Նմուշների մեխանիկական փորձարկումներ ամրության համար: Մետաղների մեխանիկական հատկությունները և դրանց փորձարկման մեթոդները

§ 4. ՄԵԽԱՆԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Արտաքին ուժերին դիմակայելու մետաղի կարողությունը բնութագրվում է մեխանիկական հատկություններով: Հետևաբար, մեքենայական մասերի արտադրության համար նյութ ընտրելիս նախևառաջ անհրաժեշտ է հաշվի առնել դրա մեխանիկական հատկությունները` ուժ, առաձգականություն, ճկունություն, ազդեցության ուժ, կարծրություն և դիմացկունություն: Այս հատկությունները որոշվում են մեխանիկական փորձարկումների արդյունքներով, որոնցում մետաղները ենթարկվում են արտաքին ուժերի (բեռների): Արտաքին ուժերը կարող են լինել ստատիկ, դինամիկ կամ ցիկլային (բազմիցս փոփոխական): Բեռը պինդ նյութում առաջացնում է սթրես և դեֆորմացիա:
Լարման- բեռի արժեքը փորձարկման նմուշի հատման միավորի համար: Դեֆորմացիա– պինդ մարմնի ձևի և չափի փոփոխություն կիրառվող արտաքին ուժերի ազդեցության տակ: Տարբերում են առաձգական (սեղմող), ճկման, ոլորման, կտրվածքային դեֆորմացիաներ (նկ. 8): Իրականում նյութը կարող է միաժամանակ ենթարկվել մեկ կամ մի քանի տեսակի դեֆորմացման:

Բրինձ. 8. Դեֆորմացիաների տեսակները.
ա - սեղմում, բ - լարվածություն, գ - ոլորում, դ - կտրում, ե - կռում

Բրինձ. 9. Ձգվող աղյուսակ:
a - պայմանական դիագրամ P-∆l կոորդինատներում, b - պայմանական սթրեսի դիագրամ և իրական սթրեսի դիագրամ

Ուժը, առաձգականությունը և ճկունությունը որոշելու համար մետաղները կլոր կամ հարթ նմուշների տեսքով ստուգվում են ստատիկ ձգման համար (ԳՕՍՏ 1497-73): Փորձարկումները կատարվում են առաձգական փորձարկման մեքենաների վրա: Փորձարկումների արդյունքում ստացվում է առաձգական դիագրամ (նկ. 9): Այս դիագրամի աբսցիսային առանցքը ցույց է տալիս դեֆորմացիայի արժեքները, իսկ օրդինատների առանցքը ցույց է տալիս նմուշի վրա կիրառվող բեռները:
Ուժ- նյութի բեռների տակ ոչնչացմանը դիմակայելու ունակությունը գնահատվում է նրա առաձգական ուժով և զիջման ուժով: Նյութի ամրության կարևոր ցուցիչ է նաև հատուկ ամրությունը՝ նյութի առաձգական ուժի և դրա խտության հարաբերակցությունը։ Վերջնական ուժ σ in (ժամանակավոր դիմադրություն) պայմանական լարումն է Pa (N/m 2), որը համապատասխանում է նմուշի ոչնչացմանը նախորդող ամենամեծ բեռին. σ =P max /F 0, որտեղ P max ամենամեծ բեռն է, N; F 0 - նմուշի աշխատանքային մասի նախնական խաչմերուկի տարածքը, մ 2: Իրական առաձգական ուժը Sk-ն այն լարվածությունն է, որը որոշվում է Pk բեռի հարաբերակցությամբ պատռման պահին նմուշի նվազագույն խաչմերուկի տարածքին պատռվելուց հետո Fk (Sk = Pk / Fk):
Ելքի ուժը (ֆիզիկական) σ t-ն ամենացածր լարումն է (ՄՊա), որի դեպքում նմուշը դեֆորմացվում է առանց բեռի նկատելի աճի. σ t = P t / F 0, որտեղ P t-ն այն բեռնվածությունն է, որի դեպքում նկատվում է ելքի բարձրությունը: , Ն.
Հիմնականում միայն ցածր ածխածնային պողպատն ու արույրն ունեն եկամտաբերություն: Մնացած համաձուլվածքները չունեն բերքատվության բարձրություններ: Նման նյութերի համար որոշվում է զիջման ուժը (պայմանական), որի դեպքում մշտական ​​երկարացումը հասնում է նմուշի նախագծային երկարության 0,2%-ին՝ σ 0,2 = P 0,2 / F 0:
Էլաստիկություն- նյութի կարողությունը վերականգնելու իր սկզբնական ձևն ու չափերը բեռի P միավորի հեռացումից հետո գնահատվում է σ pc-ի համաչափության սահմանաչափով և σ առաձգական սահմանաչափով:
Համաչափության սահմանըσ pts - լարում (MPa), որից բարձր խախտված է կիրառվող լարվածության և նմուշի դեֆորմացիայի միջև համաչափությունը σ pts = P pts / F 0:
Էլաստիկ սահման(պայմանական) σ 0,05-ը պայմանական լարվածությունն է ՄՊա-ով, որը համապատասխանում է այն բեռին, որի դեպքում մնացորդային դեֆորմացիան առաջին անգամ հասնում է նմուշի l0 նախագծային երկարության 0,05%-ին: σ 0,05 = P 0,05 / F 0, որտեղ P 0, 05 - առաձգական սահման: բեռը, Ն.
Պլաստիկ, այսինքն՝ արտաքին ուժերի ազդեցությամբ առանց փլուզվելու նյութի նոր ձև և չափ ստանալու ունակությունը բնութագրվում է հարաբերական երկարացմամբ և հարաբերական նեղացմամբ։
Հարաբերական ընդլայնում(պատռումից հետո) δ-ն պատռումից հետո նմուշի գնահատված երկարության ավելացման (l-ից -l 0) հարաբերակցությունն է սկզբնական գնահատված երկարությանը l 0, արտահայտված որպես տոկոս՝ δ=[(l-ից -l 0) /լ 0 ]100%.
Հարաբերական նեղացում(պատռվելուց հետո) φ-ն նմուշի խաչմերուկի սկզբնական և նվազագույն տարածքների (F 0 -F դեպի) տարբերության հարաբերակցությունն է խաչմերուկի սկզբնական F 0 տարածքի նկատմամբ՝ արտահայտված որպես տոկոս: : φ=[(F 0 -F-ից)/F 0 ]100%.
Որքան մեծ է նյութի հարաբերական երկարացման և կծկման արժեքները, այնքան ավելի ճկուն է այն: Փխրուն նյութերի համար այս արժեքները մոտ են զրոյի: Կառուցվածքային նյութի փխրունությունը բացասական հատկություն է:
Ազդեցության ուժը, այսինքն՝ նյութի կարողությունը դիմադրելու դինամիկ բեռներին, սահմանվում է որպես W աշխատանքի հարաբերակցությունը (MJ-ով), որը ծախսվել է նմուշը կոտրելու վրա իր խաչմերուկի F մակերեսին (մ 2-ով) կտրվածքի տեղում KS = W: /Ֆ.
Փորձարկման համար (ԳՕՍՏ 9454-78) պատրաստվում են հատուկ ստանդարտ նմուշներ քառակուսի բլոկների տեսքով՝ կտրվածքով։ Նմուշը փորձարկվում է ճոճանակի կույտերի վրա: Կույտերի ազատ անկման ճոճանակը հարվածում է նմուշին հակառակ կողմից դեպի խազը: Միաժամանակ ձայնագրվում է աշխատանքը։
Հարվածության ուժի որոշումը հատկապես կարևոր է որոշ մետաղների համար, որոնք գործում են զրոյից ցածր ջերմաստիճաններում և ցուրտ փխրունության միտում են ցուցաբերում: Որքան ցածր է սառը փխրունության շեմը, այսինքն՝ ջերմաստիճանը, որի դեպքում նյութի ճկուն կոտրվածքը վերածվում է փխրունության, և որքան մեծ է նյութի մածուցիկության պաշարը, այնքան մեծ է նյութի ազդեցության ուժը: Սառը փխրունություն - ցածր ջերմաստիճանում ազդեցության ուժի նվազում:
Ցիկլային մածուցիկություն- սա նյութերի կարողությունն է էներգիա կլանելու բազմակի փոփոխական բեռների տակ: Բարձր ցիկլային ամրություն ունեցող նյութերն արագորեն թուլացնում են թրթռումները, որոնք հաճախ վաղաժամ ձախողման պատճառ են հանդիսանում: Օրինակ, չուգունը, որն ունի բարձր ցիկլային մածուցիկություն, որոշ դեպքերում (շրջանակների և մարմնի այլ մասերի համար) ավելի արժեքավոր նյութ է, քան ածխածնային պողպատը:
Կարծրությունանվանում են նյութի կարողությունը՝ դիմակայելու մեկ այլ, ավելի ամուր մարմնի ներթափանցմանը դրա մեջ։ Մետաղ կտրող գործիքները պետք է ունենան բարձր կարծրություն՝ կտրիչներ, գայլիկոններ, կտրիչներ, ինչպես նաև մակերեսով կարծրացած մասեր։ Մետաղի կարծրությունը որոշվում է Բրինելի, Ռոքվելի և Վիկերսի մեթոդներով (նկ. 10):
Բրինելի մեթոդ(ԳՕՍՏ 9012-59) հիմնված է այն փաստի վրա, որ կոշտացած պողպատե գնդիկը սեղմվում է հարթ մետաղական մակերեսի մեջ մշտական ​​բեռի տակ: Գնդիկի տրամագիծը և բեռի մեծությունը սահմանվում են՝ կախված փորձարկվող մետաղի կարծրությունից և հաստությունից: Brinell-ի կարծրությունը որոշվում է TSh կարծրության ստուգիչի միջոցով (գնդիկի կարծրության ստուգիչ): Թեստն իրականացվում է հետևյալ կերպ. Նմուշի մակերեսի վրա, որի կարծրությունը պետք է չափվի, 3-5 սմ 2 չափի տարածքը մաքրվում է ֆայլով կամ հղկող անիվով: Նմուշը դրվում է գործիքի սեղանի վրա և բարձրացվում այնքան, մինչև այն շփվի պողպատե գնդիկի հետ, որը տեղադրված է գործիքի լիսեռի մեջ: Քաշը իջեցվում է և սեղմում գնդակը փորձարկման նմուշի մեջ: Մետաղի մակերեսին ձևավորվում է դրոշմ: Որքան մեծ է դրոշմը, այնքան ավելի փափուկ է մետաղը:
NV-ի կարծրության չափումը վերցվում է որպես բեռի հարաբերակցություն d տրամագծով և t խորությամբ դրոշմակնի մակերեսին, որը ձևավորվում է, երբ D տրամագծով գունդը սեղմվում է P ուժով (տես Նկար. 10, ա).

Բրինձ. 10. Մետաղների կարծրության որոշում Բրինելի (ա), Ռոքվելի (բ) և Վիկերսի (գ) մեթոդներով.

Կարծրության թվային արժեքը որոշվում է հետևյալ կերպ՝ չափել տպագրության տրամագիծը օպտիկական խոշորացույցով (բաժանումներով) և ստացված արժեքով գտնել ԳՕՍՏ-ին կից աղյուսակում համապատասխան կարծրության թիվը։
Բրինելի մեթոդի առավելությունը թեստավորման պարզությունն է և ստացված արդյունքների ճշգրտությունը։ Բրինելի մեթոդը խորհուրդ չի տրվում HB>450-ով նյութերի կարծրությունը չափելու համար, օրինակ՝ կարծրացած պողպատի, քանի որ չափման ժամանակ գնդակը դեֆորմացվում է, իսկ ցուցումները՝ աղավաղվում։
Օգտագործվում է պինդ նյութերի փորձարկման համար Ռոքվելի մեթոդ(ԳՕՍՏ 9013-59): Նմուշի մեջ սեղմվում է 120° գագաթային անկյունով ադամանդի կոն կամ 1,59 մմ տրամագծով կարծրացած պողպատե գունդ: Rockwell կարծրությունը չափվում է կամայական միավորներով: Կոշտության միավորի պայմանական արժեքը համապատասխանում է ծայրի առանցքային շարժմանը 0,002 մմ-ով: Փորձարկումն իրականացվում է TK սարքի վրա: Կոշտության արժեքը որոշվում է h-ի խորությամբ և հաշվվում է սարքի վրա տեղադրված ցուցիչի միջոցով: Բոլոր դեպքերում P0 նախաբեռնումը 100 Ն է։
Բարձր կարծրությամբ մետաղների փորձարկման ժամանակ օգտագործվում է ադամանդի կոն և ընդհանուր բեռնվածություն P = P 0 + P 1 = 1500 N: Կարծրությունը չափվում է «C» սանդղակով և նշանակվում է HRC:
Եթե ​​թեստը վերցնում է պողպատե գնդիկ և 1000 Ն ընդհանուր բեռ, ապա կարծրությունը չափվում է «B» սանդղակով և նշանակվում է HRB:
Շատ կոշտ կամ բարակ արտադրանքները փորձարկելիս օգտագործեք ադամանդի կոն և 600 Ն ընդհանուր բեռ: Կարծրությունը չափվում է «A» սանդղակով և նշանակվում է HRA: Rockwell կարծրության նշանակման օրինակ. HRC 50 - կարծրություն 50 «C» սանդղակի վրա:
Վիկերսի մեթոդով (ԳՕՍՏ 2999-75) կարծրությունը որոշելիս օգտագործվում է քառանիստ ադամանդե բուրգ՝ 136° գագաթային անկյունով, որպես նյութի մեջ սեղմված ծայր: Փորձարկման ընթացքում օգտագործվում են 50-ից 1000 Ն բեռներ (ավելի փոքր բեռնվածքի արժեքներ օգտագործվում են բարակ արտադրանքների և մետաղի կարծր, կարծրացած մակերեսային շերտերի կարծրությունը որոշելու համար): Կարծրության թվային արժեքը որոշվում է հետևյալ կերպ. բեռը հանելուց և մանրադիտակով չափել տպագրության երկու անկյունագծերի երկարությունները և օգտագործելով ստացված անկյունագծային երկարության միջին թվաբանական արժեքը, գտնել համապատասխան կարծրության թիվը աղյուսակում: Vickers-ի կարծրության նշանակման օրինակ է HV 500:
Փոքր ծավալներով մետաղների կարծրությունը գնահատելու համար, օրինակ, մետաղի հատիկների կամ դրա կառուցվածքային բաղադրիչների վրա, օգտագործվում է որոշելու մեթոդ. միկրոկարծրություն. Սարքի ծայրը (շեղիչը) ադամանդե քառանիստ բուրգ է (136° գագաթային անկյունով, նույնն է, ինչ բուրգը Վիկերսի փորձարկման ժամանակ): Ներծծողի ծանրաբեռնվածությունը փոքր է և կազմում է 0,05-5 Ն, իսկ ներքևի չափը 5-30 միկրոն է: Փորձարկումն իրականացվում է PMT-3 օպտիկական մանրադիտակի վրա, որը հագեցած է բեռնման մեխանիզմով: Միկրոկարծրությունը գնահատվում է թեքության անկյունագծի չափով:
Հոգնածությունը բազմակի փոփոխվող լարումների ազդեցության տակ նյութի վնասման աստիճանական կուտակման գործընթացն է, որը հանգեցնում է ճաքերի առաջացման և ոչնչացման: Մետաղական հոգնածությունն առաջանում է սթրեսի կոնցենտրացիայից նրա առանձին ծավալներում, որոնցում կան ոչ մետաղական ներդիրներ, գազի պղպջակներ, տեղային տարբեր թերություններ և այլն: Նմուշի ոչնչացումից հետո կրկնակի բեռնման արդյունքում ձևավորվում է տիպիկ հոգնածության կոտրվածք: (նկ. 11) և կազմված է երկու տարբեր մասերից՝ ըստ արտաքին տեսքի։ Կոտրվածք 1-ի մի մասը հարթ (մաշված) մակերևույթով ձևավորվում է բազմակի փոփոխական բեռների ազդեցությունից առաջացող ճաքերի տարածքում մակերեսների շփման պատճառով, իսկ մյուս մասը՝ հատիկավոր կոտրվածքով, տեղի է ունենում հենց այդ պահին։ նմուշի ոչնչացում. Հոգնածության թեստերը կատարվում են հատուկ մեքենաների վրա։ Ամենատարածված մեքենաները պտտվող նմուշի կրկնակի փոփոխական ճկման համար են, որոնք ամրագրված են մեկ կամ երկու ծայրերում, ինչպես նաև առաձգական սեղմման և կրկնակի փոփոխվող ոլորման փորձարկման մեքենաներ: Թեստերի արդյունքում որոշվում է դիմացկունության սահմանը, որը բնութագրում է հոգնածության դիմադրությունը։

Մեխանիկական հատկությունները բնութագրում են մետաղի դիմադրությունը դեֆորմացման և ոչնչացման մեխանիկական ուժերի (բեռի) ազդեցության տակ:

Հիմնական մեխանիկական հատկությունները ներառում են.

Ուժ
- պլաստիկություն
- ազդեցության ուժը
- կարծրություն

Ուժ– սա մետաղի կարողությունն է՝ չփլուզվել մեխանիկական ուժերի (բեռի) ազդեցության տակ։

Պլաստիկմեխանիկական ուժերի (բեռի) ազդեցության տակ առանց ոչնչացման մետաղի ձևը փոխելու (դեֆորմացվելու) ունակությունն է։

Որոշում է մետաղի կարողությունը դիմակայելու հարվածային (դինամիկ) մեխանիկական ուժերին (հարվածային բեռներ):

Կարծրությունմետաղի կարողությունն է՝ դիմակայելու այլ ավելի կոշտ նյութերի ներթափանցմանը դրա մեջ։

Մետաղների մեխանիկական փորձարկման տեսակներն ու պայմանները

Մեխանիկական հատկությունները որոշելու համար կատարվում են հետևյալ տեսակի թեստեր.

առաձգական փորձարկումներ;
- ստատիկ ճկման փորձարկումներ;
- ազդեցության ճկման փորձարկումներ;
- կարծրության չափում.

Նմուշների փորձարկման պայմանները ներառում են՝ ջերմաստիճանը, նմուշների վրա բեռի կիրառման տեսակը և բնույթը:

Փորձարկման ջերմաստիճանը.

Նորմալ (+20°C);
- ցածր (+20°C-ից ցածր, 0...-60°C ջերմաստիճան);
- բարձր (+20°C-ից բարձր, ջերմաստիճան +100...+1200°C):

Բեռների տեսակը.

ձգվելով
սեղմում
թեքվել
ոլորում
կտոր

Բեռի կիրառման բնութագիրը.

Բեռը աճում է դանդաղ և սահուն կամ մնում է հաստատուն - ստատիկ թեստեր;
- բեռը կիրառվում է բարձր արագությամբ. հարվածային բեռ - դինամիկ թեստեր;
- բազմակի կրկնվող փոփոխական բեռ; բեռի մեծության կամ մեծության և ուղղության փոփոխություններ (լարվածություն և սեղմում) - տոկունության թեստեր:

Մեխանիկական փորձարկման նմուշներ

Մեխանիկական փորձարկումները կատարվում են ստանդարտ նմուշների վրա: Նմուշների ձևը և չափերը սահմանվում են կախված փորձարկման տեսակից:

Ձգման մեխանիկական փորձարկումների համար օգտագործվում են ստանդարտ գլանաձև (շրջանաձև խաչմերուկ) և հարթ (ուղղանկյուն խաչմերուկ) նմուշներ: Գլանաձև նմուշների համար որպես հիմնական վերցվում են dо=10 մմ տրամագծով, կարճ lо=5×do = 50 մմ և երկար lо=10×do = 100 մմ տրամագծով նմուշներ։

Հարթ նմուշների հաստությունը հավասար է թերթի հաստությանը, իսկ լայնությունը սահմանվում է 10, 15, 20 կամ 30 մմ:

Հարթ նմուշ առանց գլխի առաձգական բռնակների համար

Հարթ նմուշ գլուխներով

Մեխանիկական հատկությունները որոշվում են ստատիկ փորձարկումներով

Ստատիկթեստեր են, որոնց դեպքում նմուշի վրա կիրառվող բեռը դանդաղ և սահուն աճում է:

Ստատիկ առաձգական փորձարկումներում որոշվում են մետաղի հետևյալ հիմնական մեխանիկական բնութագրերը.

Ելքի ուժ (σ t);
- առաձգական ուժ կամ ժամանակավոր դիմադրություն (σ in);
- հարաբերական երկարացում (δ);
- հարաբերական նեղացում (ψ).

այն լարվածությունն է, որի դեպքում նմուշը դեֆորմացվում է առանց առաձգական բեռի նկատելի աճի:

նմուշի ձախողմանը նախորդող առավելագույն բեռնվածքի լարումն է:

նմուշի երկարության աճի հարաբերակցությունն է ոչնչացումից հետո դրա սկզբնական երկարությանը մինչև փորձարկումը:

նմուշի խաչմերուկի տարածքի կրճատման հարաբերակցությունն է ոչնչացումից հետո դրա սկզբնական տարածքին մինչև փորձարկումը:

Ստատիկ առաձգական փորձարկման ժամանակ երկաթը և այլ պլաստմասսա մետաղները ունեն զիջման բարձրություն, երբ նմուշը երկարացվում է Pm մշտական ​​բեռի տակ:

Pmax առավելագույն բեռնվածության դեպքում նմուշի մի հատվածում հայտնվում է խաչմերուկի նեղացում, այսպես կոչված, «պարանոց»: Նմուշի ոչնչացումը սկսվում է պարանոցից: Քանի որ նմուշի խաչմերուկը նվազում է, նմուշի ոչնչացումը տեղի է ունենում առավելագույնից պակաս բեռի դեպքում: Փորձարկման ընթացքում սարքերը գծում են առաձգական դիագրամ, որից որոշվում են բեռները: Փորձարկումից հետո ոչնչացված նմուշները հավաքվում են միասին և չափվում պարանոցի վերջնական երկարությունը և տրամագիծը: Այս տվյալների հիման վրա հաշվարկվում են ամրությունը և ճկունությունը:

Մեխանիկական ազդեցության փորձարկում

Դինամիկ փորձարկումներն այն թեստերն են, որոնց դեպքում դեֆորմացիայի արագությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան ստատիկ թեստերում:

Դինամիկ ազդեցության ճկման փորձարկումները ցույց են տալիս մետաղի փխրուն կոտրվածքի հակումը: Մեթոդը հիմնված է ճոճանակի կույտի վարորդի մեկ հարվածով նմուշի խազով (սթրեսային կոնցենտրատոր) ոչնչացման վրա:

Ստանդարտը նախատեսում է նմուշներ երեք տեսակի կտրվածքով.

U- ձևավորված նմուշ R = 1 մմ շառավղով (KCU մեթոդ);

V- ձևավորված նմուշ R = 0,25 մմ շառավղով (KCV մեթոդ);

նմուշ I – ձևավորված հոգնածության ճեղքով (KST մեթոդ):

Հարվածության ուժը հասկացվում է որպես ազդեցության աշխատանք՝ կապված նմուշի նախնական խաչմերուկի տարածքի հետ հարստացման վայրում:

Փորձարկումից հետո նմուշը ոչնչացնելու համար պահանջվող հարվածային աշխատանքը որոշվում է ճոճանակի կույտի վարորդի սանդղակի միջոցով: Նմուշի խաչմերուկի տարածքը որոշվում է նախքան ձախողումը:

ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԿԱՐԾՈՒԹՅԱՆ ՈՐՈՇՈՒՄԸ

Կարծրությունը մետաղի հատկությունն է՝ դիմակայելու մակերեսային շերտի պլաստիկ դեֆորմացիային, երբ գունդը, կոնը կամ բուրգը կտրված են: Կոշտության չափումը պարզ և արագ է իրականացվում և իրականացվում է առանց արտադրանքի ոչնչացման: Կոշտության որոշման երեք մեթոդ լայնորեն օգտագործվում է.

Բրինելի կարծրություն (կարծրության միավորը նշվում է HB-ով);
- Rockwell կարծրություն (կարծրության միավորը նշանակված է HR);
- Vickers կարծրություն (կարծրության միավորը նշանակված է HV):

Բրինելի կարծրության որոշումը բաղկացած է D = 10 մմ տրամագծով պողպատե գնդիկից բեռի ազդեցության տակ նմուշի (արտադրանքի) մեջ սեղմելով և բեռը հանելուց հետո d տրամագիծը չափելով:

Բրինելի կարծրությունը նշվում է թվերով և HB տառերով, օրինակ՝ 180 HB: Որքան փոքր է տպագրության տրամագիծը, այնքան բարձր է կարծրությունը: Որքան բարձր է կարծրությունը, այնքան մեծ է մետաղի ամրությունը և պակաս ճկունությունը: Որքան փափուկ է մետաղը, այնքան փոքր է սարքի բեռը: Այսպիսով, պողպատի և չուգունի կարծրությունը որոշելիս բեռը վերցվում է 3000 Ն, նիկելի, պղնձի և ալյումինի համար՝ 1000 Ն, կապարի և անագի համար՝ 250 Ն։

Ռոքվելի կարծրության որոշումը բաղկացած է ադամանդե կոնով (կշեռքներ A և C) կամ 1,6 մմ տրամագծով պողպատե գնդիկով (սանդղակ B) փորձանմուշի (արտադրանքի) մեջ սեղմելուց՝ հաջորդաբար կիրառվող նախնական (Po) գործողությամբ: և հիմնական (P) բեռները և չափման ծայրի ներթափանցման խորությունը (h): Rockwell կարծրությունը նշվում է թվերով և HR տառերով, որոնք ցույց են տալիս սանդղակը: Օրինակ, 60 HRC (կարծրություն 60 C սանդղակի վրա):

Վիկերսի կարծրության որոշումը բաղկացած է սովորական քառանիստ բուրգի ձևով ադամանդի ծայրը բեռի ազդեցությամբ նմուշի (արտադրանքի) մեջ սեղմելուց և բեռը հանելուց հետո մնացած d-ի ներքևի անկյունագծի չափումից: Մեթոդն օգտագործվում է բարակ մասերի և բարձր կարծրությամբ բարակ մակերեսային շերտերի կարծրությունը որոշելու համար։ Vickers-ի կարծրությունը նշվում է թվերով և տառերով HV, օրինակ՝ 200 HV:

Ստատիկ ճկման թեստեր

Ստատիկ ճկման տեխնոլոգիական թեստերն օգտագործվում են մետաղի կարողությունը ընդունելու ձևով և չափերով տրված թեքությունը: Նմանատիպ փորձարկումներ են կատարվում եռակցված հոդերի վրա:

Ճկման փորձարկումները կատարվում են թիթեղից և ձևավորված (ձող, քառակուսի, անկյուն, կապուղի և այլն) մետաղից պատրաստված նմուշների վրա: Մետաղական թիթեղի համար նմուշի լայնությունը (բ) վերցվում է հավասար է կրկնակի հաստության (2 տ), բայց ոչ պակաս, քան 10 մմ: Մանդրելի շառավիղը նշված է տեխնիկական բնութագրերում:

Գոյություն ունեն ճկման երեք տեսակ.

Թեքեք որոշակի անկյան տակ;
- թեքեք մանդրելի շուրջը, մինչև կողմերը զուգահեռ լինեն;
- մոտ թեքեք, մինչև կողքերը դիպչեն (հարթեցվեն):

Նմուշում ճաքերի, պատռվածքների, շերտազատումների կամ կոտրվածքների բացակայությունը վկայում է այն մասին, որ նմուշը անցել է թեստը:

Մետաղների մեխանիկական հատկությունների որոշման մեթոդները բաժանվում են.
- ստատիկ, երբ բեռը դանդաղ և սահուն աճում է (առաձգական, սեղմման, ճկման, ոլորման, կարծրության թեստեր);
- դինամիկ, երբ բեռը մեծանում է մեծ արագությամբ (ազդեցության ճկման փորձարկումներ);
- ցիկլային, երբ բեռը բազմիցս փոխվում է մեծության և ուղղությամբ (հոգնածության թեստեր):

Առաձգական փորձարկում

Առաձգական ուժը փորձարկելիս որոշվում են առաձգական ուժը (σ in), զիջման ուժը (σ t), հարաբերական երկարացումը (δ) և հարաբերական կծկումը (ψ): Փորձարկումները կատարվում են առաձգական փորձարկող մեքենաների վրա՝ օգտագործելով ստանդարտ նմուշներ՝ Fo խաչմերուկի մակերեսով և աշխատանքային (հաշվարկված) երկարությամբ lo: Փորձարկումների արդյունքում ստացվում է առաձգական դիագրամ (նկ. 1): Abscissa առանցքը ցույց է տալիս դեֆորմացիայի արժեքը, իսկ օրդինատների առանցքը ցույց է տալիս բեռի արժեքը, որը կիրառվում է նմուշի վրա:
Վերջնական ուժը (σ in) առավելագույն ծանրաբեռնվածությունն է, որին նյութը կարող է դիմակայել առանց ոչնչացման՝ կապված նմուշի նախնական խաչմերուկի տարածքի հետ (Pmax/Fo):

Բրինձ. 1. Լարվածության դիագրամ

Հարկ է նշել, որ ձգվելիս նմուշը երկարում է, իսկ խաչմերուկը շարունակաբար նվազում է։ Իրական լարվածությունը որոշվում է որոշակի պահին գործող բեռը բաժանելով այն տարածքի վրա, որն ունի տվյալ պահին նմուշը: Առօրյա պրակտիկայում իրական լարումները չեն որոշվում, այլ օգտագործվում են պայմանական լարումներ՝ ենթադրելով, որ նմուշի Fo խաչմերուկը մնում է անփոփոխ։

Ելքի ուժը (σ t) այն բեռն է, որի դեպքում տեղի է ունենում պլաստիկ դեֆորմացիա՝ կապված նմուշի նախնական խաչմերուկի տարածքի հետ (Рт/Fo): Այնուամենայնիվ, առաձգական փորձարկումների ժամանակ համաձուլվածքների մեծամասնությունը դիագրամների վրա չունի զիջման սարահարթ: Հետևաբար, որոշվում է պայմանական զիջման ուժը (σ 0.2) - լարվածությունը, որին համապատասխանում է 0.2% պլաստիկ դեֆորմացիան: Ընտրված 0.2% արժեքը բավականին ճշգրիտ բնութագրում է անցումը առաձգականից պլաստիկ դեֆորմացիաների:

Նյութի բնութագրերը ներառում են նաև առաձգական սահմանը (σ pr), որը նշանակում է լարվածություն, որի դեպքում պլաստիկ դեֆորմացիան հասնում է որոշակի արժեքի: Սովորաբար օգտագործվում են մնացորդային լարվածության արժեքներ 0,005; 0,02; 0,05%: Այսպիսով, σ 0,05 = Ppr / Fo (Ppr-ն այն բեռն է, որի մնացորդային երկարացումը կազմում է 0,05%):

Համաչափության սահման σ pc = Ppc / Fo (Ppc-ն առավելագույն բեռնվածությունն է, որի գործողությամբ Հուկի օրենքը դեռ բավարարված է):

Պլաստիկությունը բնութագրվում է հարաբերական երկարացումով (δ) և հարաբերական կծկումով (ψ).

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

որտեղ lk-ը նմուշի վերջնական երկարությունն է. lo և Fo-ն նմուշի սկզբնական երկարությունն ու խաչմերուկն են. Fk-ը խզման վայրի խաչմերուկի տարածքն է:

Ցածր ճկուն նյութերի համար առաձգական փորձարկումները դժվար են, քանի որ նմուշի տեղադրման ժամանակ աննշան աղավաղումները բերում են զգալի սխալ՝ ճեղքման բեռը որոշելիս: Նման նյութերը սովորաբար ենթարկվում են ճկման փորձարկման:

Կարծրության թեստ

Կանոնակարգեր:

ԳՕՍՏ 8.062-85 «Չափումների միասնականության ապահովման պետական ​​համակարգ. Բրինելի կշեռքի վրա կարծրություն չափող գործիքների պետական ​​հատուկ ստանդարտ և պետական ​​ստուգման սխեմա»

GET 33-85 «Բրինելի սանդղակի վրա կարծրության միավորների պետական ​​հատուկ ստանդարտ»

Կարծրությունը նյութի կարողությունն է՝ դիմակայելու մեկ այլ, ավելի կարծր մարմնի՝ ներթափանցմանը: Նյութի կարծրությունը որոշվում է Brinell, Rockwell, Vickers և Shore մեթոդներով (նկ. 2):

Ա	բ	Վ

Բրինձ. 2. Կոշտության որոշման սխեմաներ՝ ըստ Բրինելի (ա), Ռոքվելի (բ) և Վիկերսի (գ)

Մետաղի Բրինելի կարծրությունը նշվում է HB տառերով և թվով: Կարծրության թիվը SI համակարգին փոխարկելու համար օգտագործեք K = 9,8 106 գործակիցը, որով Բրինելի կարծրության արժեքը բազմապատկվում է՝ HB = HB K, Pa:

Բրինելի կարծրության մեթոդը խորհուրդ չի տրվում օգտագործել HB 450-ից ավելի կարծրություն ունեցող պողպատների և 200 HB-ից ավելի կարծրություն ունեցող գունավոր մետաղների համար:

Տարբեր նյութերի համար հաստատվել է հարաբերակցություն վերջնական ամրության (MPa-ով) և HB կարծրության թվի միջև. σ ≈ 3.4 HB - տաք գլորված ածխածնային պողպատների համար; σ ≈ 4,5 HB - պղնձի համաձուլվածքների համար, σ ≈ 3,5 HB - ալյումինի համաձուլվածքների համար:

Կարծրության որոշումը Rockwell մեթոդով իրականացվում է մետաղի մեջ ադամանդե կոն կամ պողպատե գնդիկ սեղմելով: Rockwell սարքն ունի երեք կշեռք՝ A, B, C: Ադամանդի կոնը օգտագործվում է կոշտ նյութերը (կշեռքներ A և C) փորձարկելու համար, իսկ գնդիկը՝ փափուկ նյութերը (սանդղակ B): Կախված մասշտաբից, կարծրությունը նշանակվում է HRB, HRC, HRA տառերով և արտահայտվում է հատուկ ստորաբաժանումներով:

Վիկերսի մեթոդով կարծրությունը չափելիս մետաղի մակերեսի մեջ սեղմվում է քառանիստ ադամանդե բուրգ (հղկված կամ փայլեցված): Այս մեթոդը օգտագործվում է բարձր կարծրություն ունեցող բարակ մասերի և բարակ մակերեսային շերտերի կարծրությունը որոշելու համար (օրինակ՝ ազոտավորումից հետո)։ Vickers կարծրությունը նշանակված է HV: HV կարծրության համարի փոխարկումը SI համակարգին կատարվում է այնպես, ինչպես HB կարծրության համարը:

Shore մեթոդով կարծրությունը չափելիս, շեղիչով գունդը ընկնում է նմուշի վրա՝ դրա մակերեսին ուղղահայաց, և կարծրությունը որոշվում է գնդակի հետադարձման բարձրությամբ և նշանակվում է HS:

Կուզնեցով-Հերբերտ-Ռեհբինդերի մեթոդ - կարծրությունը որոշվում է ճոճանակի տատանումների խոնավացման ժամանակով, որի հենարանը ուսումնասիրվող մետաղն է։

Ազդեցության փորձարկում

Հարվածության ուժը բնութագրում է նյութի կարողությունը՝ դիմադրելու դինամիկ բեռներին և դրա արդյունքում փխրուն կոտրվածքի հակմանը: Հարվածության փորձարկման համար պատրաստվում են հատուկ նմուշներ խազով, որոնք այնուհետեւ ոչնչացվում են ճոճանակի հարվածային շարժիչի վրա (նկ. 3): Օգտագործելով ճոճանակի կույտի վարորդի սանդղակը, որոշվում է ոչնչացման վրա ծախսված K աշխատանքը, և հաշվարկվում է այդ փորձարկումների արդյունքում ստացված հիմնական բնութագիրը՝ հարվածի ուժը։ Այն որոշվում է նմուշի քայքայման աշխատանքի հարաբերակցությամբ նրա խաչմերուկի մակերեսին և չափվում է ՄՋ/մ 2-ով:

Հարվածության ուժը նշանակելու համար օգտագործեք KS տառերը և ավելացրեք երրորդը, որը ցույց է տալիս նմուշի կտրվածքի տեսակը. U, V, T: KCU նշումը նշանակում է U-անման կտրվածքով նմուշի ազդեցության ուժը, KCV - հետ: V-ի նման կտրվածք, իսկ KCT՝ ճեղքով, որը ստեղծվել է կտրվածքի հիմքում: Հարվածային փորձարկումների ժամանակ նմուշի ոչնչացման աշխատանքը պարունակում է երկու բաղադրիչ՝ ճաքերի առաջացման (Az) և ճաքերի տարածման (Ar) աշխատանք։

Հարվածության ուժի որոշումը հատկապես կարևոր է այն մետաղների համար, որոնք գործում են ցածր ջերմաստիճաններում և դրսևորում են ցուրտ փխրունության միտում, այսինքն՝ ազդեցության ուժի նվազում, քանի որ աշխատանքային ջերմաստիճանը նվազում է:

Բրինձ. 3. Ճոճանակի կույտի շարժիչի և ազդեցության նմուշի սխեման

Ցածր ջերմաստիճանում խազված նմուշների վրա ազդեցության փորձարկումներ կատարելիս որոշվում է սառը փխրունության շեմը, որը բնութագրում է ջերմաստիճանի նվազման ազդեցությունը նյութի փխրուն կոտրվածքի հակման վրա: Ճկունից փխրուն կոտրվածքի անցման ժամանակ ջերմաստիճանի տիրույթում նկատվում է հարվածային ուժի կտրուկ նվազում, որը կոչվում է սառը փխրունության ջերմաստիճանային շեմ։ Այս դեպքում կոտրվածքի կառուցվածքը փոխվում է մանրաթելային փայլատից (ճկուն կոտրվածք) մինչև բյուրեղային փայլուն (փխրուն կոտրվածք): Սառը փխրունության շեմը նշանակվում է ջերմաստիճանի միջակայքով (tb. – txr.) կամ մեկ ջերմաստիճան t50, որի դեպքում նմուշի կոտրվածքում դիտվում է մանրաթելային բաղադրիչի 50%-ը կամ հարվածի ուժի արժեքը կիսով չափ կրճատվում է:

Տվյալ ջերմաստիճանում գործելու համար նյութի համապատասխանությունը դատվում է մածուցիկության ջերմաստիճանի սահմանով, որը որոշվում է աշխատանքային ջերմաստիճանի և սառը փխրունության անցումային ջերմաստիճանի տարբերությամբ, և որքան մեծ է այն, այնքան ավելի հուսալի է նյութը:

Հոգնածության թեստ

Հոգնածությունը բազմակի փոփոխական սթրեսների ազդեցության տակ նյութի վնասման աստիճանական կուտակման գործընթացն է, որը հանգեցնում է ճաքերի առաջացման և ոչնչացման: Մետաղների հոգնածությունն առաջանում է նրա առանձին ծավալներում սթրեսի կենտրոնացմամբ (ոչ մետաղական և գազային ներդիրների կուտակման վայրերում, կառուցվածքային արատներ)։ Հոգնածությանը դիմակայելու մետաղի կարողությունը կոչվում է տոկունություն:

Հոգնածության փորձարկումները կատարվում են պտտվող նմուշի կրկնակի փոփոխվող ճկման մեքենաների վրա, որոնք ամրագրված են մեկ կամ երկու ծայրերում, կամ լարում-սեղմում փորձարկող մեքենաների կամ կրկնվող փոփոխվող ոլորման համար: Թեստերի արդյունքում որոշվում է դիմացկունության սահմանը, որը բնութագրում է նյութի դիմադրությունը հոգնածության նկատմամբ:

Հոգնածության սահմանը առավելագույն լարվածությունն է, որի դեպքում հոգնածության ձախողումը չի առաջանում բեռնման հիմնական ցիկլերից հետո:

Տոկունության սահմանը նշվում է σ R-ով, որտեղ R-ը ցիկլի անհամաչափության գործակիցն է:

Տոկունության սահմանը որոշելու համար փորձարկվում է առնվազն տասը նմուշ: Յուրաքանչյուր նմուշ փորձարկվում է միայն մեկ լարվածության դեպքում կամ ցիկլերի բազային քանակի դեպքում: Ցիկլերի հիմնական թիվը պետք է լինի առնվազն 107 բեռ (պողպատի համար) և 108 (գունավոր մետաղների համար):

Կառուցվածքային ամրության կարևոր բնութագիրը ցիկլային ծանրաբեռնվածության տակ գոյատևումն է, որը հասկացվում է որպես մասի շահագործման տևողությունը 0,5...1 մմ չափի առաջին մակրոսկոպիկ հոգնածության ճեղքի մեկնարկից մինչև վերջնական ոչնչացումը: Գոյատևումը առանձնահատուկ նշանակություն ունի արտադրանքի շահագործման հուսալիության համար, որի անխափան աշխատանքը պահպանվում է հոգնածության ճաքերի վաղ հայտնաբերման և հետագա զարգացման կանխարգելման միջոցով:

Մետաղների առաձգական փորձարկումը բաղկացած է նմուշի ձգումից՝ նմուշի երկարացման (Δl) կախվածությունը կիրառվող բեռից (P) գծելով, որին հաջորդում է այս դիագրամի վերակառուցումը պայմանական լարումների դիագրամի (σ - ε)

Առաձգական փորձարկումները կատարվում են նույն ԳՕՍՏ-ի համաձայն, և որոշվում են այն նմուշները, որոնց վրա կատարվում են փորձարկումները:

Ինչպես նշվեց վերևում, փորձարկման ընթացքում կառուցվում է մետաղի առաձգական դիագրամ: Այն ունի մի քանի բնորոշ ոլորտներ.

1. OA հատվածը P բեռի և Δl երկարացման միջև համաչափության հատվածն է: Սա այն տարածքն է, որտեղ պահպանվում է Հուկի օրենքը։ Այս համաչափությունը հայտնաբերվեց Ռոբերտ Հուկի կողմից 1670 թվականին և հետագայում հայտնի դարձավ որպես Հուկի օրենք։
2. OB հատվածը առաձգական դեֆորմացիայի հատված է: Այսինքն, եթե նմուշի վրա կիրառվի Ru-ից չգերազանցող բեռ, այնուհետև բեռնաթափվի, ապա բեռնաթափման ժամանակ նմուշի դեֆորմացիան կնվազի նույն օրենքի համաձայն, ըստ որի դրանք ավելացել են բեռնման ժամանակ։

B կետի վերևում լարվածության դիագրամը շեղվում է ուղիղ գծից - դեֆորմացիան սկսում է ավելի արագ աճել, քան բեռը, և դիագրամը ստանում է կորագիծ տեսք: Рт-ին (կետ C) համապատասխան բեռի դեպքում դիագրամը անցնում է հորիզոնական հատված: Այս փուլում նմուշը ստանում է զգալի մշտական ​​երկարացում՝ գործնականում առանց բեռի ավելացման: Սթրես-լարում դիագրամի վրա նման հատվածի ձևավորումը բացատրվում է նյութի մշտական ​​ծանրաբեռնվածության տակ դեֆորմացնելու հատկությամբ։ Այս հատկությունը կոչվում է նյութի հոսունություն, իսկ լարվածություն-դեֆորմացիա դիագրամի աբսցիսայի առանցքին զուգահեռ հատվածը կոչվում է զիջման տարածք։
Երբեմն բերքատվության բարձրավանդակն իր բնույթով ալիքաձև է։ Սա ավելի հաճախ վերաբերում է պլաստիկ նյութերի ձգմանը և բացատրվում է նրանով, որ սկզբում ձևավորվում է հատվածի տեղային նոսրացում, այնուհետև այդ նոսրացումը տարածվում է նյութի հարակից ծավալի վրա և այդ գործընթացը զարգանում է մինչև դրա տարածման արդյունքում. նման ալիքի դեպքում առաջանում է ընդհանուր միատեսակ երկարացում՝ համապատասխան զիջման տարածքին։ Երբ կա զիջող ատամ, նյութի մեխանիկական հատկությունները որոշելիս ներկայացվում են ելքի վերին և ստորին սահմանների հասկացությունները:

Բերքատվության սարահարթի հայտնվելուց հետո նյութը կրկին ձեռք է բերում ձգվելուն դիմակայելու ունակություն, և դիագրամը բարձրանում է: D կետում ուժը հասնում է իր առավելագույն արժեքին Pmax: Երբ Pmax ուժը հասնում է, նմուշի վրա հայտնվում է կտրուկ տեղական նեղացում՝ պարանոց: Պարանոցի լայնական հատվածի նվազումը առաջացնում է բեռի անկում և դիագրամի K կետին համապատասխանող պահին նմուշը պատռվում է:

Նմուշի ձգման համար կիրառվող բեռը կախված է այդ նմուշի երկրաչափությունից: Որքան մեծ է խաչմերուկի տարածքը, այնքան մեծ է բեռը, որը պահանջվում է նմուշը ձգելու համար: Այդ իսկ պատճառով ստացված մեքենայի դիագրամը նյութի մեխանիկական հատկությունների որակական գնահատական ​​չի տալիս: Նմուշի երկրաչափության ազդեցությունը վերացնելու համար մեքենայի դիագրամը վերակառուցվում է σ − ε կոորդինատներով՝ բաժանելով P-ի օրդինատը A0 նմուշի սկզբնական խաչմերուկի տարածքով, իսկ աբսցիսա ∆l-ն՝ lo-ով: Այս կերպ վերադասավորվող դիագրամը կոչվում է պայմանական սթրեսի դիագրամ։ Արդեն այս նոր դիագրամից որոշվում են նյութի մեխանիկական բնութագրերը։

Որոշվում են հետևյալ մեխանիկական բնութագրերը.

Համամասնության սահմանը спз– ամենամեծ լարվածությունը, որից հետո Հուկի օրենքի վավերականությունը խախտվում է σ = Eε, որտեղ E-ն երկայնական առաձգականության մոդուլն է կամ առաջին տեսակի առաձգականության մոդուլը։ Այս դեպքում E =σ/ε = tanα, այսինքն՝ մոդուլը E-ն դիագրամի ուղղագիծ մասի թեքության անկյան շոշափումն է աբսցիսայի առանցքին:

Էլաստիկ սահման սու- որոշակի նշված արժեքի մնացորդային դեֆորմացիաների տեսքին համապատասխան պայմանական սթրես (0,05; 0,001; 0,003; 0,005%); մնացորդային դեֆորմացիայի հանդուրժողականությունը նշված է ցուցիչում սу-ում

Ելքի ուժ ст- սթրես, որի դեպքում դեֆորմացիայի աճ է տեղի ունենում առանց առաձգական բեռի նկատելի աճի

Նաև առանձնանում է ապացույց ուժ- սա պայմանական լարվածությունն է, որի դեպքում մնացորդային դեֆորմացիան հասնում է որոշակի արժեքի (սովորաբար նմուշի աշխատանքային երկարության 0,2%-ը, այնուհետև պայմանական զիջման ուժը նշվում է որպես σ0,2): σ0.2-ի արժեքը որոշվում է, որպես կանոն, այն նյութերի համար, որոնք գծապատկերի վրա չունեն սարահարթ կամ թուլացող ատամ:

Մետաղները բնութագրվում են բարձր ճկունությամբ, ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությամբ։ Նրանք ունեն բնորոշ մետաղական փայլ։

D.I.-ի պարբերական աղյուսակի մոտ 80 տարրեր ունեն մետաղների հատկություններ: Մենդելեևը։ Մետաղների, ինչպես նաև մետաղական համաձուլվածքների համար, հատկապես կառուցվածքային, մեծ նշանակություն ունեն մեխանիկական հատկությունները, որոնցից հիմնականներն են ամրությունը, ճկունությունը, կարծրությունը և հարվածային ուժը։

Արտաքին բեռի ազդեցության տակ պինդ մարմնում առաջանում են սթրես և դեֆորմացիա։ կապված նմուշի սկզբնական խաչմերուկի տարածքի հետ:

Դեֆորմացիա -սա պինդ մարմնի ձևի և չափի փոփոխություն է արտաքին ուժերի ազդեցության տակ կամ մարմնում տեղի ունեցող ֆիզիկական պրոցեսների արդյունքում, որոնք տեղի են ունենում մարմնում փուլային փոխակերպումների, նեղացման և այլնի ժամանակ: Դեֆորմացիան կարող է լինել առաձգական(անհետանում է բեռը հանելուց հետո) և պլաստիկ(մնում է բեռը հանելուց հետո): Անընդհատ աճող ծանրաբեռնվածությամբ առաձգական դեֆորմացիան, որպես կանոն, վերածվում է պլաստիկի, իսկ հետո նմուշը փլուզվում է։

Կախված բեռի կիրառման եղանակից, մետաղների, համաձուլվածքների և այլ նյութերի մեխանիկական հատկությունների փորձարկման մեթոդները բաժանվում են ստատիկ, դինամիկ և փոփոխական:

Ուժ -մետաղների ընդունակությունը ստատիկ, դինամիկ կամ փոփոխական բեռների տակ դեֆորմացիան կամ քայքայումը դիմակայելու: Ստատիկ բեռների տակ մետաղների ամրությունը ստուգվում է լարվածության, սեղմման, ճկման և ոլորման մեջ: Առաձգական փորձարկումը պարտադիր է: Դինամիկ բեռների տակ ամրությունը գնահատվում է հատուկ ազդեցության ուժով, իսկ փոփոխվող բեռների դեպքում՝ հոգնածության ուժով:

Ուժը, առաձգականությունը և ճկունությունը որոշելու համար մետաղները կլոր կամ հարթ նմուշների տեսքով ստուգվում են ստատիկ ձգման համար: Փորձարկումները կատարվում են առաձգական փորձարկման մեքենաների վրա: Փորձարկումների արդյունքում ստացվում է առաձգական դիագրամ (նկ. 3.1): . Այս դիագրամի աբսցիսայի առանցքը ցույց է տալիս լարման արժեքները, իսկ օրդինատների առանցքը ցույց է տալիս նմուշի վրա կիրառված լարվածության արժեքները:

Գրաֆիկը ցույց է տալիս, որ կիրառվող լարվածությունը որքան էլ փոքր լինի, այն առաջացնում է դեֆորմացիա, իսկ սկզբնական դեֆորմացիաները միշտ էլաստիկ են և դրանց մեծությունն ուղղակիորեն կախված է լարվածությունից։ Դիագրամում ներկայացված կորի վրա (նկ. 3.1) առաձգական դեֆորմացիան բնութագրվում է գծով. ՕԱև դրա շարունակությունը։

Բրինձ. 3.1. Լարվածության կորը

Կետից վեր Ախախտված է սթրեսի և լարվածության համաչափությունը. Սթրեսն առաջացնում է ոչ միայն առաձգական, այլև մնացորդային, պլաստիկ դեֆորմացիա։ Դրա արժեքը հավասար է գծված գծից մինչև պինդ կորի հորիզոնական հատվածին:

Արտաքին ուժի ազդեցության տակ առաձգական դեֆորմացիայի ժամանակ բյուրեղային ցանցում ատոմների միջև հեռավորությունը փոխվում է։ Բեռը հեռացնելով վերանում է միջատոմային հեռավորության փոփոխության պատճառ դարձած պատճառը, ատոմները վերադառնում են իրենց սկզբնական տեղերը, և դեֆորմացիան անհետանում է։

Պլաստիկ դեֆորմացիան բոլորովին այլ, շատ ավելի բարդ գործընթաց է: Պլաստիկ դեֆորմացիայի ժամանակ բյուրեղի մի մասը շարժվում է մյուսի նկատմամբ։ Եթե ​​բեռը հանվի, բյուրեղի տեղաշարժված մասը չի վերադառնա իր սկզբնական տեղը. դեֆորմացիան կպահպանվի: Այս տեղաշարժերը բացահայտվում են միկրոկառուցվածքային հետազոտությամբ: Բացի այդ, պլաստիկ դեֆորմացիան ուղեկցվում է հատիկների ներսում խճանկարային բլոկների ջախջախմամբ, իսկ դեֆորմացիայի զգալի աստիճանի դեպքում նկատվում է նաև հատիկների ձևի և տարածության մեջ տեղակայման նկատելի փոփոխություն, և հատիկների միջև առաջանում են դատարկություններ (ծակոտիներ): (երբեմն հատիկների ներսում):

Ներկայացված կախվածություն OAV(տես Նկար 3.1) արտաքին կիրառվող լարման միջև ( σ ) և դրա հետևանքով առաջացած հարաբերական դեֆորմացիան ( ε ) բնութագրում է մետաղների մեխանիկական հատկությունները.

· ուղիղ գծի թեքություն ՕԱցույց է տալիս մետաղի կարծրություն, կամ բնութագիրը, թե ինչպես է արտաքինից կիրառվող բեռը փոխում միջատոմային հեռավորությունները, ինչը, առաջին մոտավորությամբ, բնութագրում է միջատոմային ձգողության ուժերը.

· Ուղիղ գծի թեքության անկյան շոշափող ՕԱ համաչափ առաձգական մոդուլին (Ե), որը թվայինորեն հավասար է լարվածության գործակցին բաժանված հարաբերական առաձգական դեֆորմացիայի վրա.

լարումը, որը կոչվում է համաչափության սահման ( σ հատ), համապատասխանում է պլաստիկ դեֆորմացիայի առաջացման պահին: Որքան ճշգրիտ է դեֆորմացիայի չափման մեթոդը, այնքան ցածր է կետը Ա;

· Տեխնիկական չափումների մեջ մի բնութագիր կոչվում է զիջման ուժ (σ 0.2): Սա լարվածություն է, որն առաջացնում է մնացորդային դեֆորմացիա, որը հավասար է նմուշի կամ արտադրանքի երկարության կամ այլ չափի 0,2%-ին.

առավելագույն լարումը ( σ գ) համապատասխանում է լարվածության ժամանակ ձեռք բերված առավելագույն լարմանը և կոչվում է ժամանակավոր դիմադրություն կամ առաձգական ուժ .

Նյութի մեկ այլ բնութագիր պլաստիկ դեֆորմացիայի քանակն է, որը նախորդում է կոտրվածքին և սահմանվում է որպես երկարության (կամ խաչմերուկի) հարաբերական փոփոխություն՝ այսպես կոչված. հարաբերական երկարաձգում (δ ) կամ հարաբերական նեղացում (ψ ), բնութագրում են մետաղի պլաստիկությունը։ Տարածքը կորի տակ OAVհամաչափ այն աշխատանքին, որը պետք է ծախսվի մետաղը ոչնչացնելու համար: Այս ցուցանիշը, որը որոշվում է տարբեր ձևերով (հիմնականում կտրված նմուշը հարվածելով), բնութագրում է մածուցիկություն մետաղական

Երբ նմուշը ձգվում է մինչև ձախողման կետը, կիրառվող ուժի և նմուշի երկարացման հարաբերությունները գրանցվում են գրաֆիկորեն (նկ. 3.2), որի արդյունքում ստացվում են այսպես կոչված դեֆորմացիայի դիագրամներ:

Բրինձ. 3.2. Դիագրամ «ուժ (լարվածություն) - երկարացում»

Նմուշի դեֆորմացիան, երբ համաձուլվածքը բեռնվում է, սկզբում մակրոէլաստիկ է, այնուհետև աստիճանաբար և տարբեր հատիկների մեջ անհավասար բեռների տակ վերածվում է պլաստիկի, որը տեղի է ունենում տեղահանման մեխանիզմի միջոցով կտրվածքի միջոցով: Դեֆորմացիայի արդյունքում տեղաշարժերի կուտակումը հանգեցնում է մետաղի ամրացմանը, բայց երբ դրանց խտությունը զգալի է, հատկապես առանձին հատվածներում, առաջանում են ոչնչացման կենտրոններ, որոնք, ի վերջո, հանգեցնում են նմուշի ամբողջական ոչնչացմանը:

Առաձգական փորձարկման ժամանակ ամրությունը գնահատվում է հետևյալ բնութագրերով.

1) առաձգական ուժ;

2) համաչափության սահմանը.

3) զիջման ուժ;

4) առաձգական սահմանը.

5) առաձգական մոդուլ;

6) զիջման ուժ.

7) հարաբերական երկարացում.

8) հարաբերական միատեսակ երկարացում.

9) հարաբերական նեղացում պատռումից հետո.

Առաձգական ուժ (առաձգական ուժ կամ առաձգական ուժ) σ մեջ,ամենամեծ բեռին համապատասխանող լարումն է Ռ Վնմուշի ոչնչացմանը նախորդող.

σ in = P in /F 0,

Այս հատկանիշը պարտադիր է մետաղների համար։

Համաչափության սահմանը (σ հատ) - սա պայմանական լարումն է Ռ pc, որտեղ սկսվում է շեղումը դեֆորմացիայի և բեռի միջև կամրջի համամասնական կախվածությունից: Այն հավասար է.

σ pc = P pc /F 0.

Արժեքներ σ հատը չափվում է kgf/mm 2 կամ MPa-ով .

Ելքի ուժ (σ տ) լարումն է ( ՌՏ) որի դեպքում նմուշը դեֆորմացվում է (հոսում) առանց ծանրաբեռնվածության նկատելի աճի։ Հաշվարկվում է բանաձևով.

σ t = ՌՏ / Ֆ 0 .

Էլաստիկ սահման (σ 0,05) այն լարվածությունն է, որի դեպքում մնացորդային երկարացումը հասնում է նմուշի աշխատանքային մասի հատվածի երկարության 0,05%-ին, որը հավասար է լարման չափիչի հիմքին: Էլաստիկ սահման σ 0.05-ը հաշվարկվում է բանաձևով.

σ 0,05 = Պ 0,05 /Ֆ 0 .

Էլաստիկ մոդուլ (Ե) – լարվածության աճի հարաբերակցությունը առաձգական դեֆորմացիայի սահմաններում երկարացման համապատասխան աճին: Այն հավասար է.

E = Pl 0 /լ միջին Ֆ 0 ,

Որտեղ ∆Р- բեռի ավելացում; լ 0- նմուշի նախնական գնահատված երկարությունը. ես ամուսնացել եմ- երկարացման միջին աճ; Ֆ 0 – նախնական խաչմերուկի տարածքը.

Ելքի ուժ (պայմանական) – լարվածություն, որի դեպքում մնացորդային երկարացումը հասնում է նմուշի հատվածի երկարության 0,2%-ին իր աշխատանքային մասի վրա, որի երկարացումը հաշվի է առնվում նշված բնութագիրը որոշելիս:

Հաշվարկվում է բանաձևով.

σ 0,2 = Պ 0,2 /Ֆ 0 .

Պայմանական զիջման ուժը որոշվում է միայն այն դեպքում, եթե առաձգական դիագրամի վրա բացակայում է զիջման սարահարթը:

Հարաբերական ընդլայնում (բաժանումից հետո) - նյութերի պլաստիկության բնութագրիչներից մեկը, որը հավասար է ոչնչացումից հետո նմուշի հաշվարկված երկարության աճի հարաբերակցությանը ( ես դեպի) մինչև սկզբնական արդյունավետ երկարությունը ( լ 0) տոկոսներով.

Հարաբերական միատեսակ երկարացում (դ р)– նմուշի աշխատանքային մասի հատվածների երկարության ավելացման հարաբերակցությունը պատռվելուց հետո փորձարկումից առաջ երկարությանը` արտահայտված որպես տոկոս:

Հարաբերական նեղացում խզումից հետո (ψ ), ինչպես նաև հարաբերական երկարացումը, նյութի պլաստիկության հատկանիշն է։ Սահմանվում է որպես տարբերության հարաբերակցություն Ֆ 0 և նվազագույն ( F դեպի) նմուշի խաչմերուկի մակերեսը ոչնչացումից հետո մինչև նախնական խաչմերուկի տարածքը ( F 0), արտահայտված որպես տոկոս.

Էլաստիկություն – մետաղների հատկությունը՝ վերականգնելու իրենց նախկին ձևը դեֆորմացիա առաջացնող արտաքին ուժերի հեռացումից հետո։ Էլաստիկությունը պլաստիկության հակառակ հատկությունն է։

Շատ հաճախ ուժը որոշելու համար օգտագործվում է պարզ, ոչ կործանարար, պարզեցված մեթոդ՝ կարծրության չափում։

Տակ կարծրություն նյութը հասկացվում է որպես դրա մեջ օտար մարմնի ներթափանցման դիմադրություն, այսինքն, փաստորեն, կարծրությունը բնութագրում է նաև դիմադրություն դեֆորմացմանը: Կոշտությունը որոշելու բազմաթիվ մեթոդներ կան: Ամենատարածվածն այն է Բրինելի մեթոդ (նկ. 3.3, ա), երբ փորձարկման մարմինը ենթարկվում է ուժի Ռտրամագծով գնդակ Դ. Բրինելի կարծրության թիվը (HH) բեռն է ( Ռ), բաժանված տպագրության գնդաձև մակերեսի մակերեսով (տրամագիծ դ).

Բրինձ. 3.3. Կարծրության թեստ.

ա – ըստ Բրինելի; բ – ըստ Ռոքվելի; գ – ըստ Վիկերսի

Կոշտությունը չափելիս Վիկերսի մեթոդ (նկ. 3.3, բ) ադամանդե բուրգը սեղմված է ներս: Չափելով տպագրության անկյունագիծը ( դ), դատեք նյութի կարծրությունը (HV):

Կոշտությունը չափելիս Ռոքվելի մեթոդ (նկ. 3.3, գ) ներդիրը ադամանդե կոն է (երբեմն փոքրիկ պողպատե գնդիկ): Կոշտության թիվը ներքևի խորության փոխադարձ է ( հ). Կան երեք սանդղակներ՝ A, B, C (Աղյուսակ 3.1):

Փափուկ նյութերի համար օգտագործվում են Brinell և Rockwell B սանդղակի մեթոդները, կարծր նյութերի համար Rockwell C սանդղակի մեթոդը և բարակ շերտերի (թերթների) համար Rockwell A սանդղակի մեթոդը և Vickers մեթոդը: Կոշտության չափման նկարագրված մեթոդները բնութագրում են համաձուլվածքի միջին կարծրությունը։ Համաձուլվածքի առանձին կառուցվածքային բաղադրիչների կարծրությունը որոշելու համար անհրաժեշտ է կտրուկ տեղայնացնել դեֆորմացիան, սեղմել ադամանդե բուրգը որոշակի տեղ, որը գտնվում է բարակ հատվածի վրա 100-400 անգամ մեծացմամբ՝ շատ փոքր բեռի տակ։ (1-ից մինչև 100 գֆ), որին հաջորդում է թեքության անկյունագիծը մանրադիտակի տակ: Ստացված բնութագիրը ( Ն) կոչվում է միկրոկարծրություն , և բնութագրում է որոշակի կառուցվածքային բաղադրիչի կարծրությունը:

Աղյուսակ 3.1 Ռոքվելի մեթոդով կարծրությունը չափելիս փորձարկման պայմանները

Փորձարկման պայմաններ		Նշանակումը t ամրություն
Ռ= 150 կգ
Երբ փորձարկվում է ադամանդի կոնով և բեռով Ռ= 60 կգ
Պողպատե գնդակը սեղմելիս և բեռնելիս Ռ= 100 կգ

NV-ի արժեքը չափվում է կգ/մմ 2-ով (այս դեպքում միավորները հաճախ նշված չեն) կամ SI-ով` ՄՊա-ով (1 կգֆ/մմ 2 = 10 ՄՊա):

Մածուցիկություն – մետաղների՝ ազդեցության բեռներին դիմակայելու ունակությունը. Մածուցիկությունը փխրունության հակառակ հատկությունն է: Գործողության ընթացքում շատ մասեր ունենում են ոչ միայն ստատիկ բեռներ, այլև ենթակա են հարվածային (դինամիկ) բեռների: Օրինակ, նման բեռներ կրում են լոկոմոտիվների և վագոնների անիվները երկաթուղային հոդերի վրա:

Դինամիկ փորձարկումների հիմնական տեսակը ծալված նմուշների հարվածային բեռնումն է ճկման պայմաններում: Դինամիկ հարվածային բեռնումն իրականացվում է ճոճանակի հարվածային շարժիչների վրա (նկ. 3.4), ինչպես նաև ընկնող բեռով: Այս դեպքում որոշվում է նմուշի դեֆորմացման և քայքայման վրա ծախսված աշխատանքը։

Սովորաբար, այս թեստերում որոշվում է նմուշի դեֆորմացման և ոչնչացման վրա ծախսված հատուկ աշխատանքը: Այն հաշվարկվում է բանաձևով.

KS =Կ/ Ս 0 ,

Որտեղ Կ.Ս- կոնկրետ աշխատանք; TO– նմուշի դեֆորմացման և ոչնչացման ընդհանուր աշխատանք, J; S 0– նմուշի խաչմերուկը կտրվածքի տեղում, մ 2 կամ սմ 2:

Բրինձ. 3.4. Ազդեցության փորձարկում ճոճանակի ազդեցության փորձարկիչի միջոցով

Փորձարկումից առաջ չափվում է բոլոր տեսակի նմուշների լայնությունը: U- և V-աձև կտրվածքով նմուշների բարձրությունը չափվում է փորձարկումից առաջ, իսկ T-աձև կտրվածքով` փորձարկումից հետո: Համապատասխանաբար, կոտրվածքի դեֆորմացիայի կոնկրետ աշխատանքը նշվում է KCU, KCV և KST:

Փխրունություն ցածր ջերմաստիճանի մետաղները կոչվում են սառը փխրունություն . Ազդեցության ուժի արժեքը զգալիորեն ցածր է, քան սենյակային ջերմաստիճանում:

Նյութերի մեխանիկական հատկությունների մեկ այլ բնութագիր է հոգնածության ուժ. Որոշ մասեր (լիսեռներ, միացնող ձողեր, աղբյուրներ, զսպանակներ, ռելսեր և այլն) շահագործման ընթացքում ունենում են բեռներ, որոնք փոխվում են մեծության կամ միաժամանակ մեծության և ուղղության (նշանի) վրա: Նման փոփոխական (թրթռումային) բեռների ազդեցության տակ մետաղը կարծես հոգնում է, նրա ամրությունը նվազում է, իսկ մասը փլուզվում է։ Այս երեւույթը կոչվում է հոգնածությունմետաղական, իսկ արդյունքում առաջացած կոտրվածքները հոգնածություն են: Նման մանրամասների համար պետք է իմանալ տոկունության սահմանը, դրանք. առավելագույն լարման մեծությունը, որին մետաղը կարող է դիմակայել առանց ոչնչացման բեռնվածքի որոշակի քանակի փոփոխության (ցիկլերի) դեպքում ( Ն).

Մաշվածության դիմադրություն -մետաղների դիմադրություն շփման գործընթացների մաշվածությանը: Սա կարևոր բնութագիր է, օրինակ, կոնտակտային նյութերի և, մասնավորապես, էլեկտրաֆիկացված տրանսպորտի ընթացիկ կոլեկտորի կոնտակտային մետաղալարերի և հոսանք հավաքող տարրերի համար: Մաշվածությունը բաղկացած է առանձին մասնիկների քսվող մակերեսից բաժանումից և որոշվում է մասի երկրաչափական չափսերի կամ զանգվածի փոփոխություններով:

Հոգնածության ուժը և մաշվածության դիմադրությունը տալիս են կառույցների մասերի ամրության առավել ամբողջական պատկերը, իսկ ամրությունը բնութագրում է այդ մասերի հուսալիությունը: