaca s prierezom vzorky v mieste zárezu, sa určuje podľa vzorca:
MJ/m 2 (kg m/cm 2),
Kde F- plocha prierezu v mieste rezu vzorky, m2 (cm2).
Na určenie KC použite špeciálne tabuľky, v ktorých je veľkosť nárazovej práce určená pre každý uhol β K. V čom F\u003d 0,8 10 -4 m 2.
Na označenie sily nárazu sa pridáva tretie písmeno označujúce typ rezu na vzorke: U, V, T. Záznam KCU znamená rázovú pevnosť vzorky s U- tvarovaný strih, KCV- S V-tvarovaný strih, a KST- s trhlinou (obr. 1.40).
Ryža. 1,40. Typy rezov na vzorkách na testovanie rázovej húževnatosti:
A — U- tvarovaný strih ( KCU); b — V- tvarovaný strih ( KCV); V- rez s prasklinou ( KST)
Skúška únavy(GOST 2860-84). Deštrukcia kovu pod vplyvom opakovaného alebo striedavého namáhania sa nazýva únava kovu. Pri lomu kovu únavou na vzduchu pozostáva lom z dvoch zón: prvá zóna má hladký zábrus (únavová zóna), druhá je zóna lomu, v krehkých kovoch má hrubokryštalickú štruktúru, a vo viskóznych kovoch má vláknitú štruktúru.
Pri skúšaní na únavu sa určuje medza únavy (únosnosti), t.j. najväčšie namáhanie, ktoré kov (vzorka) vydrží bez deštrukcie po daný počet cyklov. Najbežnejšou metódou únavovej skúšky je skúška rotačným ohybom (obrázok 1.41).
Ryža. 1.41. Nastavenie testu rotačného ohybu:
1
- vzorka; ohybový moment
Používajú sa nasledujúce hlavné typy technologických skúšok (vzoriek).
Ohybový test(obr. 1.42) v studenom a horúcom stave - určiť schopnosť kovu vydržať daný ohyb; rozmery vzorky - dĺžka l = 5A+ 150 mm, šírka b = 2A(ale nie menej ako 10 mm), kde A- hrúbka materiálu.
Ryža. 1.42. Technologická skúška ohybom: A— vzorka pred testovaním; b- ohnúť sa do určitého uhla; V- ohýbajte sa, kým nie sú strany rovnobežné; G- ohnite, kým sa strany nedotknú
Ohybový test zahŕňa hodnotenie schopnosti kovu odolávať opakovanému ohýbaniu a používa sa na drôty a prúty s priemerom 0,8–7 mm z pásového a plechového materiálu do hrúbky 55 mm. Vzorky sa ohýbajú striedavo doprava a doľava o 90° rovnomernou rýchlosťou asi 60 ohybov za minútu, kým sa vzorka nezničí.
Skúška extrúzie(obr. 1.43) - určiť schopnosť kovu lisovať za studena a ťahať tenký plech. Pozostáva z lisovania listu materiálu razníkom, vloženého medzi matricu a svorku. Charakteristickým znakom plasticity kovu je hĺbka vytlačenia otvoru, ktorá zodpovedá vzhľadu prvej trhliny.
Ryža. 1.43. Skúška extrúzie: 1 - list; h- miera schopnosti materiálu kresliť
Skúška navíjania drôtu s priemerom d ≤ 6 mm. Skúška pozostáva z navinutia 5-6 tesne priliehajúcich závitov pozdĺž špirálovej línie na valec daného priemeru. Vykonáva sa iba v studenom stave. Drôt po zvinutí by nemal byť poškodený.
Iskrová skúška používa sa, keď je potrebné určiť triedu ocele pri absencii špeciálneho vybavenia a označenia.
Medzi hlavné mechanické vlastnosti patrí pevnosť, ťažnosť, tvrdosť, rázová húževnatosť a elasticita. Väčšina ukazovateľov mechanických vlastností sa určuje experimentálne naťahovaním štandardných vzoriek na testovacích strojoch.
Pevnosť- schopnosť kovu odolávať deštrukcii pri pôsobení vonkajších síl naň.
Plastové- schopnosť kovu nevratne meniť svoj tvar a veľkosť vplyvom vonkajších a vnútorných síl bez deštrukcie.
Tvrdosť- schopnosť kovu odolávať prieniku tvrdšieho telesa do neho. Tvrdosť sa určuje pomocou tvrdomerov vložením kalenej oceľovej guľôčky do kovu (na prístroji podľa Brinella) alebo zavedením diamantovej pyramídy do dobre pripraveného povrchu vzorky (na prístroji Rockwell). Čím menšia je veľkosť vtlačenia, tým väčšia je tvrdosť testovaného kovu. Napríklad uhlíková oceľ má pred kalením tvrdosť 100. . . 150 HB (Brinell) a po vytvrdnutí - 500. . . 600 NV.
Sila nárazu- schopnosť kovu odolávať nárazovým zaťaženiam. Toto množstvo, označené KS(J/cm 2 alebo kgf m/cm), určený pomerom mechanickej práce A, vynaložené na zničenie vzorky počas nárazového ohýbania na plochu prierezu vzorky .
Elasticita- schopnosť kovu obnoviť svoj tvar a objem po ukončení pôsobenia vonkajších síl. Táto veličina je charakterizovaná modulom pružnosti E(MPa alebo kgf/mm 2), čo sa rovná pomeru napätia a to elastická deformácia ním spôsobená. Ocele a zliatiny na výrobu pružín a listových pružín musia mať vysokú elasticitu.
Mechanické vlastnosti kovov
Mechanickými vlastnosťami sa rozumejú vlastnosti, ktoré určujú správanie sa kovu (alebo iného materiálu) pod vplyvom aplikovaných vonkajších mechanických síl. Mechanické vlastnosti zvyčajne zahŕňajú odolnosť kovu (zliatiny) voči deformácii (pevnosť) a odolnosť voči lomu (ťažnosť, húževnatosť a schopnosť kovu nezrútiť sa v prítomnosti trhlín).
Výsledkom mechanických skúšok sú číselné hodnoty mechanických vlastností, t.j. hodnoty napätia alebo deformácie, pri ktorých dochádza k zmenám fyzikálnych a mechanických stavov materiálu.
Oceňovanie majetku
Pri hodnotení mechanických vlastností kovových materiálov sa rozlišuje niekoľko skupín kritérií.
- Kritériá určené bez ohľadu na konštrukčné prvky a povahu služby produktov. Tieto kritériá sa zisťujú štandardnými skúškami hladkých vzoriek na ťah, tlak, ohyb, tvrdosť (statické skúšky) alebo rázový ohyb vzoriek s vrubom (dynamické skúšky).
- Pevnosť a plastické vlastnosti zisťované pri statických skúškach na hladkých vzorkách sú síce dôležité (sú zahrnuté vo výpočtových vzorcoch), ale v mnohých prípadoch necharakterizujú pevnosť týchto materiálov v reálnych prevádzkových podmienkach strojných častí a konštrukcií. Môžu byť použité len pre obmedzený počet výrobkov jednoduchého tvaru pracujúcich pri podmienkach statického zaťaženia pri teplotách blízkych normálu.
- Kritériá hodnotenia konštrukčnej pevnosti materiálu, ktoré najviac korelujú s úžitkovými vlastnosťami tohto výrobku a charakterizujú výkon materiálu v prevádzkových podmienkach.
Konštrukčná pevnosť kovov
Kritériá konštrukčnej pevnosti pre kovové materiály možno rozdeliť do dvoch skupín:
- kritériá, ktoré určujú spoľahlivosť kovových materiálov voči náhlym poruchám (lomová húževnatosť, práca absorbovaná pri šírení trhlín, životnosť atď.). Tieto techniky využívajúce základné princípy lomovej mechaniky sú založené na statickom alebo dynamickom testovaní vzoriek s ostrými trhlinami, ktoré sa vyskytujú v skutočných strojných častiach a konštrukciách v prevádzkových podmienkach (rezy, priechodné otvory, nekovové inklúzie, mikrodutiny atď.). ). Trhliny a mikrodiskontinuity výrazne menia správanie kovu pri zaťažení, pretože sú koncentrátormi napätia;
- kritériá, ktoré určujú trvanlivosť výrobkov (odolnosť proti únave, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti korózii atď.).
Kritériá hodnotenia
Kritériá na posúdenie pevnosti konštrukcie ako celku (konštrukčná pevnosť), stanovené počas skúšobných, plnohodnotných a prevádzkových skúšok. Počas týchto skúšok sa odhaľuje vplyv na pevnosť a trvanlivosť konštrukcie takých faktorov, ako je rozloženie a veľkosť zvyškových napätí, chyby vo výrobnej technológii a dizajne kovových výrobkov atď.
Na riešenie praktických problémov metalurgie je potrebné určiť štandardné mechanické vlastnosti a kritériá konštrukčnej pevnosti.
Mechanickými vlastnosťami sa rozumejú vlastnosti, ktoré určujú správanie sa kovu (alebo iného materiálu) pod vplyvom aplikovaných vonkajších mechanických síl. Mechanické vlastnosti zvyčajne zahŕňajú odolnosť kovu (zliatiny) voči deformácii (pevnosť) a odolnosť voči lomu (ťažnosť, húževnatosť a schopnosť kovu nezrútiť sa v prítomnosti trhlín).
Výsledkom mechanických skúšok sú číselné hodnoty mechanických vlastností, t.j. hodnoty napätia alebo deformácie, pri ktorých dochádza k zmenám fyzikálnych a mechanických stavov materiálu.
Pri hodnotení mechanických vlastností kovových materiálov sa rozlišuje niekoľko skupín kritérií.
1. Kritériá určené bez ohľadu na konštrukčné prvky a povahu služby produktov. Tieto kritériá sa zisťujú štandardnými skúškami na ťah, tlak, ohyb, tvrdosť (statické skúšky) alebo vrubové rázové skúšky (dynamické skúšky) na hladkých vzorkách.
Pevnosť a plastické vlastnosti zisťované pri statických skúškach na hladkých vzorkách sú síce dôležité (sú zahrnuté vo výpočtových vzorcoch), ale v mnohých prípadoch necharakterizujú pevnosť týchto materiálov v reálnych prevádzkových podmienkach strojných častí a konštrukcií. Môžu byť použité len pre obmedzený počet výrobkov jednoduchého tvaru pracujúcich pri podmienkach statického zaťaženia pri teplotách blízkych normálu.
2. Kritériá hodnotenia konštrukčnej pevnosti materiálu, ktoré sú v najväčšej korelácii s úžitkovými vlastnosťami daného výrobku a charakterizujú vlastnosti materiálu v prevádzkových podmienkach.
Kritériá konštrukčnej pevnosti pre kovové materiály možno rozdeliť do dvoch skupín:
a) kritériá, ktoré určujú spoľahlivosť kovových materiálov proti náhlemu zničeniu (lomová húževnatosť, práca absorbovaná pri šírení trhlín, životnosť atď.). Tieto techniky využívajúce základné princípy lomovej mechaniky sú založené na statických alebo dynamických skúškach vzoriek s ostrými trhlinami, ktoré sa vyskytujú v reálnych strojných častiach a konštrukciách v prevádzkových podmienkach (zárezy, priechodné otvory, nekovové inklúzie, mikrodutiny atď.). ). Trhliny a mikro-diskontinuity výrazne menia správanie kovu pri zaťažení, pretože sú koncentrátormi napätia;
b) kritériá, ktoré určujú trvanlivosť výrobkov (odolnosť proti únave, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti korózii atď.).
3. Kritériá na posúdenie pevnosti konštrukcie ako celku (konštrukčná pevnosť), stanovené počas skúšobných testov, skúšok v plnom rozsahu a prevádzkových skúšok. Tieto testy odhaľujú vplyv na pevnosť a trvanlivosť konštrukcie takých faktorov, ako je rozloženie a veľkosť zvyškových napätí, chyby vo výrobnej technológii a dizajne kovových výrobkov atď.
Na riešenie praktických problémov metalurgie je potrebné určiť štandardné mechanické vlastnosti a kritériá konštrukčnej pevnosti.
Mechanické skúšanie kovov je zisťovanie mechanických vlastností kovových zliatin (skrátene kovov), ich schopnosti odolávať rôznym druhom zaťaženia v určitých medziach. Podľa povahy účinku na kov sa zaťaženia, a teda aj skúšky delia na statické (ťah, tlak, ohyb, krútenie), dynamické (rázová húževnatosť, tvrdosť), únavové (opakované cyklické zaťaženie), dlhé -termín (vystavenie atmosférickému prostrediu, plazenie, relaxácia) a špeciálne. Z rôznych skúšok sú hlavnými skúškami ťah, tvrdosť, náraz, ohyb a niektoré ďalšie.
Pri skúšaní kovov na pevnosť v ťahu sa používajú štandardizované vzorky a špeciálne stroje. Počas testovania, keď sa sila zvyšuje, sa všetky zmeny vyskytujúce sa na kovovej vzorke zaznamenávajú vo forme diagramu (obr. 2.5) so súradnicami: zaťaženie pozdĺž osi y a predĺženie pozdĺž osi x. Pomocou diagramu sa určí medza proporcionality apt, medza klzu pri, maximálna sila - dočasná odolnosť aD a prietrž. Hranica úmernosti je najväčšie napätie (pomer sily k ploche prierezu vzorky), do ktorého je zachovaná priama úmernosť medzi napätím a deformáciou, keď sa vzorka elasticky deformuje úmerne zaťaženiu, t.j. Keď sa zaťaženie zvyšuje, predĺženie sa zvyšuje o rovnakú hodnotu. Ak sa záťaž odstráni, dĺžka vzorky sa vráti na pôvodnú alebo sa mierne zvýši (o 0,03... 0,001 %), čím sa určí medza pružnosti.
Medza klzu je napätie, pri ktorom sa vzorka deformuje (predlžuje) bez citeľného zvýšenia ťahového zaťaženia (horizontálna plocha v diagrame). Ak sa záťaž odstráni, dĺžka vzorky sa prakticky nezníži. Pri ďalšom zvyšovaní zaťaženia vzorky vzniká napätie, ktoré zodpovedá najvyššiemu zaťaženiu v ťahu predchádzajúcemu porušeniu vzorky, nazývané pevnosť v ťahu ab (pevnosť v ťahu). Ďalej sa predĺženie vzorky zväčšuje, vytvára sa hrdlo, pozdĺž ktorého sa vzorka láme.
Diagram napätia umožňuje posúdiť schopnosť kovu deformovať sa (roztiahnuť) bez porušenia, t.j. charakterizuje jeho plastické vlastnosti, ktoré možno vyjadriť aj pomerným predĺžením a zúžením vzorky v momente pretrhnutia (oba parametre sú vyjadrené v percentách).
Relatívne predĺženie je pomer prírastku dĺžky vzorky v momente pred pretrhnutím k jej pôvodnej dĺžke. Relatívna kontrakcia je pomer zmenšenia plochy prierezu hrdla vzorky v mieste jej prasknutia k pôvodnej ploche prierezu vzorky.
Skúšanie tvrdosti je jednoduchý a rýchly spôsob, ako otestovať pevnosť kovového materiálu (ďalej v skratke kov) v podmienkach zložitého namáhania. Vo výrobe sú najpoužívanejšie metódy Brinell, Rockwell, Vickers a niektoré ďalšie. Povrchové vrstvy testovaného kovu by nemali mať povrchové chyby (praskliny, škrabance a pod.).
Podstatou metódy stanovenia tvrdosti metódou podľa Brinella (tvrdosť HB) je vtlačenie kalenej oceľovej guľôčky do skúšobnej vzorky (výrobku) pri danom režime (veľkosť zaťaženia, trvanie zaťaženia). Po dokončení testu sa určí plocha odtlačku (otvoru) z loptičky a pomer veľkosti sily, ktorou bola gulička stlačená, k ploche odtlačku v testovanej vzorke (produkte) sa vypočítava.
S prihliadnutím na očakávanú tvrdosť skúšobnej vzorky zo skúseností sa používajú gule rôznych priemerov (2,5, 5 a 10 mm) a zaťaženia 0,6...30 kN (62,5...3 000 kgf). V praxi sa používajú tabuľky na prepočet priemeru vtlačku na číslo tvrdosti HB. Tento spôsob stanovenia tvrdosti má množstvo nevýhod: odtlačok gule poškodzuje povrch výrobku; čas merania tvrdosti je relatívne dlhý; nie je možné merať tvrdosť výrobkov úmernú tvrdosti gule (guľa je deformovaná); Je ťažké merať tvrdosť tenkých a malých výrobkov (deformujú sa). Na výkresoch a technickej dokumentácii je tvrdosť podľa Brinella označená HB.
Pri zisťovaní tvrdosti Rockwellovou metódou sa používa prístroj, pri ktorom indentor - tvrdý hrot 6 (obr. 2.6) vplyvom zaťaženia prenikne na povrch skúšaného kovu a nie priemer, ale hĺbku zarážka sa meria. Prístroj je stolového typu, má indikátor 8 s tromi stupnicami - A. B, C pre odčítanie tvrdosti, resp. v rozsahoch 20... 50;
25...100; 20 ... 70 jednotiek mierky. Za jednotku tvrdosti sa považuje hodnota zodpovedajúca axiálnemu pohybu indentora o 2 μm. Pri práci so stupnicami A a C je hrot diamantový kužeľ s uhlom 120° na vrchole alebo karbidový kužeľ. Diamantový kužeľ sa používa pri testovaní tvrdých zliatin a karbidový kužeľ sa používa pre nekritické diely s tvrdosťou 20...50 jednotiek.
Ryža. 2.6. Rockwell tvrdomer:
I - rukoväť na uvoľnenie nákladu; 2 - zaťaženie; 3 - zotrvačník; 4 - zdvíhacia skrutka; 5 - tabuľka; 6 - hrot zariadenia; 7 - vzorka skúšaného kovu; 8 - indikátor
Pri práci so stupnicou B je indentor malá oceľová gulička s priemerom 1,588 mm (1/16 palca). Stupnica B je určená na meranie tvrdosti relatívne mäkkých kovov, keďže pri výraznej tvrdosti sa gulička deformuje a preniká do materiálu slabo, do hĺbky menšej ako 0,06 mm. Pri použití stupnice C je hrot diamantový kužeľ, v tomto prípade prístroj meria tvrdosť kalených častí. Vo výrobných podmienkach sa spravidla používa stupnica C. Hroty sú zalisované pri určitom zaťažení. Takže pri meraní na stupniciach A, B a C je zaťaženie 600; 1 LLC; 1500 N, tvrdosť je označená podľa stupnice - HRA, HRB, HRC (jej hodnoty sú bezrozmerné).
Pri práci na prístroji Rockwell sa vzorka skúšobného kovu 7 položí na stôl 5 a pomocou zotrvačníka 3, zdvíhacej skrutky 4 a záťaže 2 vytvoria potrebnú silu na hrot 6, pričom jeho pohyb zaznamenávajú na indikátore. stupnica 8. Potom sa otáčaním rukoväte 7 odoberie sila zo skúšobného kovu a určí sa hodnota tvrdosti na stupnici (ukazovateli) tvrdomeru.
Vickersova metóda je metóda na stanovenie tvrdosti materiálu vtlačením diamantového hrotu (indentoru) do testovaného výrobku, ktorý má tvar pravidelného štvorstenného ihlana s vrcholovým uhlom 136°. Tvrdosť podľa Vickersa HV je pomer zaťaženia na indentore k ploche pyramídového povrchu priehlbiny. Výber lisovacieho zaťaženia
50...1000 N (5...100 kgf) závisí od tvrdosti a hrúbky testovanej vzorky.
Známe sú aj iné spôsoby skúšania tvrdosti kovov, napríklad pomocou Shoreho zariadenia a dynamického vtláčania gule. V prípadoch, keď je potrebné určiť tvrdosť kaleného alebo kaleného a brúseného dielu bez zanechania stopy po meraní, sa používa Shoreov prístroj, ktorého princíp činnosti je založený na elastickom spätnom ráze - výške odrazu svetelného úderníka. (úderník) dopadajúci na povrch skúšobného telesa s určitou výškou.
Tvrdosť na zariadení Shore sa hodnotí v konvenčných jednotkách proporcionálne k výške odrazu úderníka s diamantovým hrotom. Odhad je približný, pretože napríklad stupeň pružnosti tenkej dosky a masívnej časti veľkej hrúbky s rovnakou tvrdosťou sa bude líšiť. Ale keďže je zariadenie Shore prenosné, je vhodné ho použiť na testovanie tvrdosti veľkých dielov.
Na približné určenie tvrdosti veľmi veľkých výrobkov (napríklad hriadeľa valcovacej stolice) môžete použiť ručný prístroj Poldi (obr. 2.7), ktorého činnosť je založená na dynamickom vtláčaní gule. V špeciálnom držiaku 3 sa nachádza úderník 2 s ramenom, o ktorý sa opiera pružina 7. Do štrbiny umiestnenej v spodnej časti držiaka 3 je vložená oceľová gulička 6 a referenčná doska 4 so známou tvrdosťou. Pri určovaní tvrdosti sa zariadenie namontuje na skúšaný diel 5 v mieste merania a do hornej časti úderníka 2 sa raz udrie kladivom 1 strednou silou. Potom sa porovnajú rozmery odtlačkov otvorov na testovanom diele 5 a referenčnej doske 4, získané súčasne z gule pri náraze do útočníka. Ďalej sa pomocou špeciálnej tabuľky určí číslo tvrdosti testovaného produktu.
Okrem uvažovaných tvrdomerov sa vo výrobe používajú univerzálne prenosné elektronické tvrdomery TEMP-2, TEMP-Z určené na meranie tvrdosti rôznych materiálov (oceľ, meď, hliník, guma a pod.) a výrobkov z nich ( potrubia, koľajnice, ozubené kolesá, odliatky), výkovky atď.) s použitím váh Brinell (HB), Rockwell (HRC), Shore (HSD) a Vickers (HV).
Ryža. 2.7. Manuálny prístroj Poldi na stanovenie tvrdosti:
1 - kladivo; 2- úderník; 3 - klip; 4- referenčný štítok; 5 - kontrolovaná časť; 6 - lopta; 7 - pružina; -- -smer
úsilie na úderník
Princíp činnosti tvrdomerov je dynamický, založený na stanovení pomeru rýchlosti nárazu a odrazu narážacieho telesa 6 (obr. 2.8) (gulička 7 s priemerom 3 mm), ktorý prevádza elektronická jednotka 1 na trojmiestne číslo podmienenej tvrdosti zobrazené na indikátore tekutých kryštálov (LCD) 2 (napríklad 462). Podľa nameraného čísla podmienenej tvrdosti sa pomocou prevodových tabuliek zistia čísla tvrdosti, ktoré zodpovedajú známym stupniciam tvrdosti.
Ryža. 2.8. Prenosný elektronický tvrdomer TEMP-Z:
1 - elektronická jednotka; 2 - LCD indikátor; 3 - posunovač; 4 - tlačidlo uvoľnenia; 5 - snímač; 6 - bubeník; 7 - lopta; 8 - nosný krúžok; 9 - testovaný povrch výrobku
Na meranie tvrdosti touto metódou sa zariadenie pripraví nasledovne. Pomocou posúvača 3 umiestneného na elektronickej jednotke 1 sa gulička 7 umiestnená v snímači 5 zatlačí do klieštinovej svorky a súčasne sa natiahne uvoľňovacie tlačidlo 4 umiestnené na vrchu snímača 5. Potom sa snímač pevne utiahne pritlačí sa oporným krúžkom 8 na skúšobnú plochu 9 výrobku a stlačí sa uvoľňovacie tlačidlo 4. Po dopade úderníka 6 na skúšobnú plochu výrobku sa výsledok zobrazí na LCD indikátore v podobe trojciferné číslo podmienenej tvrdosti.
Konečná hodnota nameranej podmienenej tvrdosti je aritmetickým priemerom piatich meraní. Raz ročne sa vykonáva periodické overovanie zariadenia pomocou štandardných meraní tvrdosti nie nižšej ako druhá kategória zodpovedajúcich stupníc tvrdosti (Brinell, Rockwell, Shore a Vickers), pri dodržaní štandardizovaných podmienok. Pomocou týchto prístrojov je možné okrem tvrdosti určiť pevnosť v ťahu (pevnosť v ťahu) a medzu klzu.
Spolu s tvrdomermi sa vo výrobe používajú aj kalibrované pilníky na určenie tvrdosti materiálu. S ich pomocou sa kontroluje tvrdosť oceľových dielov v prípadoch, keď nie je k dispozícii žiadny tvrdomer alebo keď je plocha na meranie veľmi malá alebo miesto je neprístupné pre indentor zariadenia, ako aj keď má výrobok veľmi významné rozmery. . Tarované pilníky sú pilníky známej tvrdosti, vyrobené z ocele U10, sú trojuholníkové, štvorcové a okrúhle s určitým zárezom. Priľnavosť zárezu pilníka k kontrolovanému kovu je určená prítomnosťou škrabancov na kontrolovanej časti bez rozdrvenia vrcholov zubov na pilníku. Počas prevádzky by sa mala pravidelne kontrolovať ostrosť zubov pilníka na priľnavosť ku kontrolným vzorkám (krúžkom). Pilníky sa vyrábajú v dvoch skupinách tvrdosti, v uvedenom poradí, na kontrolu dolnej a hornej hranice tvrdosti výrobkov. Ovládacie krúžky (platničky) vyrábajú typy s tvrdosťou 57...59; 59...61 a 61...63 HRC na kontrolu kalibrovaných pilníkov, ktorých tvrdosť zodpovedá limitom tvrdosti kontrolných vzoriek.
Nárazová skúška (nárazové ohýbanie) je jednou z najdôležitejších charakteristík (dynamickej) pevnosti kovov. Je tiež obzvlášť dôležité testovať produkty fungujúce pri rázovom a striedavom zaťažení a pri nízkych teplotách. V tomto prípade sa kov, ktorý sa pri náraze ľahko zlomí bez výraznej plastickej deformácie, nazýva krehký a kov, ktorý sa pri náraze zlomí po výraznej plastickej deformácii, sa nazýva tvárny. Zistilo sa, že kov, ktorý dobre funguje pri testovaní za statických podmienok, sa pri nárazovom zaťažení zničí, pretože nemá rázovú húževnatosť.
Na testovanie rázovej húževnatosti (odolnosť materiálu voči rázovému zaťaženiu) sa používa Charpyho kyvadlová rázová skúška.
(obr. 2.9), na ktorom je zničená špeciálna vzorka - mena, čo je obdĺžniková oceľová tyč s jednostranným výbrusom v tvare U alebo V v strede. Kyvadlo baranidla narazí na vzorku z určitej výšky na strane protiľahlej k rezu a zničí ju. V tomto prípade sa určuje práca vykonaná kyvadlom pred nárazom a po náraze, pričom sa berie do úvahy jeho hmotnosť a výšky pádu H a vzostupu h po zničení vzorky. Rozdiel v práci sa pripisuje ploche prierezu vzorky. Kvocient získaný delením charakterizuje rázovú pevnosť kovu: čím nižšia je viskozita, tým je materiál krehkejší.
Skúška ohybom sa aplikuje na krehké materiály (kalená oceľ, liatina), ktoré sa ničia bez výraznej plastickej deformácie. Keďže nie je možné určiť moment začiatku deštrukcie, ohyb sa posudzuje podľa pomeru ohybového momentu k zodpovedajúcemu priehybu. Okrem toho sa vykonáva torzná skúška na určenie limitov proporcionality, pružnosti, tekutosti a iných charakteristík materiálu, z ktorého sú vyrobené kritické časti (kľukové hriadele, ojnice), pracujúce pri vysokom torznom zaťažení.
Ryža. 2.9. Kyvadlový baranidlo Charpy:
1 - kyvadlo; 2 - vzorka; H, h - výšky pádu a stúpania kyvadla; ---- - trajektória kyvadla
Okrem diskutovaných sa vykonávajú ďalšie skúšky kovov, napríklad na únavu, tečenie a dlhodobú pevnosť. Únava je zmena stavu materiálu výrobku pred jeho zničením vplyvom opakovaných striedavých (cyklických) zaťažení, ktoré sa menia vo veľkosti alebo smere, prípadne vo veľkosti aj smere. V dôsledku dlhej prevádzky kov postupne prechádza z plastového stavu do krehkého stavu („pneumatiky“). Odolnosť proti únave je charakterizovaná medzou únosnosti (medza únavy) - najvyšším cyklickým namáhaním, ktorému materiál vydrží bez deštrukcie pri danom počte opakovane premenlivých zaťažení (zaťažovacích cyklov). Napríklad pre oceľ je stanovených 5 miliónov zaťažovacích cyklov a pre ľahké liate zliatiny 20 miliónov. Takéto skúšky sa vykonávajú na špeciálnych strojoch, v ktorých je vzorka vystavená striedavému namáhaniu v tlaku a v ťahu, striedavému ohybu, krúteniu, opakovaným nárazovým zaťaženiam a iné druhy sily.
Creep (creep) je pomalý nárast plastickej deformácie materiálu pod vplyvom dlhodobého zaťaženia pri určitej teplote, menšie ako zaťaženie, ktoré vytvára zvyškovú deformáciu (t.j. menšie ako je medza klzu materiálu dielu pri danej teplote). teplota). V tomto prípade môže plastická deformácia dosiahnuť takú hodnotu, ktorá zmení tvar a rozmery výrobku a vedie k jeho zničeniu. Takmer všetky konštrukčné materiály podliehajú tečeniu, ale pre liatinu a oceľ je to významné pri zahrievaní nad 300 °C a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa teplotou. V kovoch s nízkou teplotou topenia (olovo, hliník) a polymérnych materiáloch (guma, kaučuk, plasty) dochádza pri izbovej teplote k tečeniu. Kov sa testuje na tečenie v špeciálnej inštalácii, v ktorej je vzorka pri danej teplote dlhodobo zaťažená záťažou konštantnej hmotnosti (napríklad 10 000 hodín). Zároveň sa pomocou presných prístrojov pravidelne meria veľkosť deformácie. S rastúcim zaťažením a zvyšujúcou sa teplotou vzorky sa zvyšuje stupeň jej deformácie. Hranica tečenia je napätie, ktoré za 100 000 hodín spôsobí predĺženie vzorky pri určitej teplote nie viac ako 1%. Dlhodobá pevnosť je pevnosť materiálu, ktorý bol dlhú dobu v stave tečenia. Dlhodobá medza pevnosti je napätie, ktoré vedie k deštrukcii vzorky pri danej teplote po určitú dobu zodpovedajúcu prevádzkovým podmienkam výrobkov.
Testovanie materiálov je nevyhnutné na vytvorenie spoľahlivých strojov, ktoré môžu pracovať dlhú dobu bez porúch alebo nehôd v mimoriadne ťažkých podmienkach. Ide o vrtule lietadiel a vrtuľníkov, rotory turbín, časti rakiet, parovody, parné kotly a ďalšie zariadenia.
Pre zariadenia pracujúce v iných podmienkach sa vykonávajú špecifické testy na potvrdenie ich vysokej spoľahlivosti a výkonu.
MECHANICKÉ VLASTNOSTI KOVOV A METÓDY ICH STANOVENIA
Úvod
Mechanické vlastnosti určujú schopnosť kovov odolávať vonkajším silám (zaťaženiam). Závisia od chemického zloženia kovov, ich štruktúry, charakteru technologického spracovania a ďalších faktorov. Po znalosti mechanických vlastností kovov je možné posúdiť správanie kovu počas spracovania a počas prevádzky strojov a mechanizmov.
Medzi hlavné mechanické vlastnosti kovov patrí pevnosť, ťažnosť, tvrdosť a húževnatosť.
Pevnosť je schopnosť kovu nezrútiť sa pod vplyvom vonkajších síl, ktoré naň pôsobia.
Plasticita je schopnosť kovu dosiahnuť trvalú zmenu tvaru a veľkosti bez zničenia.
Tvrdosť je schopnosť kovu odolávať vtlačeniu iného, tvrdšieho telesa do neho.
Rázová húževnatosť je stupeň odolnosti kovu voči zlomeniu pri nárazovom zaťažení.
Mechanické vlastnosti sa zisťujú vykonaním mechanických skúšok.
1. Skúšky ťahom
Tieto testy určujú také charakteristiky, ako sú limity proporcionality, elasticity, pevnosti a ťažnosti kovov. Na ťahové skúšky sa používajú okrúhle a ploché vzorky (obrázok 2.1, a, b), ktorých tvar a rozmery sú stanovené normou. Valcové vzorky s priemerom d 0 = 10 mm a konštrukčnou dĺžkou l 0 = 10 d 0 sa nazývajú normálne a vzorky s dĺžkou l 0 = 5 d 0 sa nazývajú krátke. Pri skúške ťahom sa vzorka pôsobením postupne rastúceho zaťaženia natiahne a privedie k porušeniu.
Stroje na skúšanie ťahom sú vybavené špeciálnym záznamovým zariadením, ktoré automaticky vykresľuje deformačnú krivku nazývanú ťahový diagram. Diagram ťahu v súradniciach „zaťaženie P - predĺženie? l“ odráža charakteristické oblasti a body, ktoré umožňujú určiť množstvo vlastností kovov a zliatin (obrázok 2.1). V úseku 0 - P pts sa predĺženie vzorky zvyšuje priamo úmerne so zvyšovaním zaťaženia. Pri zvýšení zaťaženia nad Pc je v úseku Pc - P riadenie narušená priama úmernosť, ale deformácia zostáva elastická (reverzibilná). V oblasti nad bodom P vpr vznikajú badateľné zvyškové deformácie a ťahová krivka sa výrazne odchyľuje od priamky. Pri zaťažení Pt sa objaví vodorovný rez diagramom - oblasť klzu T-T 1, ktorá sa pozoruje hlavne v častiach vyrobených z nízkouhlíkovej ocele. V krivkách napätia a deformácie krehkých kovov nie je žiadna plató klzu. Nad bodom Pt sa zaťaženie zvyšuje do bodu A, čo zodpovedá maximálnemu zaťaženiu P in, po ktorom začne klesať, spojené s tvorbou lokálneho stenčenia vzorky (krku). Potom zaťaženie klesne do bodu B, kde vzorka zlyhá. Pri tvorbe hrdla sa ničia iba tvárne kovy.
a, b - štandardné vzorky na skúšanie ťahom;
c - diagram ťahu vzorky vyrobenej z plastu
Obrázok 2.1 - Skúška ťahom
Sily zodpovedajúce hlavným bodom ťahového diagramu umožňujú určiť pevnostné charakteristiky vyjadrené v megapascalech, MPa, pomocou vzorca
kde y i je stres, MPa;
P i - zodpovedajúci bod ťahového diagramu, N;
F 0 - plocha prierezu vzorky pred testovaním, mm 2.
Hranica proporcionality v bodoch je najvyššie napätie, do ktorého sa zachová priama úmernosť medzi napätím a deformáciou:
kde P pts je napätie zodpovedajúce limitu proporcionality, N.
Hranica pružnosti pri pružnosti je napätie, pri ktorom plastické deformácie najskôr dosiahnu určitú malú hodnotu, charakterizovanú určitou toleranciou (zvyčajne 0,05 %):
kde P kontrola je napätie zodpovedajúce limitu pružnosti, N.
Fyzikálna medza klzu t je napätie, pri ktorom dochádza k deformácii vzorky takmer bez ďalšieho zvyšovania zaťaženia:
kde Pt je napätie zodpovedajúce medze klzu, N.
Ak na ťahovom diagrame daného materiálu nie je žiadna medza klzu, potom sa určí podmienená medza klzu 0,2 – napätie, ktoré spôsobuje plastickú deformáciu rovnajúce sa 0,2 %.
Medza pevnosti (dočasná odolnosť) y in - napätie rovnajúce sa pomeru najväčšieho zaťaženia pred deštrukciou vzorky k jej pôvodnej ploche prierezu:
kde Pv je napätie zodpovedajúce pevnosti v ťahu, N.
Na základe výsledkov ťahových skúšok sa určujú plastické charakteristiky kovov.
Ukazovatele plasticity kovov - relatívne predĺženie a relatívne zmrštenie - sa vypočítajú na základe výsledkov meraní vzorky pred a po testovaní.
Relatívne predĺženie d sa zistí ako pomer zväčšenia dĺžky vzorky po pretrhnutí k jej pôvodnej vypočítanej dĺžke, vyjadrený v percentách:
kde l k je dĺžka vzorky po pretrhnutí, mm;
l 0 - odhadovaná (počiatočná) dĺžka vzorky, mm.
Relatívne zúženie w je určené pomerom zmenšenia plochy prierezu vzorky po pretrhnutí k pôvodnej ploche prierezu, vyjadrené v percentách:
kde F 0 je počiatočná plocha prierezu vzorky;
F až - plocha prierezu vzorky v mieste zničenia.
2. Metódy stanovenia tvrdosti
Najbežnejšou metódou zisťovania tvrdosti kovových materiálov je indentačná metóda, pri ktorej sa do skúšobnej plochy pôsobením stáleho statického zaťaženia vtlačí ďalšie, tvrdšie teleso (hrot). Na povrchu materiálu zostáva odtlačok, ktorého veľkosť určuje tvrdosť materiálu. Index tvrdosti charakterizuje odolnosť materiálu voči plastickej deformácii, zvyčajne veľkej, pri lokálnom kontaktnom zaťažení.
Tvrdosť sa zisťuje pomocou špeciálnych prístrojov – tvrdomerov, ktoré sa navzájom líšia tvarom, veľkosťou a materiálom lisovaného hrotu, veľkosťou pôsobiaceho zaťaženia a spôsobom určenia čísla tvrdosti. Keďže povrchové vrstvy kovu sa testujú na meranie tvrdosti, na získanie správneho výsledku nesmie mať kovový povrch vonkajšie chyby (praskliny, veľké škrabance atď.).
Meranie tvrdosti podľa Brinella. Podstata tejto metódy spočíva v tom, že sa do povrchu skúšobného kovu vtlačí kalená oceľová guľôčka s priemerom 10, 5 alebo 2,5 mm v závislosti od hrúbky vzorky pod vplyvom zaťaženia, ktoré sa volí v závislosti od očakávaná tvrdosť testovaného materiálu a priemer hrotu podľa vzorcov: P = 30D 2 ; P = 10D2; P = 2,5 D2 (tabuľka 2.1).
Tabuľka 2.1 - Výber priemeru gule D a zaťaženia P
|
Vzorový materiál |
Tvrdosť, kgf/mm2 |
Hrúbka vzorky, mm |
Priemer gule D, mm |
P/D2, kgf/mm2 |
Trvanie pri zaťažení, s |
||
|
Železné kovy (oceľ, liatina) |
|||||||
|
Čierne kovy |
|||||||
|
Tvrdé neželezné kovy (mosadz, bronz, meď) |
|||||||
|
Mäkké neželezné kovy (cín, hliník atď.) |
Na povrchu vzorky zostáva odtlačok (obrázok 2.2, a), ktorého priemer určuje tvrdosť. Priemer odtlačku sa meria špeciálnou lupou s dielikmi.
Tvrdosť sa vypočíta podľa vzorca
kde HB - tvrdosť podľa Brinella, kgf / mm 2;
F je plocha výsledného odtlačku, mm 2 ;
D - priemer hrotu, mm;
d - priemer odtlačku, mm.
Obrázok 2.2 - Meranie tvrdosti pomocou metód Brinell (a), Rockwell (b), Vickers (c)
V praxi sa používajú špeciálne tabuľky, ktoré poskytujú prepočet priemeru vtlačku na číslo tvrdosti, označené HB. Napríklad: 120 HB, 350 HB atď. (H - tvrdosť, B - podľa Brinella, 120, 350 - číslo tvrdosti v kgf/mm 2, čo zodpovedá 1200 a 3500 MPa).
Táto metóda sa používa hlavne na meranie tvrdosti nekalených kovov a zliatin: valcovaných výrobkov, výkovkov, odliatkov a pod.
Ak tvrdosť materiálu nepresahuje 450 kgf/mm2, je možné použiť tvrdomer podľa Brinella. V opačnom prípade sa guľa zdeformuje, čo povedie k chybám merania. Okrem toho sa tvrdomer podľa Brinella nepoužíva na testovanie tenkých povrchových vrstiev a vzoriek tenkých rezov.
Meranie tvrdosti podľa Rockwella. Meranie sa vykonáva zatlačením oceľovej gule s priemerom 1,588 mm alebo diamantového kužeľa s vrcholovým uhlom 120° do testovaného kovu (pozri obrázok 2.2, b). Na rozdiel od Brinellovej metódy sa tvrdosť podľa Rockwella neurčuje priemerom vtlačenia, ale hĺbkou vtlačenia hrotu.
Vtláčanie sa vykonáva pôsobením dvoch po sebe nasledujúcich zaťažení - predbežné, rovnaké? 100 N a konečné (celkové) zaťaženie 1400, 500 a 900 N. Tvrdosť je určená rozdielom v hĺbke vtlačenia výtlačkov. Na testovanie tvrdých materiálov (napríklad kalenej ocele) je potrebné zaťaženie 1 500 N a na stanovenie tvrdosti nekalenej ocele, bronzu, mosadze a iných mäkkých materiálov sa vykonáva vtláčanie oceľovou guľôčkou so zaťažením 1 000 N. . Hĺbka vtlačenia sa meria automaticky a tvrdosť po meraní sa vypočíta na troch stupnicoch: A, B, C (tabuľka 2.2).
Tabuľka 2.2 - Hroty a zaťaženia pre váhy A, B, C
Rockwellova tvrdosť (číslo tvrdosti) sa označuje nasledovne: 90 HRA, 80 HRB, 55 HRC (H - tvrdosť, P - Rockwell, A, B, C - stupnica tvrdosti, 90, 80, 55 - číslo tvrdosti v ľubovoľných jednotkách).
Testovanie tvrdosti podľa Rockwella je široko používané, pretože umožňuje testovať mäkké a tvrdé kovy bez dodatočných meraní; Veľkosť výtlačkov je veľmi malá, takže môžete testovať hotové diely bez toho, aby ste ich poškodili.
Meranie tvrdosti podľa Vickersa. Táto metóda umožňuje merať tvrdosť mäkkých aj veľmi tvrdých kovov a zliatin. Je vhodný na stanovenie tvrdosti veľmi tenkých povrchových vrstiev (do hrúbky 0,3 mm). V tomto prípade sa do skúšobnej vzorky vtlačí štvorstenná diamantová pyramída s vrcholovým uhlom 136° (pozri obrázok 2.2, c). Počas takýchto skúšok sa aplikujú zaťaženia od 50 do 1200 N. Vtlačenie sa meria pozdĺž dĺžky jej uhlopriečky, pričom sa vtlačok skúma pod mikroskopom, ktorý je súčasťou tvrdomeru. Číslo tvrdosti podľa Vickersa, označované HV, sa zistí podľa vzorca
d - dĺžka uhlopriečky tlače, mm.
V praxi sa číslo tvrdosti HV zisťuje podľa špeciálnych tabuliek.
3. Stanovenie rázovej húževnatosti
Stanovenie rázovej húževnatosti sa vykonáva na špeciálnej kyvadlovej rázovej skúške (obrázok 2.3). Na testovanie sa používa štandardná vzorka so zárezom, ktorá je inštalovaná na podperách baranidla. Kyvadlo s určitou hmotnosťou sa zdvihne do nastavenej výšky H a zaistí sa a potom kyvadlo uvoľnené zo západky spadne, zničí vzorku a opäť sa zdvihne do určitej výšky h. Úder sa aplikuje na stranu vzorky oproti rezu. Na skúšanie sa používajú prizmatické vzorky s rezmi rôznych typov: v tvare U, v tvare V, v tvare T (vrub s únavovou trhlinou).
a - skúšobná schéma; b - vzorky na testovanie.
Obrázok 2.3 - Skúšky nárazom
Rázová húževnatosť KS (J/cm2) sa odhaduje na základe práce vynaloženej kyvadlom na deštrukciu štandardnej vzorky s vrubom, vztiahnuté na prierez vzorky v mieste vrubu:
kde A je práca vynaložená na deštrukciu vzorky (určená rozdielom energií kyvadla pred a po náraze: A 0 - A 1), J;
F je plocha prierezu vzorky v mieste rezu, cm2.
V závislosti od typu rezu vo vzorke sa rázová húževnatosť označuje KCU, KCV, KCT (tretie písmeno je typ rezu).
skúška vlastností kovu mechanická
Literatúra
1. Tushinsky, L.I. Metódy materiálového výskumu / L.I. Tushinsky, A.V. Plokhov, A.O. Tokarev, V.N. Sindejev. - M.: Mir, 2004. - 380 s.
2. Lakhtin, Yu.M. Veda o materiáloch / Yu.M. Lakhtin. - M.: Hutníctvo, 1993. - 448 s.
3. Fetisov, G.P. Náuka o materiáloch a technológia kovov / G.P. Fetisov, M.G. Karpman a kol - M.: Vyššia škola, 2001. - 622 s.
4. Evstratová, I.I. Náuka o materiáloch / I.I. Evstratova a ďalší - Rostov na Done: Phoenix, 2006. - 268 s.
5. Marková, N.N. Zliatiny železo-uhlík/ N.N. Markovej. - Orel: Štátna technická univerzita Orel, 2006. - 96 s.
6. Ilyina, L.V. Materiály používané v strojárstve: referenčná príručka / L.V. Ilyina, L.N. Kurdyumová. - Orel: Štátna technická univerzita Orel, 2007.
Podobné dokumenty
Stanovenie mechanických vlastností konštrukčných materiálov ich skúšaním na ťah. Metódy štúdia kvality, štruktúry a vlastností kovov a zliatin, určovanie ich tvrdosti. Tepelné spracovanie deformovateľných hliníkových zliatin.
návod, pridané 29.01.2011
Podstata statického skúšania materiálov. Spôsoby ich vykonávania. Vykonávanie ťahových, torzných a ohybových skúšok a ich význam v strojárskej praxi. Meranie tvrdosti materiálov pomocou Vickersovej metódy, Brinellovej metódy a Rockwellovej metódy.
abstrakt, pridaný 13.12.2013
Metóda stanovenia tvrdosti podľa Brennela, Rockwella, Vickersa. Schéma skúšok tvrdosti rôznymi metódami. Trvanie expozície vzorky pri zaťažení. Základné metódy zavádzania štandardných hrotov do povrchu testovaného kovu.
laboratórne práce, doplnené 12.01.2010
Metodika určovania tvrdosti a merania vtlačenia, skúšobné schémy pomocou rôznych metód. Odolnosť materiálu voči prenikaniu pevnejším telesom. Výpočty na určenie tvrdosti; prevod tvrdosti podľa Brinella na tvrdosť podľa Rackwella a Vickersa.
laboratórne práce, doplnené 12.01.2010
Analýza správania materiálu počas ťahovej skúšky materiálu a pred porušením. Základné mechanické charakteristiky proporcionality, tekutosti, ťažnosti, pevnosti, pružnosti a ťažnosti materiálov v hutníckom priemysle.
laboratórne práce, doplnené 12.01.2010
Pojem tvrdosť. Metóda vrúbkovania s pevným hrotom. Meranie tvrdosti metódou Brinell, Vickers a Rockwell. Meranie mikrotvrdosti. Postup pri výbere zariadenia. Vykonávanie skúšok mechanickej tvrdosti na určenie vlastností rúr.
kurzová práca, pridané 15.06.2013
Prehľad teoretických informácií o štúdiu povahy kalenia kovov pomocou diagramu indikátora ťahu. Schéma stanovenia tvrdosti podľa Brinella a Rockwella. Výpočet hlavných parametrov ukazovateľa digamma, analýza grafických závislostí.
kurzová práca, pridané 04.04.2014
Pojem a druhy segregácie, príčiny ich vzniku a spôsoby eliminácie. Podstata a metodika merania rázovej húževnatosti mechanických vlastností kovu. Cementovanie ocele: podstata procesu, štruktúra, vlastnosti a aplikácie. Titán a jeho zliatiny.
test, pridané 26.06.2013
Mechanické vlastnosti kovov, základné metódy ich stanovenia. Technologické vlastnosti nitridácie ocele. Príklady častí strojov a mechanizmov podrobených nitridácii. Fyzikálno-chemické vlastnosti motorových benzínov. Značky mastnoty.
test, pridané 25.09.2013
Vlastnosti kovov a zliatin. Odolnosť proti korózii, odolnosť proti chladu, tepelná odolnosť, odolnosť proti treniu. Mechanické vlastnosti kovov. Vzorový diagram ťahu. Nárazový test. Fyzikálny význam elasticity. Druhy opotrebovania a konštrukčná pevnosť.
Načítava...