Az erő húzóvizsgálatát elsősorban a fém anyagok képességének meghatározására használják, hogy ellenálljon a károsodásnak a nyújtási folyamat során, és ez az egyik fontos mutató az anyagok mechanikai tulajdonságainak értékeléséhez.
1. szakítóvizsgálat
A szakítóvizsgálat az anyagmechanika alapelvein alapul. Ha bizonyos körülmények között húzóterhelést alkalmaz az anyagmintára, húzási deformációt okoz, amíg a minta meg nem szakad. A teszt során a kísérleti minta deformációja különböző terhelések mellett, és a minta szünetek rögzítésekor a maximális terhelést, hogy kiszámítsák a hozamszilárdságot, a szakítószilárdságot és az anyag egyéb teljesítménymutatóit.
Stressz σ = f/a
σ a szakítószilárdság (MPA)
F a szakító terhelés (n)
A a minta keresztmetszeti területe
2. Szakítógörbe
A nyújtási folyamat több szakaszának elemzése:
a. Az OP stádiumban, kis terheléssel, a meghosszabbítás lineáris kapcsolatban van a terheléssel, és az FP a maximális terhelés az egyenes vonal fenntartásához.
b. Miután a terhelés meghaladja az FP-t, a szakítógörbe elkezdi nemlineáris kapcsolatot létesíteni. A minta bekerül a kezdeti deformációs szakaszba, és a terhelést eltávolítják, és a minta visszatérhet eredeti állapotába és elasztikusan deformálódhat.
c. Miután a terhelés meghaladja a Fe -t, a terhelést eltávolítják, a deformáció egy részét helyreállítják, és a maradék deformáció egy részét megőrzik, amelyet műanyag deformációnak neveznek. Az Fe -t elasztikus határnak nevezzük.
d. Amikor a terhelés tovább növekszik, a szakítógörbe megmutatja a Sawtooth -ot. Ha a terhelés nem növekszik vagy csökken, a kísérleti minta folyamatos meghosszabbításának jelenségét nevezzük. A hozam után a minta nyilvánvaló plasztikus deformáción megy keresztül.
e. A hozam után a minta megmutatja a deformációs ellenállás, a munka edzésének és a deformáció megerősítésének növekedését. Amikor a terhelés eléri az FB -t, a minta ugyanaz a része hirtelen zsugorodik. Az FB az erősségkorlátozás.
f. A zsugorodási jelenség a minta hordozó képességének csökkenéséhez vezet. Amikor a terhelés eléri az FK -t, a minta megszakad. Ezt a törésterhelésnek nevezzük.
Hozamszilárdság
A hozamszilárdság az a maximális feszültségérték, amelyet egy fém anyag ellenáll a műanyag deformáció kezdetétől a teljes töréshez, ha külső erőnek vannak kitéve. Ez az érték azt a kritikus pontot jelzi, ahol az anyag átmenetet az elasztikus deformációs szakaszból a plasztikai deformációs szakaszba.
Osztályozás
Felső hozam szilárdsága: A minta maximális feszültségére utal, mielőtt az erő először csökken, amikor a hozam bekövetkezik.
Alacsonyabb hozamszilárdság: utal a minimális stresszre a hozam szakaszában, amikor a kezdeti átmeneti hatást figyelmen kívül hagyják. Mivel az alsó hozampont értéke viszonylag stabil, általában az anyag ellenállás mutatójaként használják, úgynevezett hozampont vagy hozamszilárdság.
Számítási képlet
A felső hozam szilárdságához: r = f / sₒ, ahol f a maximális erő, mielőtt az erő először csökken a hozam szakaszában, és az Sₒ a minta eredeti keresztmetszeti területe.
Az alacsonyabb hozamszilárdság esetén: r = f / sₒ, ahol f a minimális erő, amely figyelmen kívül hagyja a kezdeti átmeneti hatást, és az Sₒ a minta eredeti keresztmetszeti területe.
Egység
A hozamszilárdság egység általában MPA (megapascal) vagy N/MM² (Newton/négyzetméter).
Példa
Vegyünk példa az alacsony szén -dioxid -i acélból, a hozamhatár általában 207mPa. Ha az alacsony szén -dioxid -széntartalmú acélnál nagyobb külső erőnek vannak kitéve, állandó deformációt eredményez, és nem lehet helyreállítani; Ha az alacsony szén -dioxid -széntartalmú acélnál kevesebb külső erőnek van kitéve, visszatérhet eredeti állapotába.
A hozamszilárdság az egyik fontos mutató a fém anyagok mechanikai tulajdonságainak értékeléséhez. Ez tükrözi az anyagok azon képességét, hogy ellenálljon a plasztikus deformációnak, ha külső erőknek vannak kitéve.
Szakítószilárdság
A szakítószilárdság az anyag azon képessége, hogy ellenálljon a károsodásnak a húzóterhelés alatt, amelyet kifejezetten a maximális feszültségértékként fejeznek ki, amelyet az anyag képes ellenállni a szakító folyamat során. Amikor az anyag húzófeszültsége meghaladja a szakítószilárdságát, az anyag plasztikus deformáción vagy törésen megy keresztül.
Számítási képlet
A szakítószilárdság (σT) számítási képlete:
σt = f / a
Ahol F a maximális szakítóerő (Newton, N), amelyet a minta ellenállhat a törés előtt, és A a minta eredeti keresztmetszeti területe (négyzetmilliméter, mm²).
Egység
A szakítószilárdság egysége általában MPa (megapascal) vagy N/mm² (Newton/négyzetméter). Az 1 MPa egyenlő 1 000 000 Newton/négyzetméterenként, ami szintén megegyezik 1 N/mm² -rel.
Befolyásoló tényezők
A szakítószilárdságot számos tényező befolyásolja, ideértve a kémiai összetételt, a mikroszerkezetet, a hőkezelési folyamatot, a feldolgozási módszert stb. anyagok.
Gyakorlati alkalmazás
A szakítószilárdság nagyon fontos paraméter az anyagtudomány és a mérnöki munka területén, és gyakran használják az anyagok mechanikai tulajdonságainak értékelésére. A szerkezeti tervezés, az anyagválasztás, a biztonsági értékelés stb. Ami a szakítószilárdságot figyelembe kell venni, amelyet figyelembe kell venni. Például az építőiparban az acél szakítószilárdsága fontos tényező annak meghatározásában, hogy képes -e ellenállni a terheléseknek; Az űrrepülés területén a könnyű és nagy szilárdságú anyagok szakítószilárdsága a kulcsa a repülőgépek biztonságának biztosításához.
Kifáradási szilárdság:
A fémfáradtság arra a folyamatra utal, amelyben az anyagok és alkatrészek fokozatosan a helyi állandó kumulatív károsodást okoznak egy vagy több helyen ciklikus stressz vagy ciklikus feszültség alatt, és repedések, vagy hirtelen teljes törések bizonyos ciklusok után fordulnak elő.
Jellemzők
Hirtelen az időben: A fém fáradtság -meghibásodása gyakran rövid idő alatt hirtelen bekövetkezik, nyilvánvaló jelek nélkül.
Helység a helyzetben: A fáradtság meghibásodása általában olyan helyi területeken fordul elő, ahol a stressz koncentrálódik.
A környezetre és a hibákra való érzékenység: A fém fáradtsága nagyon érzékeny a környezetre és az anyagon belüli apró hibákra, amelyek felgyorsíthatják a fáradtsági folyamatot.
Befolyásoló tényezők
A stressz amplitúdója: A stressz nagysága közvetlenül befolyásolja a fém fáradtságát.
Átlagos feszültség nagysága: Minél nagyobb az átlagos feszültség, annál rövidebb a fém fáradtságának élettartama.
Ciklusok száma: minél többször van a fém ciklikus stressz vagy feszültség alatt, annál súlyosabb a fáradtság károsodása.
Megelőző intézkedések
Optimalizálja az anyagválasztást: Válassza ki a magasabb fáradtsági korlátokkal rendelkező anyagokat.
A stresszkoncentráció csökkentése: Csökkentse a stresszkoncentrációt szerkezeti tervezési vagy feldolgozási módszerekkel, például lekerekített sarokátmenetek használatával, a keresztmetszeti dimenziók növelésével stb.
Felszíni kezelés: polírozás, permetezés stb. A fém felületén a felületi hibák csökkentése és a fáradtság javítása érdekében.
Ellenőrzés és karbantartás: Rendszeresen ellenőrizze a fém alkatrészeket, hogy haladéktalanul észleljék és javítsák ki a hibákat; Fenntartja a fáradtságra hajlamos alkatrészeket, például a kopott alkatrészek cseréjét és a gyenge kapcsolatok megerősítését.
A fémfáradtság egy általános fém meghibásodási mód, amelyet a hirtelenség, a helység és a környezet iránti érzékenység jellemez. A stressz amplitúdója, az átlagos feszültség nagysága és a ciklusok száma a fém fáradtságát befolyásoló fő tényezők.
SN -görbe: Leírja az anyagok fáradtságát a különböző stresszszintek mellett, ahol S a stressz és az N a stresszciklusok számát képviseli.
Fáradtság -szilárdsági együttható:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Ahol (KA) a terhelési tényező, (KB) a méretfaktor, a (KC) a hőmérsékleti tényező, (KD) a felületi minőségi tényező, és (KE) a megbízhatósági tényező.
SN görbe matematikai kifejezés:
(\ sigma^m n = c)
Ahol (\ Sigma) stressz, n a stresszciklusok száma, az m és c pedig anyagi állandók.
Számítási lépések
Határozza meg az anyagállandókat:
Határozza meg az M és C értékeit kísérletek útján vagy a vonatkozó irodalomra való hivatkozással.
Határozza meg a feszültségkoncentrációs tényezőt: Vegye figyelembe az alkatrész tényleges alakját és méretét, valamint a filé, a kulcstartók stb. Által kapcsolatos feszültségkoncentrációját. A koncentrációs tényező, az alkatrész tervezési élettartamával és a működési stressz szintjével kombinálva, kiszámítja a fáradtság szilárdságát.
2. Plaszticitás:
A plaszticitás egy olyan anyag tulajdonságára utal, amely, ha külső erőnek van kitéve, állandó deformációt eredményez anélkül, hogy törés nélkül, amikor a külső erő meghaladja a rugalmas határértéket. Ez a deformáció visszafordíthatatlan, és az anyag még akkor sem tér vissza az eredeti alakjához, ha a külső erőt eltávolítják.
Plaszticitási index és számítási képlete
Megnyúlás (δ)
Meghatározás: A meghosszabbítás a mérőszakasz teljes deformációjának százalékos aránya, miután a mintát az eredeti mérőhosszig szakítják.
Képlet: Δ = (l1 - l0) / l0 × 100%
Ahol az L0 a minta eredeti mérési hossza;
Az L1 a mérőhossz a minta törése után.
Szegmentális redukció (ψ)
Meghatározás: A szegmentális redukció a keresztmetszeti terület maximális csökkenésének százalékos aránya a nyaki ponton, miután a mintát az eredeti keresztmetszeti területre bontották.
Képlet: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Ahol az F0 a minta eredeti keresztmetszeti területe;
Az F1 a keresztmetszeti terület a nyaki ponton, miután a minta eltört.
3. Keménység
A fémkeménység egy mechanikus tulajdonságindex a fém anyagok keménységének mérésére. Ez azt jelzi, hogy képes ellenállni a fém felületén a helyi térfogat deformációjának.
A fémkeménység osztályozása és ábrázolása
A fémkeménységnek különféle osztályozási és reprezentációs módszerei vannak, különböző vizsgálati módszerek szerint. Elsősorban a következőket tartalmazza:
Brinell keménység (HB):
Alkalmazás hatálya: Általában akkor használják, ha az anyag lágyabb, például színesfémek, acél hőkezelés előtt vagy lágyítás után.
Teszt elve: Bizonyos méretű tesztterheléssel egy bizonyos átmérőjű edzett acélgolyót vagy karbidgömböt a tesztelendő fém felületére nyomják, és a terhelést egy meghatározott idő után kirakodják, és a behúzás átmérője A tesztelendő felszínen megmérik.
Számítási képlet: A Brinell keménységi érték az a hányados, amelyet úgy kapunk, hogy a terhelést elosztják a bemélyedés gömb alakú felületével.
Rockwell keménység (HR):
Az alkalmazás hatálya: Általában magasabb keménységgel rendelkező anyagokhoz, például a hőkezelés utáni keménységhez használják.
Teszt elve: Hasonló a Brinell keménységhez, de különböző szondák (gyémánt) és különböző számítási módszerek felhasználásával.
Típusok: Az alkalmazástól függően vannak HRC (nagy keménységű anyagokhoz), HRA, HRB és más típusok.
Vickers keménység (HV):
Az alkalmazás hatálya: Mikroszkóp elemzésére alkalmas.
Teszt elve: Nyomja meg az anyagfelületet 120 kg -nál kevesebb terheléssel és egy gyémánt négyzetkúp behúzóval, amelynek csúcsszöge 136 °, és ossza meg az anyagi bemélyedési gödör felületét a terhelési értékkel, hogy megkapja a Vickers keménységi értékét.
Leeb keménység (HL):
Jellemzők: Hordozható keménység -tesztelő, könnyen mérhető.
Teszt elve: Használja az ütköző golyófej által generált visszapattanást, miután befolyásolta a keménységi felületet, és számolja ki a keménységet a lyukasztás visszapattanási sebességének arányával a minta felületétől az ütközési sebességig.
A postai idő: szeptember-25-2024
