ლითონის მასალების მექანიკური თვისებების შეჯამება

სიმტკიცის დაძაბულობის ტესტი ძირითადად გამოიყენება ლითონის მასალების უნარის დასადგენად გაჭიმვის პროცესში დაზიანების წინააღმდეგობის გაწევისას და წარმოადგენს მასალების მექანიკური თვისებების შესაფასებლად ერთ -ერთ მნიშვნელოვან ინდიკატორს.

1. Tensile Test

დაძაბულობის ტესტი ემყარება მატერიალური მექანიკის ძირითად პრინციპებს. გარკვეულ პირობებში მატერიალური ნიმუშისთვის დაძაბულ დატვირთვის გამოყენებით, ეს იწვევს დაძაბულ დეფორმაციას, სანამ ნიმუში არ ამოიწურება. ტესტის დროს, ექსპერიმენტული ნიმუშის დეფორმაცია სხვადასხვა დატვირთვით და მაქსიმალური დატვირთვა, როდესაც აღირიცხება ნიმუშის შესვენება, ისე, რომ გამოთვალოთ მოსავლიანობის სიძლიერე, დაძაბულობის სიმტკიცე და მასალის სხვა შესრულების სხვა ინდიკატორები.

სტრესი σ = f/ა

σ არის დაძაბულობის ძალა (MPA)

F არის tensile დატვირთვა (n)

A არის ნიმუშის ჯვარედინი სექციური არეალი

2. Tensile მრუდი

გაჭიმვის პროცესის რამდენიმე ეტაპის ანალიზი:

ა. მცირე დატვირთვით OP ეტაპზე, გახანგრძლივება ხაზოვან ურთიერთობაშია დატვირთვასთან, ხოლო FP არის მაქსიმალური დატვირთვა სწორი ხაზის შესანარჩუნებლად.

ბ. მას შემდეგ, რაც დატვირთვა გადააჭარბებს FP- ს, დაძაბულობის მრუდი იწყებს არაწრფივი ურთიერთობის მიღებას. ნიმუში შედის დეფორმაციის საწყის ეტაპზე, დატვირთვა ამოღებულია, ხოლო ნიმუშს შეუძლია დაუბრუნდეს თავდაპირველ მდგომარეობას და ელასტიკურად დეფორმირებას.

გ. მას შემდეგ, რაც დატვირთვა გადააჭარბებს FE- ს, დატვირთვა ამოღებულია, დეფორმაციის ნაწილი აღდგება, ხოლო ნარჩენი დეფორმაციის ნაწილი შენარჩუნებულია, რომელსაც პლასტიკური დეფორმაცია ეწოდება. FE ეწოდება ელასტიური ზღვარი.

დ. როდესაც დატვირთვა კიდევ უფრო იზრდება, დაძაბულობის მრუდი გვიჩვენებს ხერხი. როდესაც დატვირთვა არ იზრდება ან მცირდება, ექსპერიმენტული ნიმუშის უწყვეტი გახანგრძლივების ფენომენს ეწოდება მოსავლიანობა. მოსავლის აღების შემდეგ, ნიმუში იწყებს აშკარა პლასტიკური დეფორმაციას.

ე. მოსავლის აღების შემდეგ, ნიმუში აჩვენებს დეფორმაციის წინააღმდეგობის ზრდას, მუშაობის გამკვრივებას და დეფორმაციის გაძლიერებას. როდესაც დატვირთვა მიაღწევს FB- ს, ნიმუშის იგივე ნაწილი მკვეთრად მცირდება. FB არის სიძლიერის ზღვარი.

ვ. შემცირების ფენომენი იწვევს ნიმუშის ტარების ტევადობის შემცირებას. როდესაც დატვირთვა მიაღწევს FK- ს, ნიმუში იშლება. ამას ეწოდება მოტეხილობის დატვირთვა.

მოსავლიანობის ძალა

მოსავლიანობის სიძლიერე არის მაქსიმალური სტრესის მნიშვნელობა, რომელსაც ლითონის მასალა შეუძლია გაუძლოს პლასტიკური დეფორმაციის დასაწყისიდან, რათა მოხდეს მოტეხილობა, როდესაც ექვემდებარება გარე ძალას. ეს მნიშვნელობა აღნიშნავს კრიტიკულ წერტილს, სადაც მატერიალური გადასვლა ელასტიური დეფორმაციის ეტაპიდან პლასტიკური დეფორმაციის ეტაპზე.

კლასიფიკაცია

ზედა მოსავლიანობის სიძლიერე: ეხება ნიმუშის მაქსიმალურ სტრესს, სანამ ძალის წვეთები პირველად ხდება, როდესაც მოსავლიანობა მოხდება.

დაბალი მოსავლიანობის სიძლიერე: ეხება მოსავლიანობის ეტაპზე მინიმალურ სტრესს, როდესაც საწყისი გარდამავალი ეფექტი უგულებელყოფილია. ვინაიდან ქვედა მოსავლიანობის წერტილის მნიშვნელობა შედარებით სტაბილურია, იგი ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც მატერიალური წინააღმდეგობის ინდიკატორი, რომელსაც ეწოდება მოსავლიანობის წერტილი ან მოსავლიანობის ძალა.

გაანგარიშების ფორმულა

ზედა მოსავლიანობის სიძლიერისთვის: r = f / sₒ, სადაც f არის მაქსიმალური ძალა, სანამ ძალის წვეთამდე პირველად მოსავლიანობის ეტაპზე, და Sₒ არის ნიმუშის ორიგინალური განივი სეგმენტი.

დაბალი მოსავლიანობის სიძლიერისთვის: r = f / sₒ, სადაც f არის მინიმალური ძალა f უგულებელყოფა საწყისი გარდამავალი ეფექტის შესახებ, ხოლო Sₒ არის ნიმუშის ორიგინალური სექციური არეალი.

ერთეული

მოსავლიანობის სიმტკიცის ერთეული, როგორც წესი, არის MPA (მეგაპასკალი) ან N/mm² (ნიუტონი კვადრატულ მილიმეტრზე).

მაგალითი

მაგალითად, მიიღეთ დაბალი ნახშირბადის ფოლადი, მისი მოსავლიანობის ზღვარი ჩვეულებრივ 207 მპა. ამ ზღვარს უფრო მეტი გარეგანი ძალების დაქვემდებარებაში, დაბალი ნახშირბადის ფოლადი წარმოქმნის მუდმივ დეფორმაციას და ვერ აღდგება; ამ ზღვრის გარე ძალას ექვემდებარება, დაბალი ნახშირბადის ფოლადს შეუძლია დაუბრუნდეს თავდაპირველ მდგომარეობაში.

მოსავლიანობის სიძლიერე ერთ - ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია ლითონის მასალების მექანიკური თვისებების შესაფასებლად. ეს ასახავს მასალების შესაძლებლობას, რომ წინააღმდეგობა გაუწიოს პლასტიკური დეფორმაციას, როდესაც ექვემდებარება გარე ძალებს.

დაძაბულობის ძალა

დაძაბულობის სიძლიერე არის მასალის უნარი, რომ წინააღმდეგობა გაუწიოს ზიანს დაძაბულ დატვირთვის ქვეშ, რაც სპეციალურად არის გამოხატული, როგორც მაქსიმალური სტრესის მნიშვნელობა, რომელსაც მასალა გაუძლებს დაძაბულობის პროცესში. როდესაც მასალის დაძაბულობის სტრესი აღემატება მის დაძაბულობას, მასალა გაივლის პლასტიკური დეფორმაციას ან მოტეხილობას.

გაანგარიშების ფორმულა

გაანგარიშების ფორმულა დაძაბულობის სიმტკიცისთვის (σt) არის:

σt = f / a

სადაც F არის მაქსიმალური დაძაბულობის ძალა (ნიუტონი, n), რომელსაც ნიმუში შეუძლია გაუძლოს გატეხამდე, ხოლო A არის ნიმუშის ორიგინალური ჯვარედინი სეგმენტი (კვადრატული მილიმეტრი, მმ²).

ერთეული

დაძაბულობის სიმძლავრის ერთეული, როგორც წესი, არის MPA (მეგაპასკალი) ან N/mm² (ნიუტონი კვადრატულ მილიმეტრზე). 1 MPA ტოლია 1,000,000 Newtons კვადრატულ მეტრზე, რაც ასევე ტოლია 1 ნ/მმ².

გავლენის ფაქტორებზე

დაძაბულობის სიძლიერე გავლენას ახდენს მრავალი ფაქტორით, მათ შორის ქიმიური შემადგენლობა, მიკროსტრუქტურა, სითბოს დამუშავების პროცესი, დამუშავების მეთოდი და ა.შ. მასალები.

პრაქტიკული გამოყენება

დაძაბულობის ძალა ძალიან მნიშვნელოვანი პარამეტრია მასალების მეცნიერებისა და ინჟინერიის სფეროში და ხშირად გამოიყენება მასალების მექანიკური თვისებების შესაფასებლად. სტრუქტურული დიზაინის, მასალების შერჩევის, უსაფრთხოების შეფასების და ა.შ., დაძაბულობის სიძლიერე არის ფაქტორი, რომელიც უნდა განიხილებოდეს. მაგალითად, სამშენებლო ინჟინერიაში, ფოლადის დაძაბული სიძლიერე მნიშვნელოვანი ფაქტორია იმის დასადგენად, შეუძლია თუ არა მას გაუძლოს დატვირთვას; საჰაერო კოსმოსური სფეროში, მსუბუქი წონის და მაღალი სიმტკიცის მასალების დაძაბულობის სიძლიერე არის თვითმფრინავის უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად.

დაღლილობის ძალა:

ლითონის დაღლილობა ეხება იმ პროცესს, რომლის დროსაც მასალები და კომპონენტები თანდათანობით წარმოქმნიან ადგილობრივ მუდმივ კუმულაციურ დაზიანებას ციკლური სტრესის ან ციკლური შტამების ერთ ან რამდენიმე ადგილას, ხოლო ბზარები ან უეცარი სრული მოტეხილობები ხდება გარკვეული ციკლის შემდეგ.

თვისებები

დროში მოულოდნელობა: ლითონის დაღლილობის უკმარისობა ხშირად ხდება მოულოდნელად მოკლე დროში აშკარა ნიშნების გარეშე.

ადგილობრივ მდგომარეობაში: დაღლილობის უკმარისობა ჩვეულებრივ ხდება ადგილობრივ რაიონებში, სადაც სტრესი კონცენტრირებულია.

მგრძნობელობა გარემოსა და დეფექტებისადმი: ლითონის დაღლილობა ძალიან მგრძნობიარეა მასალის შიგნით გარემოსა და მცირე დეფექტების მიმართ, რამაც შეიძლება დააჩქაროს დაღლილობის პროცესი.

გავლენის ფაქტორებზე

სტრესის ამპლიტუდა: სტრესის სიდიდე პირდაპირ გავლენას ახდენს ლითონის დაღლილობის ცხოვრებაზე.

საშუალო სტრესის მასშტაბები: რაც უფრო დიდია საშუალო სტრესი, მით უფრო მოკლეა ლითონის დაღლილობის სიცოცხლე.

ციკლების რაოდენობა: რაც უფრო მეტჯერ იმყოფება ლითონი ციკლური სტრესის ან დაძაბვის ქვეშ, მით უფრო სერიოზულია დაღლილობის დაზიანების დაგროვება.

პროფილაქტიკური ზომები

მასალების შერჩევის ოპტიმიზაცია: შეარჩიეთ მასალები დაღლილობის უფრო მაღალი ლიმიტით.

სტრესის კონცენტრაციის შემცირება: სტრესის კონცენტრაციის შემცირება სტრუქტურული დიზაინის ან დამუშავების მეთოდების საშუალებით, მაგალითად, მომრგვალებული კუთხის გადასვლების გამოყენებით, განივი სექციური ზომების გაზრდა და ა.შ.

ზედაპირის მკურნალობა: ლითონის ზედაპირზე გასაპრიალებელი, შესხურება და ა.შ.

შემოწმება და მოვლა: რეგულარულად შეამოწმეთ ლითონის კომპონენტები, რომ დაუყოვნებლივ გამოვლინდეთ და შეაკეთონ დეფექტები, როგორიცაა ბზარები; დაღლილობისკენ მიდრეკილ ნაწილების შენარჩუნება, მაგალითად, ნახმარი ნაწილების ჩანაცვლება და სუსტი კავშირების გამაგრება.

ლითონის დაღლილობა არის ლითონის უკმარისობის ჩვეულებრივი რეჟიმი, რომელიც ხასიათდება უეცარი, ადგილობრივად და გარემოსადმი მგრძნობელობით. სტრესის ამპლიტუდა, სტრესის საშუალო მასშტაბები და ციკლების რაოდენობა არის ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ლითონის დაღლილობას.

SN მრუდი: აღწერს მასალების დაღლილობის სიცოცხლეს სხვადასხვა სტრესის დონეზე, სადაც S წარმოადგენს სტრესს და n წარმოადგენს სტრესის ციკლების რაოდენობას.

დაღლილობის სიძლიერის კოეფიციენტის ფორმულა:

(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)

სადაც (ka) არის დატვირთვის ფაქტორი, (kb) არის ზომის ფაქტორი, (kc) არის ტემპერატურის ფაქტორი, (kd) არის ზედაპირის ხარისხის ფაქტორი, და (ke) არის საიმედოობის ფაქტორი.

SN მრუდი მათემატიკური გამოხატულება:

(\ Sigma^m n = c)

სადაც (\ სიგმა) არის სტრესი, n არის სტრესის ციკლების რაოდენობა, ხოლო M და C არის მატერიალური მუდმივები.

გაანგარიშების ნაბიჯები

განსაზღვრეთ მატერიალური მუდმივები:

M და C მნიშვნელობების განსაზღვრა ექსპერიმენტების საშუალებით ან შესაბამისი ლიტერატურის მითითებით.

სტრესის კონცენტრაციის ფაქტორი განსაზღვრეთ: განვიხილოთ ნაწილის ფაქტობრივი ფორმა და ზომა, აგრეთვე სტრესის კონცენტრაცია, რომელიც გამოწვეულია ფილებით, გასაღებით და ა.შ. კონცენტრაციის ფაქტორი, რომელიც მოიცავს დიზაინის ცხოვრებას და ნაწილის სამუშაო სტრესის დონეს, გამოთვალეთ დაღლილობის სიძლიერე.

2. პლასტიურობა:

პლასტიურობა ეხება მასალის საკუთრებას, რომელიც, როდესაც გარე ძალას ექვემდებარება, აწარმოებს მუდმივ დეფორმაციას დარღვევის გარეშე, როდესაც გარე ძალა აჭარბებს მის ელასტიურ ზღვარს. ეს დეფორმაცია შეუქცევადია და მასალა არ დაუბრუნდება თავდაპირველ ფორმას, თუნდაც გარე ძალის ამოღება.

პლასტიურობის ინდექსი და მისი გაანგარიშების ფორმულა

გახანგრძლივება (Δ)

განმარტება: გახანგრძლივება არის ლიანდაგის განყოფილების მთლიანი დეფორმაციის პროცენტული მაჩვენებელი მას შემდეგ, რაც ნიმუში ხდება დაძაბულობის მოტეხილობით, ორიგინალური გაზომვის სიგრძემდე.

ფორმულა: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%

სადაც L0 არის ნიმუშის ორიგინალური გაზომვის სიგრძე;

L1 არის გაზომვის სიგრძე ნიმუშის გატეხვის შემდეგ.

სეგმენტური შემცირება (ψ)

განმარტება: სეგმენტური შემცირება არის კისრის წერტილზე ჯვრის სექციური ფართობის მაქსიმალური შემცირების პროცენტული მაჩვენებელი, მას შემდეგ რაც ნიმუში იშლება თავდაპირველი ჯვარედინი სექციური არეალში.

ფორმულა: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%

სადაც F0 არის ნიმუშის ორიგინალური სექციური ფართობი;

F1 არის ჯვარედინი სექციური ფართობი კისრის წერტილში ნიმუშის გატეხვის შემდეგ.

3. სიმტკიცე

ლითონის სიმტკიცე არის მექანიკური საკუთრების ინდექსი, ლითონის მასალების სიმტკიცეზე გასაზომად. ეს მიუთითებს ლითონის ზედაპირზე ადგილობრივ მოცულობაში დეფორმაციის წინააღმდეგობის გაწევის უნარზე.

ლითონის სიმტკიცის კლასიფიკაცია და წარმოდგენა

ლითონის სიმტკიცე აქვს მრავალფეროვანი კლასიფიკაციისა და წარმომადგენლობის მეთოდები სხვადასხვა ტესტის მეთოდების მიხედვით. ძირითადად მოიცავს შემდეგს:

Brinell Hardness (HB):

განაცხადის ფარგლები: ზოგადად გამოიყენება, როდესაც მასალა რბილია, მაგალითად, ფერადი ლითონები, ფოლადი სითბოს დამუშავებამდე ან ანონირების შემდეგ.

ტესტის პრინციპი: ტესტის დატვირთვის გარკვეული ზომით, გარკვეული დიამეტრის გამაგრებული ფოლადის ბურთი ან კარბიდის ბურთი დაჭერით ლითონის ზედაპირზე, რომლითაც ტესტირება ხდება, დატვირთვა განტვირთულია მითითებული დროის შემდეგ, ხოლო დიამეტრის დიამეტრი ტესტირების ზედაპირზე იზომება.

გაანგარიშების ფორმულა: Brinell- ის სიმტკიცე მნიშვნელობა არის დატვირთვის დაყოფის შედეგად დატვირთვის სფერული ზედაპირის ფართობით დაყოფა.

როკველის სიმტკიცე (HR):

გამოყენების ფარგლები: ზოგადად გამოიყენება უფრო მაღალი სიმტკიცე მასალებისთვის, მაგალითად, სიხშირე სითბოს დამუშავების შემდეგ.

ტესტის პრინციპი: მსგავსია Brinell- ის სიმტკიცე, მაგრამ სხვადასხვა გამოძიების (ბრილიანტის) და სხვადასხვა გაანგარიშების მეთოდების გამოყენებით.

ტიპები: აპლიკაციიდან გამომდინარე, არსებობს HRC (მაღალი სიმტკიცე მასალებისთვის), HRA, HRB და სხვა ტიპები.

ვიკერსის სიმტკიცე (HV):

განაცხადის სფერო: შესაფერისია მიკროსკოპის ანალიზისთვის.

ტესტის პრინციპი: დააჭირეთ მატერიალურ ზედაპირს 120 კგ -ზე ნაკლები დატვირთვით და ალმასის კვადრატული კონუსის ინდუქციით, რომელსაც აქვს ვერტიკალური კუთხე 136 °, და გაყავით მატერიალური indentation ორმოს ზედაპირის ფართობი დატვირთვის მნიშვნელობით, რომ მიიღოთ Vickers სიმტკიცე.

LEEB სიმტკიცე (HL):

მახასიათებლები: პორტატული სიმტკიცე ტესტერი, მარტივი გაზომვა.

ტესტის პრინციპი: გამოიყენეთ ზემოქმედების ბურთის ხელმძღვანელის მიერ წარმოქმნილი ბუჩქი, სიმტკიცეზე ზედაპირზე ზემოქმედების შემდეგ და გამოთვალეთ სიმტკიცე პუნჩის საყრდენის სიჩქარის თანაფარდობით 1 მმ -ზე ნიმუშის ზედაპირიდან ზემოქმედების სიჩქარეზე.