Test pevnosti v tahu se používá hlavně ke stanovení schopnosti kovových materiálů odolat poškození během procesu protahování a je jedním z důležitých ukazatelů pro hodnocení mechanických vlastností materiálů.
1. Test tahu
Test v tahu je založen na základních principech materiální mechaniky. Nanesením tahové zátěže na vzorek materiálu za určitých podmínek způsobuje deformaci v tahu, dokud se vzorek nerozbije. Během testu je deformace experimentálního vzorku při různých zatíženích a maximální zatížení při zaznamenávání vzorků, aby se vypočítala pevnost výnosu, pevnost v tahu a další indikátory výkonu materiálu.
Stres σ = f/a
σ je pevnost v tahu (MPA)
F je zátěž tahu (n)
A je průřezová oblast vzorku
2. tahová křivka
Analýza několika fází procesu protahování:
A. Ve fázi OP s malým zatížením je prodloužení v lineárním vztahu se zatížením a FP je maximální zatížení pro udržení přímky.
b. Po překročení FP začne tahová křivka brát nelineární vztah. Vzorek vstupuje do počáteční fáze deformace a zatížení se odstraní a vzorek se může vrátit do původního stavu a elasticky deformovat.
C. Po překročení FE je zatížení odstraněno, část deformace se obnoví a je zadržena část zbytkové deformace, která se nazývá plastická deformace. Fe se nazývá elastický limit.
d. Když se zatížení dále zvyšuje, tahová křivka ukazuje Sawtooth. Když se zátěž nezvýší ani nesnižuje, je fenomén nepřetržitého prodloužení experimentálního vzorku nazýván výnosem. Po výtěžku začne vzorek podléhat zjevné plastické deformaci.
E. Po výtěžku vykazuje vzorek zvýšení deformační odolnosti, kalení a posilování deformace. Když zatížení dosáhne FB, stejná část vzorku se prudce zmenšuje. FB je limit síly.
F. Fenomén smršťování vede ke snížení únosné kapacity vzorku. Když zatížení dosáhne FK, vzorek se zlomí. Tomu se nazývá zlomenina.
Výnosová síla
Výnosová síla je maximální napěťová hodnota, kterou kovový materiál vydrží od začátku plastické deformace, aby se dokončila zlomeninu, když je podrobena vnější síle. Tato hodnota označuje kritický bod, kdy materiál přechází z elastické deformační fáze do stadia plastické deformace.
Klasifikace
Síla horního výnosu: odkazuje na maximální napětí vzorku, než síla poprvé klesne, když dojde k výnosu.
Nižší pevnost výnosu: odkazuje na minimální napětí ve fázi výnosu, když je ignorován počáteční přechodný účinek. Protože hodnota dolního výnosového bodu je relativně stabilní, obvykle se používá jako indikátor materiálového odolnosti, nazývaného výnosového bodu nebo výnosové pevnosti.
Vzorec výpočtu
Pro sílu horního výnosu: r = f / sₒ, kde f je maximální síla před poprvé klesnutí síly ve fázi výnosu a Sₒ je původní průřezová oblast vzorku.
Pro nižší výnosovou sílu: r = f / sₒ, kde f je minimální síla f ignorovat počáteční přechodný účinek a Sₒ je původní průřezová oblast vzorku.
Jednotka
Jednotka výnosové pevnosti je obvykle MPA (megapascal) nebo N/mm² (Newton na milimetr čtvereční).
Příklad
Jako příklad si vezměte nízkouhlíkovou ocel, jeho výnosový limit je obvykle 207MPa. Pokud je podrobena externí síle větší než tento limit, nízkohlíková ocel produkuje trvalou deformaci a nelze ji obnovit; Když je podrobena vnější síle menší než tento limit, může se nízkohlíková ocel vrátit do svého původního stavu.
Výnosová síla je jedním z důležitých ukazatelů pro hodnocení mechanických vlastností kovových materiálů. Odráží schopnost materiálů odolávat plastické deformaci, když je podrobena vnějším silám.
Pevnost v tahu
Pevnost v tahu je schopnost materiálu odolávat poškození při tahu, což je speciálně vyjádřeno jako maximální hodnota napětí, kterou materiál během procesu tahu vydrží. Když tahové napětí na materiálu překročí jeho pevnost v tahu, materiál podstoupí plastovou deformaci nebo zlomeninu.
Vzorec výpočtu
Vzorec výpočtu pro pevnost v tahu (σt) je:
σt = f / a
Kde f je maximální tahová síla (Newton, n), kterou vzorek předloží před rozbití, a A je původní oblast průřezu vzorku (čtvereční milimetr, mm²).
Jednotka
Jednotka pevnosti v tahu je obvykle MPA (megapascal) nebo N/mm² (Newton na milimetr čtvereční). 1 MPa se rovná 1 000 000 Newtonů na metr čtvereční, což se rovná 1 N/mm².
Ovlivňující faktory
Pevnost v tahu je ovlivněna mnoha faktory, včetně chemického složení, mikrostruktury, procesu tepelného zpracování, metody zpracování atd. materiály.
Praktická aplikace
Pevnost v tahu je velmi důležitým parametrem v oblasti materiálových věd a inženýrství a často se používá k vyhodnocení mechanických vlastností materiálů. Pokud jde o strukturální návrh, výběr materiálu, hodnocení bezpečnosti atd., Je třeba zvážit pevnost v tahu. Například ve stavebnictví je pevnost v tahu oceli důležitým faktorem při určování, zda vydrží zatížení; V oblasti letectví je klíčem k zajištění bezpečnosti letadel pevnost v tahu lehkých a vysoce pevných materiálů.
Únava:
Kovová únava se týká procesu, ve kterém materiály a komponenty postupně způsobují lokální trvalé kumulativní poškození na jednom nebo několika místech pod cyklickým napětím nebo cyklickým napětím a po určitém počtu cyklů dochází k trhlinám nebo náhlým úplným zlomeninám.
Funkce
Náhle v čase: Selhání únavy z kovu se často vyskytuje náhle v krátkém časovém období bez zjevných příznaků.
Lokalita v poloze: Selhání únavy se obvykle vyskytuje v místních oblastech, kde se soustředí stres.
Citlivost na prostředí a defekty: Únava kovů je velmi citlivá na životní prostředí a malé defekty uvnitř materiálu, které mohou urychlit únavovou proces.
Ovlivňující faktory
Amplituda napětí: Velikost napětí přímo ovlivňuje únavovou životnost kovu.
Průměrná velikost napětí: čím větší je průměrné napětí, tím kratší je únavová životnost kovu.
Počet cyklů: Čím vícekrát je kov pod cyklickým stresem nebo napětím, tím vážnější je hromadění poškození únavy.
Preventivní opatření
Optimalizovat výběr materiálu: Vyberte materiály s vyššími limity únavy.
Snížení koncentrace napětí: Snižte koncentraci napětí prostřednictvím strukturálního návrhu nebo metod zpracování, jako je použití zaoblených rohových přechodů, zvyšování průřezových rozměrů atd.
Ošetření povrchu: Leštění, postřik atd. Na povrch kovu, aby se snížily defekty povrchu a zlepšily únavovou sílu.
Inspekce a údržba: Pravidelně kontrolujte kovové komponenty, abyste okamžitě detekovali a opravili vady, jako jsou praskliny; Udržujte díly náchylné k únavě, jako je výměna opotřebovaných částí a posílení slabých vazb.
Kovová únava je běžný režim selhání kovů, který se vyznačuje náhlým, lokalitou a citlivostí na životní prostředí. Amplituda napětí, průměrná velikost napětí a počet cyklů jsou hlavními faktory ovlivňujícími únavu kovu.
SN křivka: Popisuje únavovou životnost materiálů za různých úrovní stresu, kde S představuje stres a n představuje počet stresových cyklů.
Vzorec koeficientu únavy:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Kde (KA) je faktor zátěže, (KB) je faktor velikosti, (KC) je teplotní faktor, (KD) je faktorem kvality povrchu a (KE) je spolehlivost.
SN křivka matematický výraz:
(\ Sigma^m n = c)
Kde (\ sigma) je stres, n je počet stresových cyklů a M a C jsou materiální konstanty.
Kroky výpočtu
Určete materiální konstanty:
Určete hodnoty M a C experimenty nebo odkazem na relevantní literaturu.
Určete faktor koncentrace napětí: Zvažte skutečný tvar a velikost části, jakož i koncentraci napětí způsobenou filé, klíčovými cestami atd., Aby se určil faktor koncentrace napětí K. Vypočítejte únavu: podle křivky SN a napětí Koncentrační faktor, kombinovaný s konstrukčním životem a hladinou pracovního stresu části, vypočítejte únavovou sílu.
2. plasticita:
Plasticita odkazuje na vlastnost materiálu, který, když je podroben vnější síle, vytváří trvalou deformaci bez rozbití, když vnější síla překročí jeho elastický limit. Tato deformace je nevratná a materiál se nevrátí do původního tvaru, i když je vnější síla odstraněna.
Index plasticity a jeho výpočtový vzorec
Prodloužení (Δ)
Definice: Prodloužení je procento celkové deformace měřicího sekce poté, co je vzorek zlomen v tahu do původní délky měřidla.
Vzorec: A = (L1 - L0) / L0 × 100%
Kde L0 je původní délka měřidla vzorku;
L1 je délka měřidla po přerušení vzorku.
Segmentální snížení (ψ)
Definice: Segmentová redukce je procento maximálního zmenšení plochy průřezu v bodě krku poté, co je vzorek přerušen do původní plochy průřezu.
Vzorec: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Kde F0 je původní oblast průřezu vzorku;
F1 je plocha průřezu v bodě krku po rozbití vzorku.
3. tvrdost
Tvrdost kovu je index mechanického vlastnictví pro měření tvrdosti kovových materiálů. Označuje schopnost odolat deformaci v místním objemu na kovovém povrchu.
Klasifikace a reprezentace tvrdosti kovů
Podle různých testovacích metod má tvrdost kovů řadu metod klasifikace a reprezentace. Zahrnují hlavně následující:
Tvrdost Brinell (HB):
Rozsah aplikace: Obecně se používá, když je materiál měkčí, jako jsou neželelené kovy, ocel před tepelným zpracováním nebo po žíhání.
Princip testu: S určitou velikostí testovacího zatížení se na povrch kovu tlačí tvrzená ocelová koule nebo karbidová koule určitého průměru a zatížení se po stanoveném čase vyloží a průměr odsazení Na povrchu, který má být testován, se měří.
Vzorec výpočtu: Hodnota tvrdosti Brinell je kvocient získaný dělením zatížení sférickou povrchovou plochou odsazení.
Rockwell tvrdost (HR):
Rozsah aplikace: Obecně se používá pro materiály s vyšší tvrdostí, jako je tvrdost po tepelném zpracování.
Princip testu: Podobně jako Brinell tvrdost, ale použití různých sond (diamant) a různých metod výpočtu.
Typy: V závislosti na aplikaci existují HRC (pro materiály s vysokou tvrdostí), HRA, HRB a další typy.
Vickers tvrdost (HV):
Rozsah aplikace: Vhodný pro analýzu mikroskopu.
Princip testu: Stiskněte povrch materiálu se zatížením menší než 120 kg a diamantovým čtvercovým kuželem s úhlem vrcholu 136 ° a rozdělte povrchovou plochu hladiny materiálu odsazením hodnoty zatížení hodnoty, abyste získali hodnotu vickers.
Leeb tvrdost (HL):
Funkce: Přenosný tester tvrdosti, snadno měří.
Princip testu: Po ovlivnění povrchu tvrdosti použijte odskok generovaný hlavou nárazu a vypočítejte tvrdost poměrem odrazové rychlosti punče při 1 mm od povrchu vzorku k rychlosti nárazu.
Čas příspěvku: září-25-2024
