Die trekstoets van sterkte word hoofsaaklik gebruik om die vermoë van metaalmateriaal te bepaal om skade tydens die rekproses te weerstaan, en is een van die belangrikste aanwysers vir die evaluering van die meganiese eienskappe van materiale.
1. Trektoets
Die trektoets is gebaseer op die basiese beginsels van materiaalmeganika. Deur 'n trekbelasting onder sekere omstandighede op die materiaalmonster toe te pas, veroorsaak dit trekvervorming totdat die monster breek. Tydens die toets is die vervorming van die eksperimentele monster onder verskillende vragte en die maksimum las wanneer die monsterbreuke aangeteken word, om die opbrengsterkte, treksterkte en ander prestasie -aanwysers van die materiaal te bereken.
Spanning σ = f/a
σ is die treksterkte (MPa)
F is die trekbelasting (n)
A is die deursnitarea van die monster
2. Trekkurwe
Analise van verskillende fases van die strekproses:
a. In die OP -stadium met 'n klein las is die verlenging in 'n lineêre verhouding met die las, en FP is die maksimum las om die reguit lyn te behou.
b. Nadat die las FP oorskry het, begin die trekkurwe 'n nie-lineêre verhouding neem. Die monster betree die aanvanklike vervormingsfase, en die las word verwyder, en die monster kan na die oorspronklike toestand terugkeer en elasties vervorm.
c. Nadat die las meer is as Fe, word die las verwyder, 'n deel van die vervorming herstel, en 'n deel van die oorblywende vervorming word behou, wat plastiese vervorming genoem word. Fe word die elastiese limiet genoem.
d. As die las verder toeneem, toon die trekkurwe Sawtooth. As die las nie toeneem of afneem nie, word die verskynsel van voortdurende verlenging van die eksperimentele monster opgelewer. Na opbrengste begin die monster duidelike plastiese vervorming ondergaan.
e. Na opbrengste toon die monster 'n toename in vervormingsweerstand, werkverharding en vervormingsversterking. As die las FB bereik, krimp dieselfde deel van die monster skerp. FB is die sterkte -limiet.
f. Die krimpverskynsel lei tot 'n afname in die dravermoë van die monster. As die las FK bereik, breek die monster. Dit word die breukbelasting genoem.
Opbrengsterkte
Opbrengsterkte is die maksimum spanningswaarde wat 'n metaalmateriaal vanaf die begin van plastiese vervorming kan weerstaan om die breuk te voltooi as dit aan eksterne krag onderwerp word. Hierdie waarde is die kritieke punt waar die materiaal van die elastiese vervormingsfase na die plastiese vervormingsfase oorgaan.
Klassifikasie
Boonste opbrengsterkte: verwys na die maksimum spanning van die monster voordat die krag vir die eerste keer daal as dit opbrengste plaasvind.
Laer opbrengsterkte: verwys na die minimum spanning in die opbrengsstadium wanneer die aanvanklike kortstondige effek geïgnoreer word. Aangesien die waarde van die laer opbrengspunt relatief stabiel is, word dit gewoonlik gebruik as 'n aanduiding van materiële weerstand, opbrengspunt of opbrengsterkte genoem.
Berekeningsformule
Vir die boonste opbrengsterkte: r = f / sₒ, waar F die maksimum krag is voordat die krag vir die eerste keer in die opbrengsstadium daal, en Sₒ die oorspronklike dwarssnit van die monster is.
Vir laer opbrengsterkte: r = f / sₒ, waar F die minimum krag is, ignoreer die aanvanklike kortstondige effek, en Sₒ is die oorspronklike dwarssnit van die monster.
Eenheid
Die eenheid van opbrengsterkte is gewoonlik MPA (megapascal) of N/mm² (Newton per vierkante millimeter).
Voorbeeld
Neem 'n lae koolstofstaal as voorbeeld, die opbrengsbeperking is gewoonlik 207MPa. As dit aan 'n eksterne krag groter is as hierdie limiet, sal lae koolstofstaal permanente vervorming lewer en kan dit nie herstel word nie; As dit aan 'n eksterne krag minder as hierdie limiet onderwerp word, kan lae koolstofstaal na die oorspronklike toestand terugkeer.
Opbrengsterkte is een van die belangrikste aanwysers vir die evaluering van die meganiese eienskappe van metaalmateriaal. Dit weerspieël die vermoë van materiale om plastiese vervorming te weerstaan wanneer dit aan eksterne kragte onderwerp word.
Trekkrag
Treksterkte is die vermoë van 'n materiaal om skade onder trekbelasting te weerstaan, wat spesifiek uitgedruk word as die maksimum spanningswaarde wat die materiaal tydens die trekproses kan weerstaan. As die trekspanning op die materiaal sy treksterkte oorskry, sal die materiaal plastiese vervorming of breuk ondergaan.
Berekeningsformule
Die berekeningsformule vir treksterkte (σt) is:
σt = f / a
Waar F die maksimum trekkrag is (Newton, N) wat die monster kan weerstaan voordat dit breek, en A is die oorspronklike dwarssnit van die monster (vierkantige millimeter, mm²).
Eenheid
Die eenheid van treksterkte is gewoonlik MPA (megapascal) of N/mm² (Newton per vierkante millimeter). 1 MPa is gelyk aan 1.000.000 newtons per vierkante meter, wat ook gelyk is aan 1 N/mm².
Beïnvloed faktore
Treksterkte word beïnvloed deur baie faktore, insluitend die chemiese samestelling, mikrostruktuur, hittebehandelingsproses, verwerkingsmetode, ens. Verskillende materiale het verskillende treksterkte, dus in praktiese toepassings is dit nodig om geskikte materiale te kies op grond van die meganiese eienskappe van die Materiaal.
Praktiese toepassing
Treksterkte is 'n baie belangrike parameter op die gebied van materiaalwetenskap en ingenieurswese, en word dikwels gebruik om die meganiese eienskappe van materiale te evalueer. Wat strukturele ontwerp, materiaalkeuse, veiligheidsbeoordeling, ens. Wat die treksterkte is, is 'n faktor wat oorweeg moet word. In konstruksie -ingenieurswese is die treksterkte van staal byvoorbeeld 'n belangrike faktor om te bepaal of dit vragte kan weerstaan; Op die gebied van lugvaart is die treksterkte van liggewig en hoësterkte materiale die sleutel om die veiligheid van vliegtuie te verseker.
Moegheidsterkte:
Metaalvermoeidheid verwys na die proses waarin materiale en komponente geleidelik plaaslike permanente kumulatiewe skade op een of meer plekke onder sikliese spanning of sikliese stam produseer, en krake of skielike volledige breuke kom voor na 'n sekere aantal siklusse.
Funksies
Oudheid in tyd: Metaalvermoeidheidsversaking kom dikwels skielik in 'n kort tydjie voor sonder duidelike tekens.
Ligging in posisie: moegheidsversaking kom gewoonlik voor in plaaslike gebiede waar spanning gekonsentreer is.
Gevoeligheid vir omgewing en defekte: Metaalvermoeidheid is baie sensitief vir die omgewing en klein defekte in die materiaal, wat die moegheidsproses kan versnel.
Beïnvloed faktore
Stresamplitude: Die omvang van die spanning beïnvloed direk die moegheidslewe van die metaal.
Gemiddelde stresgrootte: hoe groter die gemiddelde spanning, hoe korter is die moegheid van die metaal.
Aantal siklusse: Hoe meer kere die metaal onder sikliese spanning of spanning is, hoe ernstiger is die ophoping van moegheidskade.
Voorkomende maatreëls
Optimaliseer materiaalkeuse: kies materiale met hoër moegheidsgrense.
Vermindering van spanningskonsentrasie: verminder die spanningskonsentrasie deur strukturele ontwerp- of verwerkingsmetodes, soos die gebruik van afgeronde hoekoorgange, toenemende deursnitafmetings, ens.
Oppervlakbehandeling: poleer, bespuiting, ens. Op die metaaloppervlak om oppervlakdefekte te verminder en om moegheidsterkte te verbeter.
Inspeksie en onderhoud: inspekteer metaalkomponente gereeld om defekte soos krake vinnig op te spoor en te herstel; Onderhou dele wat geneig is tot moegheid, soos om verslete dele te vervang en swak skakels te versterk.
Metaalvermoeidheid is 'n algemene metaalfoutmodus, wat gekenmerk word deur oondigheid, ligging en sensitiwiteit vir die omgewing. Stresamplitude, gemiddelde spanningsgrootte en aantal siklusse is die belangrikste faktore wat metaalvermoeidheid beïnvloed.
SN -kromme: beskryf die moegheidslewe van materiale onder verskillende spanningsvlakke, waar S spanning verteenwoordig en N die aantal stresiklusse verteenwoordig.
Moegheidsterkte -koëffisiëntformule:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Waar (ka) die lasfaktor is, (kb) die grootte faktor is, (KC) is die temperatuurfaktor, (KD) is die oppervlakkwaliteitfaktor, en (KE) is die betroubaarheidsfaktor.
SN -kromme Wiskundige uitdrukking:
(\ sigma^m n = c)
Waar (\ sigma) spanning is, is n die aantal spanningsiklusse, en M en C is materiële konstantes.
Berekeningstappe
Bepaal die materiële konstantes:
Bepaal die waardes van M en C deur eksperimente of deur na relevante literatuur te verwys.
Bepaal die spanningskonsentrasiefaktor: Beskou die werklike vorm en grootte van die deel, sowel as die spanningskonsentrasie wat veroorsaak word deur filette, sleutelpaaie, ens., Om die spanningskonsentrasiefaktor K te bepaal. Bereken moegheidsterkte: volgens die SN -kromme en spanning Konsentrasiefaktor, gekombineer met die ontwerpleeftyd en werkspresvlak van die deel, bereken die moegheidsterkte.
2. Plastisiteit:
Plastisiteit verwys na die eienskap van 'n materiaal wat, wanneer dit aan eksterne krag onderwerp word, permanente vervorming lewer sonder om te breek wanneer die eksterne krag sy elastiese limiet oorskry. Hierdie vervorming is onomkeerbaar, en die materiaal sal nie na die oorspronklike vorm terugkeer nie, selfs nie as die eksterne krag verwyder word nie.
Plastisiteitsindeks en die berekeningformule daarvan
Verlenging (Δ)
Definisie: Verlenging is die persentasie van die totale vervorming van die meetgedeelte nadat die monster trek tot die oorspronklike meetlengte gebreek is.
Formule: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Waar L0 die oorspronklike meterlengte van die monster is;
L1 is die lengte van die meter nadat die monster gebreek is.
Segmentele vermindering (ψ)
Definisie: Die segmentele vermindering is die persentasie van die maksimum vermindering in die dwarssnitarea by die nekpunt nadat die monster na die oorspronklike dwarssnitgebied gebreek is.
Formule: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Waar F0 die oorspronklike deursnitarea van die monster is;
F1 is die deursnitarea by die nekpunt nadat die monster gebreek is.
3. Hardheid
Metaalhardheid is 'n meganiese eienskap -indeks om die hardheid van metaalmateriaal te meet. Dit dui op die vermoë om vervorming in die plaaslike volume op die metaaloppervlak te weerstaan.
Klassifikasie en voorstelling van metaalhardheid
Metaalhardheid het 'n verskeidenheid klassifikasie- en voorstellingsmetodes volgens verskillende toetsmetodes. Sluit hoofsaaklik die volgende in:
Brinell Hardness (HB):
Toepassingsomvang: word algemeen gebruik wanneer die materiaal sagter is, soos nie-ysterhoudende metale, staal voor hittebehandeling of na uitgloeiing.
Toetsbeginsel: Met 'n sekere grootte van die toetslas word 'n geharde staalbal of karbiedbal van 'n sekere deursnee in die oppervlak van die metaal gedruk, en die las word afgelaai na 'n bepaalde tyd, en die deursnee van die inkeping op die oppervlak wat getoets moet word, word gemeet.
Berekeningsformule: Die Brinell -hardheidswaarde is die kwosiënt wat verkry word deur die las deur die sferiese oppervlak van die inkeping te deel.
Rockwell Hardness (HR):
Toepassingsomvang: word gewoonlik gebruik vir materiale met hoër hardheid, soos hardheid na hittebehandeling.
Toetsbeginsel: soortgelyk aan Brinell -hardheid, maar met behulp van verskillende ondersoeke (diamant) en verskillende berekeningsmetodes.
Tipes: Afhangend van die toepassing, is daar HRC (vir hoë hardheid materiale), HRA, HRB en ander soorte.
Vickers Hardness (HV):
Omvang van die toepassing: geskik vir mikroskoopanalise.
Toetsbeginsel: Druk die materiële oppervlak met 'n las van minder as 120 kg en 'n diamantklep -keël -inspringer met 'n toppunthoek van 136 °, en verdeel die oppervlak van die materiële inspringingsput deur die laswaarde om die Vickers -hardheidswaarde te kry.
Leeb Hardness (HL):
Kenmerke: Draagbare hardheidstoetser, maklik om te meet.
Toetsbeginsel: Gebruik die weiering wat deur die impakbalkop gegenereer word nadat die hardheidsoppervlak beïnvloed is, en bereken die hardheid deur die verhouding van die terugslagsnelheid van die pons op 1 mm van die monsteroppervlak tot die impakspoed.
Postyd: Sep-25-2024
