Vetolujuustestiä käytetään pääasiassa metallimateriaalien kyvyn kestämiseen vastustaa vaurioita venytysprosessin aikana, ja se on yksi tärkeimmistä indikaattoreista materiaalien mekaanisten ominaisuuksien arvioimiseksi.
1. Vetokoe
Vetokoe perustuu materiaalimekaniikan perusperiaatteisiin. Soveltamalla vetolujuutta materiaalinäyteeseen tietyissä olosuhteissa, se aiheuttaa vetolujuuksia, kunnes näyte rikkoutuu. Testin aikana kokeellisen näytteen muodonmuutos eri kuormituksissa ja maksimikuormitus näytteen katkaisujen kirjaamisen yhteydessä, jotta voidaan laskea saantolujuus, vetolujuus ja muut materiaalin suoritusindikaattorit.
Stressi σ = f/a
σ on vetolujuus (MPA)
F on vetolujuus (n)
A on näytteen poikkileikkausalue
2. Vetokokous
Venytysprosessin useiden vaiheiden analyysi:
a. OP -vaiheessa pienellä kuormalla pidennys on lineaarisessa suhteessa kuorman kanssa, ja FP on maksimikuorma suoran ylläpitämiseksi.
b. Kun kuorma ylittää FP: n, vetolujuuskäyrä alkaa ottaa epälineaarista suhdetta. Näyte siirtyy alkuperäiseen muodonmuutosvaiheeseen ja kuorma poistetaan, ja näyte voi palata alkuperäiseen tilaansa ja epäilysmuodostumaan.
c. Kun kuorma ylittää Fe, kuorma poistetaan, osa muodonmuutoksesta palautetaan ja osa jäännösmuodostusta säilyy, jota kutsutaan plastiseksi muodonmuutoksille. FE: tä kutsutaan joustavaksi rajaksi.
d. Kun kuorma kasvaa entisestään, vetolujuus käyrä osoittaa Sawtooth. Kun kuorma ei lisää tai vähennä, kokeellisen näytteen jatkuvan pidentymisen ilmiötä kutsutaan saanneksi. Saatuaan näyte alkaa läpikäyttää ilmeistä plastisia muodonmuutoksia.
e. Annon jälkeen näyte osoittaa muodonmuutosvastuksen, työn kovettumisen ja muodonmuutoksen vahvistamisen lisääntymisen. Kun kuorma saavuttaa FB: n, sama osa näytteestä kutistuu voimakkaasti. FB on lujuusraja.
f. Kutistumisilmiö johtaa näytteen laakerin kyvyn vähentymiseen. Kun kuorma saavuttaa FK: n, näyte rikkoutuu. Tätä kutsutaan murtumakuormaksi.
Tuottolujuus
Saantolujuus on suurin jännitysarvo, jonka metallimateriaali kestää plastisen muodonmuutoksen alusta täydelliseen murtumaan ulkoisen voiman altistuessa. Tämä arvo merkitsee kriittistä pistettä, jossa materiaali siirtyy joustavasta muodonmuutosvaiheesta plastiseen muodonmuutosvaiheeseen.
Luokitus
Ylätuoton lujuus: viittaa näytteen maksimiin jännitykseen ennen kuin voima putoaa ensimmäistä kertaa saannon tapahtuessa.
Matalampi saantolujuus: viittaa vähimmäisjännitykseen satovaiheessa, kun alkuperäinen ohimenevä vaikutus jätetään huomioimatta. Koska alemman tuottopisteen arvo on suhteellisen stabiili, sitä käytetään yleensä materiaaliresistenssin indikaattorina, jota kutsutaan saantopisteeksi tai satolujuuteen.
Laskentakaava
Ylätuoton lujuus: r = f / sₒ, missä F on suurin voima ennen kuin voima putoaa ensimmäistä kertaa satovaiheessa, ja Sₒ on näytteen alkuperäinen poikkileikkauspinta-ala.
Matalammassa saantolujuudessa: r = f / sₒ, missä F on vähimmäisvoima F, joka jättää alkuperäisen ohimenevän vaikutuksen, ja Sₒ on näytteen alkuperäinen poikkileikkauspinta-ala.
Yksikkö
Saantolujuuden yksikkö on yleensä MPA (megapascal) tai N/mm² (Newton neliömillimetriä kohti).
Esimerkki
Otetaan esimerkiksi vähähiilinen teräs, sen saantoraja on yleensä 207mPa. Kun altistuu ulkoinen voima, joka on suurempi kuin tämä raja, vähähiilinen teräs tuottaa pysyvän muodonmuutoksen eikä sitä voida palauttaa; Kun tämä raja altistuu ulkoiseen voimalle, vähähiilinen teräs voi palata alkuperäiseen tilaansa.
Saantolujuus on yksi tärkeimmistä indikaattoreista metallimateriaalien mekaanisten ominaisuuksien arvioimiseksi. Se heijastaa materiaalien kykyä vastustaa muovien muodonmuutoksia ulkoisten voimien altistuessa.
Vetolujuus
Vetolujuus on materiaalin kyky vastustaa vaurioita vetolujuudessa, joka ilmaistaan erityisesti suurimmaksi jännitysarvoksi, jota materiaali kestää vetolujuuden aikana. Kun materiaalin vetolujuus ylittää sen vetolujuuden, materiaali läpäisee plastisen muodonmuutoksen tai murtuman.
Laskentakaava
Laskentakaava vetolujuudelle (σt) on:
σt = f / a
Missä F on suurin vetolujuus (Newton, N), jonka näyte kestää ennen murtumista, ja A on näytteen alkuperäinen poikkileikkauspinta-ala (neliömillimetri, mm²).
Yksikkö
Vetolujuuden yksikkö on yleensä MPA (megapascal) tai N/mm² (Newton per neliömillimetri). 1 MPa on yhtä suuri kuin 1 000 000 newtonia neliömetriä kohti, mikä on myös yhtä kuin 1 n/mm².
Vaikuttavat tekijät
Vetolujuuteen vaikuttavat monet tekijät, mukaan lukien kemiallinen koostumus, mikrorakenne, lämmönkäsittelyprosessi, prosessointimenetelmä jne. Eri materiaaleilla on erilaiset vetolujuudet, joten käytännön sovelluksissa on tarpeen valita sopivat materiaalit materiaalit.
Käytännöllinen soveltaminen
Vetolujuus on erittäin tärkeä parametri materiaalitieteen ja tekniikan alalla, ja sitä käytetään usein materiaalien mekaanisten ominaisuuksien arviointiin. Rakenteellisen suunnittelun, materiaalien valinnan, turvallisuusarvioinnin jne. Kanssalujuus on tekijä, joka on otettava huomioon. Esimerkiksi rakennustekniikassa teräksen vetolujuus on tärkeä tekijä määritettäessä, kestääkö se kuormia; Ilmailu- ja avaruusalueella kevyiden ja erittäin lujuuden materiaalien vetolujuus on avain lentokoneiden turvallisuuden varmistamiseen.
Väsymyslujuus:
Metalliväsymys viittaa prosessiin, jossa materiaalit ja komponentit tuottavat vähitellen paikallisia pysyviä kumulatiivisia vaurioita yhdessä tai useissa paikoissa syklisen stressin tai syklisen kannan alla, ja halkeamat tai äkilliset täydelliset murtumat tapahtuvat tietyn määrän syklien jälkeen.
Piirteet
Ajan äkillisyys: Metallin väsymishäiriö tapahtuu usein yhtäkkiä lyhyessä ajassa ilman ilmeisiä merkkejä.
Paikkakunta asennossa: Väsymyshäiriö tapahtuu yleensä paikallisilla alueilla, joilla stressi on keskittynyt.
Herkkyys ympäristölle ja virheille: Metallin väsymys on erittäin herkkä ympäristölle ja pienet viat materiaalin sisällä, mikä voi nopeuttaa väsymysprosessia.
Vaikuttavat tekijät
Stressin amplitudi: Stressin suuruus vaikuttaa suoraan metallin väsymysan.
Keskimääräinen stressin suuruus: Mitä suurempi keskimääräinen stressi, sitä lyhyempi metallin väsymysikä.
Syklien lukumäärä: Mitä enemmän kertaa metalli on syklisen stressin tai kannan alla, sitä vakavampi väsymysvaurioiden kertyminen.
Ennaltaehkäisevät toimenpiteet
Optimoi materiaalin valinta: Valitse materiaalit, joilla on suuremmat väsymisrajat.
Stressipitoisuuden vähentäminen: Vähennä stressipitoisuutta rakenteellisten suunnittelu- tai prosessointimenetelmien avulla, kuten pyöristettyjen kulmansiirtymien käyttäminen, poikkileikkausmittaten lisääminen jne.
Pintakäsittely: kiillotus, ruiskutus jne. Metallipinnalla pintavirheiden vähentämiseksi ja väsymislujuuden parantamiseksi.
Tarkastus ja huolto: Tarkasta säännöllisesti metallikomponentit vikavirheiden, kuten halkeamien, havaitsemiseksi ja korjaamiseksi; Pidä väsymykselle alttiita osia, kuten kuluneiden osien vaihtaminen ja heikkojen linkkien vahvistaminen.
Metallin väsymys on yleinen metallivauriotila, jolle on ominaista äkillisyys, paikkakunta ja herkkyys ympäristölle. Stressin amplitudi, stressin keskimääräinen suuruus ja syklien lukumäärä ovat tärkeimmät tekijät, jotka vaikuttavat metallin väsymykseen.
SN -käyrä: Kuvailee materiaalien väsymystä eri stressitasoilla, joissa S edustaa stressiä ja n edustaa stressisyklien lukumäärää.
Väsymyslujuuskerroin kaava:
(Kf = KA \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)
Jos (KA) on kuormituskerroin (KB) on kokokerroin, (KC) on lämpötilakerroin, (KD) on pinnan laatukerroin ja (Ke) luotettavuuskerroin.
SN Curve Mathematical ilmaisu:
(\ sigma^m n = c)
Jos (\ sigma) on stressiä, n on stressisyklien lukumäärä ja M ja C ovat materiaalikannoja.
Laskentavaiheet
Määritä materiaalivakiot:
Määritä M: n ja C: n arvot kokeiden kautta tai viittaamalla asiaankuuluvaan kirjallisuuteen.
Määritä stressipitoisuuskerroin: Harkitse osan todellista muotoa ja kokoa, samoin kuin fileiden, Keynan jne. Stressipitoisuuden, jännityspitoisuuskertoimen K. Laske väsymislujuus: SN -käyrän ja stressin mukaan. Konsentraatiokerroin yhdistettynä osan suunnittelu- ja työstressitasoon lasketaan väsymyslujuus.
2. plastisuus:
Plastisuus viittaa materiaalin ominaisuuteen, joka ulkoisen voiman altistuessa tuottaa pysyvän muodonmuutoksen rikkomatta, kun ulkoinen voima ylittää elastisen rajan. Tämä muodonmuutos on peruuttamaton, ja materiaali ei palaa alkuperäiseen muotoonsa, vaikka ulkoinen voima poistettaisiin.
Plastisuusindeksi ja sen laskentakaava
Pidennys (Δ)
Määritelmä: Pidennys on prosenttiosuus mittari -osan kokonaismuutoksesta sen jälkeen, kun näytteenä on vetolujuus, joka on murtunut alkuperäiseen mittaripituuteen.
Kaava: Δ = (l1 - l0) / l0 × 100%
Missä L0 on näytteen alkuperäinen mittari;
L1 on mittarin pituus sen jälkeen, kun näyte on rikki.
Segmenttien vähentäminen (ψ)
Määritelmä: Segmenttien pelkistys on prosenttiosuus poikkileikkauspinta-alan enimmäismäärästä kaulakohdassa sen jälkeen, kun näyte on murtunut alkuperäiselle poikkileikkausalueelle.
Kaava: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Missä F0 on näytteen alkuperäinen poikkileikkausalue;
F1 on poikkileikkausalue kaulakohdassa sen jälkeen, kun näyte on rikki.
3. Kovuus
Metallin kovuus on mekaaninen ominaisuusindeksi metallimateriaalien kovuuden mittaamiseksi. Se osoittaa kyvyn vastustaa muodonmuutoksia metallin pinnan paikallisessa tilavuudessa.
Metallin kovuuden luokittelu ja esitys
Metallin kovuus on erilaisia luokittelu- ja esitysmenetelmiä erilaisten testimenetelmien mukaisesti. Lähinnä seuraavat:
Brinell -kovuus (HB):
Sovelluksen laajuus: Käytetään yleensä, kun materiaali on pehmeämpää, kuten ei-rautametallit, teräs ennen lämpökäsittelyä tai hehkutuksen jälkeen.
Testiperiaate: Tietyllä testikuormituksella, tietty halkaisijaltaan kovetettu teräspallo tai karbidipallo painetaan testattavan metallin pintaan, ja kuorma puretaan tietyn ajan kuluttua ja sisennyksen halkaisija Testattavalla pinnalla mitataan.
Laskentakaava: Brinell -kovuusarvo on jakamalla jakamalla kuorma sisennyksen pallomaisella pinta -alalla.
Rockwell -kovuus (HR):
Sovelluksen laajuus: Käytetään yleensä materiaaleissa, joilla on korkeampi kovuus, kuten kovuus lämpökäsittelyn jälkeen.
Testiperiaate: Samanlainen kuin Brinell -kovuus, mutta käyttämällä erilaisia koettimia (timantti) ja erilaisia laskentamenetelmiä.
Tyypit: Sovelluksesta riippuen on HRC (korkean kovuuden materiaaleille), HRA: lle, HRB: lle ja muille tyypeille.
Vickers -kovuus (HV):
Sovelluksen laajuus: Soveltuu mikroskooppianalyysiin.
Testiperiaate: Paina materiaalin pinta alle 120 kg: n kuormalla ja timantti -neliökartioilla, joiden kärkikulma on 136 °, ja jaa materiaalin sisennyskuopan pinta -ala kuormituksen arvolla saadaksesi Vickers -kovuusarvon.
Leeb -kovuus (HL):
Ominaisuudet: kannettava kovuustesteri, helppo mitata.
Testiperiaate: Käytä iskupallon pään tuottamaa pomppimista kovuuspinnan vaikuttamisen jälkeen ja laske kovuus rei'ityksen palautunopeuden suhteessa 1 mm: n kohdalla näytteen pinnasta iskunopeuteen.
Viestin aika: syyskuu-25-2024
