Calcule și încercări de rezistență în inginerie mecanică METODE DE ÎNCERCARE MECANICĂ A METALELOR
Metode de testare a oboselii
Analiza și testarea rezistenței la mașina GOST 23026-78
clădire. Metode de metale mecanice și GOST 2860-65
testarea. Metode de încercare la oboseală în părțile 6L și 6.2
MKS 77.040.10 OKP 00 2500
Prin Decretul Comitetului de Stat pentru Standarde al URSS din 30 noiembrie 1979 nr. 4146, data introducerii a fost stabilită
Perioada de valabilitate a fost ridicată conform Protocolului nr. 2-92 al Consiliului Interstatal pentru Standardizare, Metrologie și Certificare (IUS 2-93)
Acest standard stabilește metode de testare a probelor de metale și aliaje pentru oboseală:
în tensiune - compresie, încovoiere și torsiune;
cu cicluri simetrice si asimetrice de solicitare sau deformare, modificandu-se dupa o lege periodica simpla cu parametri constanti;
în prezența și absența concentrării stresului;
la temperaturi normale, ridicate și scăzute;
în prezența sau absența unui mediu agresiv;
în regiunea elastică și elastoplastică cu ciclu înalt și cu ciclu scăzut.
Termenii, definițiile și denumirile utilizate în standard sunt în conformitate cu GOST 23207-78.
Standardul nu stabilește metode speciale de testare a probelor utilizate la testarea rezistenței structurilor cu solicitări ridicate.
Secțiunile 2-4 din standard și anexă pot fi utilizate pentru testarea la oboseală a componentelor și structurilor mașinii.
1. METODE DE PRELEVARE
1.1. Testarea la oboseală a metalelor se efectuează pe probe rotunde netede de tipurile I (Desenul 1, Tabelul 1) și II (Desenul 2, Tabelul 2), precum și pe probe dreptunghiulare de tipurile III (Desenul 3, Tabelul 3) și IV (Figura 4, Tabelul 4).
Publicație oficială
Reproducerea este interzisă
★
Ediție cu Amendamentul Nr. 1, aprobată în decembrie 1985 (IUS 3-86).
Piesă de lucru eșantion de tip I
Masa 1 mm
Parte de lucru eșantion de tip II
G-2
Masa 2 mm
Parte de lucru eșantion de tip IV
Masa 4 mm
1.2. Sensibilitatea metalului la concentrația de tensiuni și influența dimensiunilor absolute se determină pe probe de următoarele tipuri:
V - cu o canelură inelară în formă de V (Fig. 5, Tabel 5-8);
Parte de lucru a eșantionului tip U
Tabelul 5
|
La îndoire |
|||||||
Tabelul 6
|
În tensiune-compresie |
|||||||
Tabelul 7
|
Torsional |
|||||||
Tabelul 8
|
În tensiune-compresie |
torsiune |
|||||||
VI - cu tăieturi laterale simetrice ale unui profil în formă de V (Fig. 6, Tabel 9);
Piesă de lucru eșantion de tip VI
Tabelul 9
VIII - cu o canelură inelară de profil circular (Fig. 8, Tabel 11); Parte de lucru a eșantionului de tip VIII
|
Când crește | ||||||
|
torsiune |
||||||
IX - cu două orificii amplasate simetric (Fig. 9, Tabel 12);
Piesa de lucru de tip IX
X - cu tăieturi laterale simetrice ale unui profil în formă de V (Fig. 10, Tabelul 13).
Parte de lucru a eșantionului tip X
Dimensiunile eșantioanelor sunt alese astfel încât parametrul de similitudine a ruperii la oboseală
(L este perimetrul secțiunii de lucru a probei sau a părții acesteia adiacentă zonei de solicitare crescută; G este gradientul relativ al primului efort principal).
La îndoire cu rotație, torsiune și tensiune - compresie a probelor de tipurile I, II, V, VIII
L "d,
în timpul îndoirii într-un singur plan a probelor de tipurile III, IV, VI, precum și în timpul tensionării și compresiei probelor de tip VI L = 2b;
în tensiune - compresia probelor de tipurile III, IV, VII, IX, X L = 2h.
1.3. Pentru testarea la oboseală cu ciclu scăzut, se folosesc eșantioane de tipurile II și IV dacă nu există pericolul de flambaj.
Este permisă utilizarea mostrelor de tipurile I și III.
1.4. Partea de lucru a probelor trebuie să fie fabricată cu o precizie de cel puțin clasa a 7-a GOST 25347-82.
1.5. Parametrul de rugozitate a suprafeței părții de lucru a probelor Ra trebuie să fie de 0,32-0,16 microni conform GOST 2789-73.
Suprafața trebuie să fie lipsită de urme de coroziune, depuneri, cruste de turnare, ternuri etc. etc., dacă acest lucru nu este prevăzut de obiectivele studiului.
1.6. Distanța dintre mânerele mașinii de testare este aleasă astfel încât să excludă îndoirea longitudinală a probei și influența forțelor din mânerele asupra tensiunii din partea sa de lucru.
1.7. Tăierea semifabricatelor, marcarea și realizarea probelor nu ar trebui să aibă un impact semnificativ asupra proprietăților la oboseală ale materialului original. Încălzirea probei în timpul producției nu trebuie să provoace modificări structurale sau transformări fizice și chimice ale metalului; cotele de prelucrare, parametrii de mod și secvența de procesare ar trebui să minimizeze întărirea prin lucru și să excludă supraîncălzirea locală a probelor în timpul măcinarii, precum și fisurile și alte defecte. Îndepărtarea ultimelor așchii din piesa de lucru și capete de probă se efectuează dintr-o instalație de probă; bavurile de pe fețele laterale ale specimenelor și marginile tăieturii trebuie îndepărtate. Blankurile sunt tăiate în locuri cu o anumită orientare în raport cu macrostructura și starea de stres a produselor.
1.8. În cadrul seriei de teste preconizate, tehnologia de fabricare a mostrelor din același tip de metale ar trebui să fie aceeași.
1.9. Măsurarea dimensiunilor părții de lucru a probelor fabricate înainte de testare nu ar trebui să provoace deteriorarea suprafeței acesteia.
1.10. Partea de lucru a probei este măsurată cu o eroare de cel mult 0,01 mm.
2.1. Mașinile de testare la oboseală trebuie să asigure încărcarea probelor conform uneia sau mai multor scheme prezentate în Fig. 11-16. Mașinile de testare la oboseală care oferă și încercări statistice de tracțiune trebuie să respecte cerințele GOST 1497-84.
2. ECHIPAMENTE
Îndoirea pură în timpul rotației eșantioanelor de tipurile I, II, V, VIII
Încovoiere transversală în timpul rotației specimenelor de tipuri I, II, V, VHI sub încărcare în consolă
Îndoire pură într-un singur plan a specimenelor de tipurile I-VIII
Secțiune de lucru eșantion
Îndoire transversală într-o singură întindere variabilă în mod repetat
planuri ale probelor de tipurile I-VIII compresia probelor de tipurile I-X
sub încărcare cantilever
Sectiunea de lucru
| Probă |
Rahat. 14 La naiba. 15
Torsiunea alternantă în mod repetat a probelor de tipurile I, II, U, VIII
2.2. Eroarea totală de încărcare în timpul testării probelor depinde de tipul de mașină și de frecvența de încărcare și nu trebuie să depășească în intervalul 0,2-1,0 din fiecare domeniu de încărcare ca procent din valoarea măsurată:
± 2% - la /< 0,5 Гц;
± 3% - la 0,5
± 5% - la/> 50 Hz.
La testarea mașinilor cu hidropulsare și rezonanță fără măsurarea forței cu manometru în intervalul 0-0,2 din fiecare domeniu de sarcină, eroarea de măsurare a sarcinii nu trebuie să depășească ± 5% din tensiunile specificate.
2.3. Eroarea în măsurarea, menținerea și înregistrarea deformațiilor în timpul încercărilor cu ciclu scăzut nu trebuie să depășească ± 3% din valoarea măsurată în intervalul 0,2-1,0 din fiecare domeniu de încărcare.
2.4. Eroarea absolută în măsurarea, menținerea și înregistrarea sarcinilor și deformațiilor în intervalul 0-0,2 a fiecărui interval nu trebuie să depășească erorile absolute la începutul acestui interval de încărcare.
2.5. Încărcările (sub încărcare moale) sau deformări (sub încărcare dură) trebuie să corespundă cu 0,2-0,8 din domeniul de măsurare aplicabil.
2.6. Când se testează tensiunea cu ciclu scăzut sau compresia și tracțiunea-compresia, deformațiile suplimentare de încovoiere ale probei din cauza nealinierii sarcinii nu trebuie să depășească 5% din deformațiile de tracțiune sau compresie.
2.7. La testarea oboselii cu ciclu redus, trebuie asigurată măsurarea continuă, precum și înregistrarea continuă sau periodică a procesului de deformare a părții de lucru a probei.
2.8. Este permisă calibrarea echipamentelor de testare în condiții statice (inclusiv dezalinierea sarcinii) cu evaluarea componentei dinamice a erorii prin calcul sau metode indirecte.
3. TESTARE
3.1. La testarea probelor, este permisă încărcarea moale și dură.
3.2. În cadrul seriei de teste prevăzute, toate probele sunt încărcate în același mod și testate pe același tip de mașini.
3.3. Testarea probelor se efectuează continuu până când se formează o fisură de o dimensiune dată, distrugerea completă sau până la un număr de bază de cicluri.
Sunt permise întreruperi în testare, ținând cont de condițiile de desfășurare a acestora și de o evaluare obligatorie a impactului întreruperilor asupra rezultatelor testelor.
(Ediție schimbată, amendamentul nr. 1).
3.4. În timpul testării probelor, se monitorizează stabilitatea sarcinilor (deformațiilor) specificate.
3.5. Se efectuează testarea unei serii de probe identice în cicluri asimetrice:
sau la aceleași tensiuni medii de ciclu (deformații) pentru toate probele;
sau cu același coeficient de asimetrie a ciclului pentru toate probele.
3.6. Pentru a construi o curbă de distribuție a durabilității și a estima valoarea medie și abaterea standard a logaritmului durabilității la un anumit nivel de solicitare, se testează o serie de cel puțin 10 eșantioane identice până la distrugerea completă sau formarea de macrofisuri.
3.7. Teste de oboseală cu ciclu înalt
3.7.1. Principalele criterii de defectare la determinarea limitelor de anduranță și la construirea curbelor de oboseală sunt distrugerea completă sau apariția macrofisurilor de o dimensiune dată.
3.7.2. Pentru a construi o curbă de oboseală și a determina limita de anduranță corespunzătoare unei probabilități de eșec de 50%, sunt testate cel puțin 15 probe identice.
În intervalul de tensiuni de 0,95-1,05 din limita de anduranță, corespunzătoare probabilității de distrugere de 50%, trebuie testate cel puțin trei probe, iar cel puțin jumătate dintre ele nu trebuie să cedeze înainte de baza de testare.
3.7.3. Baza de testare pentru determinarea limitelor de anduranță este acceptată:
10 10 6 cicluri - pentru metale si aliaje care au o sectiune aproape orizontala pe curba de oboseala;
100 10 6 cicluri - pentru aliaje ușoare și alte metale și aliaje, ordonatele curbelor de oboseală de-a lungul întregii lungimi scad continuu odată cu creșterea numărului de cicluri.
Pentru testele comparative, baza pentru determinarea limitelor de anduranță este 3 10^ și, respectiv, 10 10^ cicluri.
3.7.4. Pentru a construi o familie de curbe de oboseală pe baza parametrului de probabilitate a ruperii, pentru a construi o curbă de distribuție a limitei de anduranță și pentru a estima valoarea medie și abaterea standard a limitei de rezistență, se testează o serie de cel puțin 10 eșantioane identice la fiecare din 4 probe. -6 niveluri de stres.
3.7.5. De la 10 la 300 Hz, frecvența ciclului nu este reglată dacă testele sunt efectuate în condiții atmosferice normale (conform GOST 15150-69) și dacă temperatura părții de lucru a probei în timpul testării nu este mai mare de 50 °C .
Pentru probele din aliaje cu punct de topire scăzut și alte aliaje care prezintă modificări ale proprietăților mecanice până la o temperatură de 50 °C, temperatura de testare admisă este setată separat.
3.8. Teste de oboseală cu ciclu redus (cu durabilitate de până la 5 1 (cicluri I*)
3.8.1. Principalul tip de încărcare în timpul testării este tensiune-compresie.
3.8.2. Nivelul superior al frecvențelor de testare este limitat la valori care exclud autoîncălzirea probei peste 50 °C pentru aliajele ușoare și peste 100 °C pentru oțeluri.
În toate cazurile, frecvența ciclului este indicată la raportarea rezultatelor testului.
Pentru înregistrarea diagramelor de deformare, în timpul testării este permisă trecerea la frecvențe inferioare care corespund rezoluției și preciziei necesare instrumentelor de măsurare și înregistrare a tensiunilor și deformațiilor ciclice.
3.8.3 La testarea probelor de tracțiune-compresie de tipurile II și IV, măsurătorile deformarii trebuie efectuate în direcția longitudinală.
La testarea epruvetelor de tipurile I și III, este permisă măsurarea deformațiilor în direcția transversală.
Notă: Pentru a converti aproximativ deformația transversală în deformare longitudinală, utilizați formula
E prod - ^ (e y) peste ^ (E p) peste’
unde (Ey) trans este componenta elastică a deformației transversale;
(Ep)per - componentă plastică a deformării transversale.
3.9. Teste la temperaturi ridicate și reduse
3.9.1. Testele la temperaturi ridicate și reduse sunt efectuate sub aceleași tipuri de deformare și aceleași probe ca la temperatură normală.
* Numărul de cicluri 5 ■ 10 4 este limita convenţională a oboselii de ciclu scăzut şi înalt. Această valoare pentru oțelurile și aliajele ductile caracterizează numărul mediu de cicluri pentru zona de tranziție de la deformarea ciclică elastoplastică la elastică. Pentru aliajele foarte plastice, zona de tranziție se deplasează către o durabilitate mai mare, pentru aliajele fragile - către o durabilitate mai scăzută.
3.9.3. Temperatura de testare a probelor este controlată în funcție de calibrarea dinamică a diferenței de temperatură dintre eșantion și spațiul cuptorului. Calibrarea temperaturii se efectuează ținând cont de influența duratei testului. În timpul calibrării, termocuplurile sunt fixate pe probă.
3.9.4. Termocuplurile sunt verificate atât înainte, cât și după testare, conform GOST 8.338-2002. La testarea pe baze de mai mult de 107 cicluri, se efectuează și verificarea intermediară a termocuplurilor.
3.9.5. Neuniformitatea distribuției temperaturii de-a lungul lungimii piesei de lucru la testarea probelor netede de tipurile II și IV nu trebuie să depășească 1% la 10 mm din temperatura de testare specificată. La testarea probelor netede de tipurile I, III și a probelor cu concentratoare de tensiuni, neuniformitatea distribuției temperaturii este reglată la o distanță de ± 5 mm de secțiunea transversală minimă a probei. Abaterea de la temperatura setată nu trebuie să depășească 2%.
3.9.6. În timpul testării, abaterile admise de temperatură pe partea de lucru a probei în °C nu trebuie să depășească următoarele limite:
până la 600 inclusiv.........±6;
Sf. 601 până la 900 "...........±8;
» 901 » 1200 ...........±12.
3.9.7. Încărcarea probelor se efectuează după ce regimul termic stabilit al sistemului „probă-cuptor” a atins temperatura specificată a probei.
3.9.8. Baza de testare este acceptată în conformitate cu clauza 3.7.3 din prezentul standard.
3.9.9. Pentru comparabilitatea rezultatelor, testele unei serii date de probe sunt efectuate la aceeași frecvență și bază, cu excepția cazului în care scopul testelor este de a studia influența frecvenței de încărcare. Rapoartele de testare indică nu numai numărul de cicluri finalizate, ci și timpul total de testare pentru fiecare probă.
3.10. Teste în medii agresive
3.10.1. Încercările în medii agresive se efectuează sub aceleași tipuri de deformare și pe aceleași probe ca și în absența unui mediu agresiv. Este permisă testarea simultană a unui grup de probe cu înregistrarea momentului distrugerii fiecăruia.
3.10.2. Eșantionul trebuie expus în mod continuu la un mediu gazos sau lichid agresiv.
3.10.3. La testarea într-un mediu agresiv trebuie asigurată stabilitatea parametrilor mediului agresiv și interacțiunea acestuia cu suprafața probei. Cerințele privind frecvența monitorizării compoziției unui mediu agresiv sunt determinate de compoziția mediului și de obiectivele studiului.
3.10.4. Pentru comparabilitatea rezultatelor, testele unei serii date de probe sunt efectuate la aceeași frecvență și bază, cu excepția cazului în care scopul testelor este de a studia influența frecvenței de încărcare.
3.9-3.9.9,3.10-3.10.4. (Introdus suplimentar, amendamentul nr. 1).
4. REZULTATELE PRELUCRĂRII
4.1. Pe baza rezultatelor testelor de oboseală, se efectuează următoarele:
construirea unei curbe de oboseală și determinarea limitei de anduranță corespunzătoare unei probabilități de eșec de 50%;
construirea de diagrame de tensiuni limitatoare si amplitudini limitatoare;
construirea unei curbe de oboseală în regiunea cu ciclu scăzut;
construirea diagramelor de deformare elasto-plastică și determinarea parametrilor acestora;
construirea curbelor de oboseală pe baza parametrului probabilității de defecțiune;
determinarea limitei de anduranță pentru un anumit nivel de probabilitate de distrugere;
determinarea valorii medii și a abaterii standard a logaritmului durabilității la un nivel dat de efort sau deformare;
determinarea valorii medii şi a abaterii standard a limitei de anduranţă.
Caracteristicile specificate ale rezistenței la oboseală ale metalelor sunt determinate pentru diferite stadii de dezvoltare a macrofisurilor și (sau) distrugerea completă.
4.2. Prelucrarea rezultatelor testelor de oboseală cu ciclu înalt
4.2.1. Datele și rezultatele inițiale ale fiecărei probe de testare sunt înregistrate în raportul de testare (Anexele 1 și 2), iar rezultatele testelor unei serii de probe identice sunt înregistrate în raportul de testare consolidat (Anexele 3 și 4).
4.2.2. Curbele de oboseală sunt trasate în coordonate semilogaritmice (o max; lgN sau o a; lg/V) sau coordonate logaritmice duble (lg o max; lg/V sau lg o a; lg/V).
4.2.3. Curbele de oboseală pentru cicluri asimetrice sunt reprezentate grafic pentru o serie de probe identice testate la aceleași tensiuni medii sau la aceiași coeficienți de asimetrie.
4.2.4. Curbele de oboseală bazate pe rezultatele testării unui volum limitat de probe (clauza 3.7.2) sunt construite prin interpolarea grafică a rezultatelor experimentale sau prin metoda celor mai mici pătrate.
4.2.5. Pentru a construi curbele de distribuție a durabilității și limite de anduranță, a estima valori medii și abateri standard, precum și pentru a construi o familie de curbe de oboseală pe baza parametrului probabilității de defecțiune, rezultatele testelor sunt supuse prelucrării statistice (Anexele 5-7).
4.2.6. Diagramele tensiunilor limită și amplitudinilor limită sunt construite folosind o familie de curbe de oboseală obținute din rezultatele testării a cel puțin trei până la patru serii de probe identice la tensiuni medii diferite sau coeficienți de asimetrie a ciclului de tensiuni pentru fiecare serie.
4.3. Prelucrarea rezultatelor testelor de oboseală cu ciclu scăzut
4.3.1. Rezultatele sunt procesate așa cum este indicat în clauza 4.2.4.
4.3.2. Datele inițiale și rezultatele testelor fiecărei probe sunt înregistrate în raportul de testare, iar rezultatele testelor unei serii de probe identice sunt înregistrate în raportul de testare consolidat (Anexele 8 și 9).
4.3.3. Pe baza rezultatelor testării probelor sub încărcare severă, curbele de oboseală sunt trasate în coordonate logaritmice duble (Fig. 17):
amplitudinea deformarii totale E a - numarul de cicluri pana la formarea unei fisuri N T sau pana la distrugerea N;
amplitudinea deformării plastice g ra - numărul de cicluri corespunzător jumătate din numărul de cicluri înainte de formarea unei fisuri N T sau înainte de distrugere N.
Note:
1. Amplitudinea deformării plastice E pa se determină ca jumătate din lățimea buclei de histerezis elastoplastic gr sau ca diferența dintre amplitudinea specificată a deformației totale și amplitudinea deformației elastice determinată din sarcina măsurată, efortul corespunzător și elasticitatea modulul materialului.
2. Amplitudinea deformarii plastice E pa la un numar de cicluri corespunzator jumatate din numarul de cicluri, inainte de formarea unei fisuri sau inainte de cedare, se determina prin interpolarea valorilor amplitudinii la un numar preselectat de cicluri apropiate de cele asteptate.
Curbe de oboseală sub încărcare dură Curba de oboseală sub încărcare moale
Che R t - 17 La naiba. 18
4.3.4. Pe baza rezultatelor testelor sub încărcare soft, se construiește următoarele:
curba de oboseală în coordonate semilogaritmice sau duble logaritmice: amplitudinea tensiunii o a - numărul de cicluri înainte de formarea unei fisuri N T sau înainte de distrugerea N (Fig. 18);
dependența amplitudinii deformațiilor plastice (jumătate din lățimea buclei de histerezis) gr de numărul de semicicluri de încărcare K în ceea ce privește parametrul amplitudinii tensiunii la coeficientul de asimetrie al ciclului de tensiuni selectat (Fig. 19).
Dependența amplitudinii deformațiilor plastice de numărul de semicicluri de încărcare
a - pentru material de înmuiere ciclic; b pentru un material stabilizat ciclic; c - pentru material cu întărire ciclică
PROTOCOL
testarea eșantionului (anexa la protocolul consolidat nr.__)
Scopul testului_
Mașină: tip_, nr._
Tensiuni de ciclu:
maxim_, mediu_, amplitudine_
Sarcini (numărul de diviziuni pe scara de încărcare):
maxim_, mediu_, amplitudine_
Indicații ale instrumentelor care înregistrează axialitatea sarcinii sau curățarea eșantionului:
la inceputul testului_
la finalul testului_
Numărul de cicluri finalizate_
Frecvența de încărcare_
Criteriul de eșec_
Testele au fost efectuate de _
sef laborator _
testarea probelor (anexa la protocolul consolidat nr._)
Scopul testului_
Exemplu: cod_, dimensiuni transversale_
Mașină: tip_, nr._
Deformarea ciclului:
maxim_, mediu_, amplitudine_
Numărul de diviziuni pe indicatorul de deformare: maxim_
medie_, amplitudine_
Indicații ale instrumentelor care înregistrează axialitatea sarcinii:_
dispozitiv nr. 1_, dispozitiv nr. 2_, dispozitiv nr. 3
Citirile contorului (data si ora):
la inceputul testului_
la finalul testului_
Numărul de cicluri finalizate_
Frecvența de încărcare_
Criteriul de eșec_
Teste efectuate
Șef de laborator
Scopul testării___
Material:
face și condiționează_
direcția fibrei_
Condiții de test:
tip de încărcare_
baza de testare__
frecventa de incarcare_
Criteriul de eșec_
Tipul probelor și dimensiunile nominale ale secțiunii lor transversale
starea suprafeței_
Masina de testare:
Data testării:
începutul testării primului eșantion_, sfârșitul testării
ultima mostra_
Șef de laborator
Scopul testării___
Material:
face și condiționează_
direcția fibrei_
tipul piesei de prelucrat (pentru forme complexe, este inclus un exemplu de plan de tăiere)
Condiții de test:
tip de deformare_
baza de testare___
frecventa de incarcare_
criterii de distrugere_
tipul epruvetelor și dimensiunile secțiunii transversale nominale_
starea suprafeței_
Masina de testare:
Data testării:
începutul testării primului eșantion_, sfârșitul testării ultimului eșantion
Responsabil pentru testarea acestei serii de mostre
Șef de laborator
CONSTRUIREA CURBEI DE DISTRIBUȚIE A DURABILITĂȚII ȘI ESTIMAREA VALORII MEDII ȘI A DEVIERII PĂTRATATE RMSE A LOGARITMULUI DURABILITĂȚII
Rezultatele testelor unei serii de n eșantioane la un nivel de tensiune constant sunt aranjate într-o serie de variații în ordinea creșterii durabilității
Nl Serii similare pentru probe din aliaj de aluminiu de calitate B95, testate la îndoire în consolă cu rotație până la distrugerea completă la șase niveluri de solicitare, sunt prezentate ca exemplu în tabel. 1. Curbele de distribuție a durabilității (P-N) sunt trasate pe hârtie de probabilitate corespunzătoare unei legi de distribuție lognormală sau altă lege. Valorile durabilității eșantionului N sunt reprezentate de-a lungul axei absciselor, iar valorile probabilității de distrugere a probelor (frecvențe acumulate) sunt reprezentate de-a lungul axei ordonatelor, calculate prin formula p i - 0,5 p ’ unde i este numărul eșantionului din seria de variații; n este numărul de probe testate. Dacă nu toate eșantioanele din serie eșuează la nivelul tensiunii luate în considerare, atunci numai partea inferioară a curbei de distribuție este reprezentată grafic la durabilitatea de bază. Desenul de pe hârtie de probabilitate logaritmică normală arată o familie de curbe de distribuție P-N construite conform datelor din tabel. 1. tabelul 1 Seria de variație a numărului de cicluri înainte de defectarea probelor din aliaj B95 la max, kgf/mm 2 (MPa) * Probele nu s-au prăbușit. Curbele de distribuție a durabilității pentru mostrele din aliaj B95 10*2 3 8 6810 s 2 38 6810 e 2 38 6810 9 2 3 8 6810 e N 1 - a max = 33 kgf/mm 2 (330 MPa); 2- a max = 28,5 kgf/mm 2 (285 MPa); 3- a max = 25,4 kgf/mm 2 (254 MPa); 4- a max = 22,8 kgf/mm 2 (228 MPa); 5- a max = 21 kgf/mm 2 (210 MPa); 6- a max = 19 kgf/mm 2 (190 MPa) Se efectuează o evaluare a valorii medii a și a abaterii standard o a logaritmului durabilității pentru nivelurile de solicitare la care au eșuat toate probele din serie. Valoarea medie a probei lg N și abaterea standard a eșantionului a logaritmului durabilității probelor (S lg d,) sunt calculate folosind formulele: În tabel Ca exemplu, Figura 2 prezintă calculul log N și 5j g d pentru probele din aliaj de calitate V95, testate la o solicitare de max = 28,5 kgf/mm 2 (285 MPa) (vezi Tabelul 1). masa 2 X (lg^) 2 = 526,70. 526,70 - ^ ■ 10524,75 Volumul unei serii de probe n se calculează folosind formula n>^-Z\_o-A 2 2 unde y este coeficientul de variație al valorii x = log/V; D a și D a - erori relative maxime pentru probabilitatea de încredere P - 1-a la estimarea valorii medii și respectiv abaterii standard a valorii x = log/V; a este probabilitatea unei erori de tip I; Z | _ și - cuantilă a distribuției normale normalizate, probabilitatea corespunzătoare P = 1 - tg 2 2 (valorile celor mai frecvent utilizate cuantile sunt date în Tabelul 3). Valorile de eroare sunt alese în intervalul D a = 0,02-0,10 și D a = 0,1-0,5, probabilitatea unei erori de tip I a este considerată a fi 0,05-0,1. Tabelul 3 CONSTRUIREA UNEI FAMILII DE CURBURI DE OBOSEALĂ DUPA PARAMETRUL DE PROBABILITATE DE DISTRUGERE Pentru a construi o familie de curbe de oboseală, este recomandabil să se efectueze teste la patru până la șase niveluri de stres. Nivelul minim trebuie selectat astfel încât aproximativ 5% până la 15% din probele testate la acel nivel de solicitare să eșueze înainte de numărul de bază de cicluri. La următorul nivel de stres (în ordine crescătoare), 40%-60% din probe ar trebui să cedeze. Nivelul maxim de solicitare este selectat luând în considerare cerința pentru lungimea ramului stâng a curbei de oboseală (N > 5 ■ 10 4 cicluri). Nivelurile rămase sunt distribuite uniform între nivelurile de tensiune maximă și minimă. Rezultatele testelor pentru fiecare nivel de solicitare sunt aranjate în serii de variații, pe baza cărora se construiește o familie de curbe de distribuție a durabilității în coordonate P-N (Anexa 7). Sunt stabilite valorile probabilității de distrugere și, pe baza curbelor de distribuție a durabilității, se construiește o familie de curbe de oboseală de probabilitate egală. Desenul prezintă curbele de oboseală ale probelor din aliaj de calitate V95 pentru probabilitatea de defectare P = 0,5; 0,10; 0,01, pe baza graficelor. Numărul minim necesar de eșantioane pentru a construi o familie de curbe de oboseală este determinat în funcție de probabilitatea de încredere P l = 1-a și de eroarea relativă maximă A p la estimarea limitei de anduranță pentru o anumită probabilitate P pe baza formulei ■ Zj-a ■ f(r) , unde y este coeficientul de variație al limitei de anduranță; Cuantila Z a distribuției normale normalizate; Ф (р) este o funcție în funcție de probabilitate, pentru care se determină limita de anduranță. Valorile acestei funcții, găsite prin modelare statistică, sunt date în tabel. Curbele de oboseală ale probelor din aliaj B95 CONSTRUIREA CURBEI DE DISTRIBUȚIE A LIMITEI DE ANDURANȚĂ ȘI ESTIMAREA VALORII EI MEDII ȘI A DEVIAȚIEI PĂTRATATE RMSE Pentru a construi curba de distribuție a limitei de anduranță, probele sunt testate la șase niveluri de solicitare. Cel mai înalt nivel de tensiune este ales astfel încât toate probele la această tensiune să nu reușească la un număr de bază de cicluri. Valoarea maximă a tensiunii este luată (1,3-1,5) din valoarea limită de anduranță pentru P-0,5. Restul de cinci niveluri sunt distribuite în așa fel încât la nivelul mediu aproximativ 50% sunt distruse, la două niveluri înalte - 70%-80% și cel puțin 90%, și la două niveluri scăzute - nu mai mult de 10% și 20 %-30%, respectiv. Valoarea tensiunii în conformitate cu o probabilitate dată de cedare este selectată pe baza unei analize a datelor disponibile pentru materiale similare sau folosind teste preliminare. După testare, rezultatele sunt prezentate sub formă de serii de variații, pe baza cărora se construiesc curbele de distribuție a durabilității conform metodei prezentate în Anexa 5. Pe baza curbelor de distribuție a durabilității, se construiește o familie de curbe de oboseală pentru un număr de probabilități de defecțiune (Anexa 8). În acest scop, este indicat să folosiți probabilități de 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 și 0,99. Din aceste curbe de oboseală se determină valorile limită de anduranță corespunzătoare. Limita de anduranță pentru probabilitatea de defecțiune P = 0,01 este găsită prin extrapolarea grafică a curbei de oboseală corespunzătoare la numărul de bază de cicluri. Valorile găsite ale limitelor de anduranță sunt reprezentate pe un grafic cu coordonatele: probabilitatea de eșec pe o scară corespunzătoare distribuției normale - limita de rezistență în kgf/mm 2 (MPa). Este trasată o linie prin punctele construite, care reprezintă o evaluare grafică a funcției de distribuție a limitei de anduranță. Gama de variație a limitei de anduranță este împărțită în 8-12 intervale, valorile medii ale limitei de anduranță și abaterea sa standard sunt determinate folosind formulele: X AR g st y. ; unde R este valoarea medie a limitei de anduranță; S„ - abaterea standard a limitei de anduranță; Std - valoarea limitei de anduranță la mijlocul intervalului; I - numărul de intervale; A Pi - increment de probabilitate într-un interval. Ca exemplu, pe baza rezultatelor testelor de îndoire în consolă cu rotație a 100 de eșantioane de aliaj de aluminiu grad AB, prezentate în tabel. 1, construiți o funcție de distribuție a limitelor de anduranță pentru o bază de 5 ■ 10 7 cicluri și determinați valoarea medie și abaterea standard. Pe baza seriei de variații (Tabelul 1), sunt construite curbele de distribuție a durabilității (Figura 1). Valori de durabilitate pentru mostrele de aliaj AB tabelul 1 la max, kgf/mm 2 (MPa) * Probele nu s-au prăbușit. Făcând secțiuni orizontale ale curbelor de distribuție a durabilității (Fig. 1) pentru nivelurile de probabilitate P = 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (sau 1,10, 30, 50, 70, 90, 99%), găsiți durabilitate corespunzătoare la valori date de solicitare, pe baza căreia se construiesc curbele de oboseală în funcție de parametrul probabilității de cedare (Fig. 2). Curbele de distribuție a durabilității pentru mostrele din aliaj AB 1 - Cutie, = 16,5 kgf/mm 2 (165 MPa); 2 - = 13,5 kgf/mm2 (135 MPa); 3- a max = 12,5 kgf/mm 2 (125 MPa); 4- amax = 12,0 kgf/mm 2 (120 MPa); 5- Cutie = 11,5 kgf/mm 2 (115 MPa); 6- = 11,0 kgf/mm 2 (110 MPa) Curbele de oboseală pentru probele din aliaj AB pentru diferite probabilități de cedare 1 - P = 1%; 2- P = 10%; 3-Р= 30%; 4-P= 50%; 5-P= 70%; 6-P= 90%; 7- P= 99% Valorile limitelor de anduranță pentru o bază de 5 ■ 10 7 cicluri sunt preluate din grafice (Fig. 2). Valorile limitelor de anduranță sunt date în tabel. 2. Conform rezultatelor date în tabel. 2, construiți o curbă de distribuție a rezistenței (Fig. 3). masa 2 Valorile limitelor de anduranță limitate pentru probele din aliaj de grad AB (bază 5 - 10 7 cicluri) Curba de distribuție a limitei de anduranță limitată a probelor din aliaj AB (bază 5 - 10 7 cicluri) Pentru a determina valoarea medie a limitei de anduranță și abaterea ei standard, intervalul de variație a limitei de anduranță este împărțit în 10 intervale de 0,5 kgf/mm 2 (5 MPa). Calculul acestor caracteristici în conformitate cu formulele date este prezentat în tabel. 3. Volumul necesar de teste de oboseală pentru construirea curbei de distribuție a limitei de anduranță este determinat folosind formula din apendicele 6. Tabelul 3 Calculul valorii medii și a abaterii standard a limitei de rezistență limitată a probelor dintr-un aliaj AB Limite de interval, Mijlocul intervalului Valoarea probabilității (4_l) ,■ ■ Oh.! [(h_1> ,■ - 4_ll 2 (a /, kgf/mm 2 (MPa) la limitele intervalului 12,106 kgf/mm2 (121,06 MPa); ^ D P i [(st_ 1) g - - o_ 1 ] 2 = 0,851; S„ = ^Gp5G = 0,922 kgf/mm 2 (9,22 MPa) PROTOCOL Nr. testarea probelor (anexa la protocolul consolidat nr. Scopul testului_ Eșantion: cifră material_ duritate_ Mașină: tip Tensiuni de ciclu: maxim_ Deformații ciclului: maxim_ in medie_ Citirile contorului (data si ora): la inceputul testului_ la finalul testului_ dimensiuni transversale Tratament termic_ microduritate_ Scala de înregistrare: deformare (mm/%) sarcină (mm/MN)_ minim amplitudine minim amplitudine Numărul de cicluri trecute înainte de formarea unei microfisuri de lungime Numărul de cicluri finalizate înainte de defecțiune Frecvența de încărcare_ Citirile contorului la începutul turei la sfârşitul turei Numărul de cicluri (timp) finalizate de eșantion pe schimb Semnătura și data care și-a trecut tura care a preluat tura Notă Testele au fost efectuate de_ Șef de laborator PROTOCOL CONSOLIDAT Nr._ Scopul testării___ Material: face și condiționează_ direcția fibrei_ tipul piesei de prelucrat (pentru forme complexe, este inclus un exemplu de plan de tăiere) Caracteristici mecanice_ Condiții de test: tip de încărcare_ tip de încărcare_ temperatura de testare_ frecventa de incarcare_ tipul specimenului și dimensiunile secțiunii transversale nominale starea suprafeței_ Masina de testare: Data testării: începerea testării primului eșantion_ sfârşitul testării ultimei probe Responsabil pentru testarea acestei serii de mostre Șef de laborator Metodele de determinare a proprietăților mecanice ale metalelor sunt împărțite în: La testarea rezistenței la tracțiune, se determină rezistența la tracțiune (σ in), rezistența la curgere (σ t), alungirea relativă (δ) și contracția relativă (ψ). Încercările se efectuează pe mașini de încercare la tracțiune folosind mostre standard cu aria secțiunii transversale Fo și lungimea de lucru (calculată) lo. În urma încercărilor se obține o diagramă de tracțiune (Fig. 1). Axa absciselor indică valoarea deformației, iar axa ordonatelor indică valoarea încărcăturii care se aplică probei. Orez. 1. Diagrama tensiunii Trebuie remarcat faptul că atunci când este întins, proba se alungește, iar secțiunea sa transversală scade continuu. Efortul adevărat este determinat prin împărțirea sarcinii care acționează la un anumit moment la aria pe care o are proba în acel moment. În practica de zi cu zi, tensiunile reale nu sunt determinate, ci tensiunile condiționate sunt utilizate, presupunând că secțiunea transversală Fo a eșantionului rămâne neschimbată. Limita de curgere (σ t) este sarcina la care are loc deformarea plastică, raportată la aria secțiunii transversale inițiale a probei (Рт/Fo). Cu toate acestea, în timpul încercărilor de tracțiune, majoritatea aliajelor nu au platouri de curgere pe diagrame. Prin urmare, se determină limita de curgere condiționată (σ 0,2) - efortul căruia îi corespunde o deformare plastică de 0,2%. Valoarea selectată de 0,2% caracterizează destul de precis trecerea de la deformațiile elastice la cele plastice. Caracteristicile materialului includ și limita elastică (σ pr), care înseamnă solicitarea la care deformația plastică atinge o valoare dată. În mod obișnuit, se folosesc valori de deformare reziduală de 0,005; 0,02; 0,05%. Astfel, σ 0,05 = Ppr / Fo (Ppr este sarcina la care alungirea reziduală este de 0,05%). Limita de proporționalitate σ pc = Ppc / Fo (Ppc este sarcina maximă, sub acțiunea căreia legea lui Hooke este încă îndeplinită). Plasticitatea este caracterizată prin alungire relativă (δ) și contracție relativă (ψ): δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%, unde lk este lungimea finală a probei; lo și Fo sunt lungimea inițială și aria secțiunii transversale a probei; Fk este aria secțiunii transversale la locul rupturii. Pentru materialele cu plasticitate scăzută, încercările de tracțiune sunt dificile, deoarece distorsiunile minore în timpul instalării probei introduc o eroare semnificativă în determinarea sarcinii de rupere. Astfel de materiale sunt de obicei supuse testării la încovoiere. Reguli: Duritatea este capacitatea unui material de a rezista la pătrunderea altui corp, mai dur, a unui indentor. Duritatea materialului este determinată de metodele Brinell, Rockwell, Vickers și Shore (Fig. 2). Orez. 2. Scheme pentru determinarea durității conform Brinell (a), Rockwell (b) și Vickers (c) Duritatea Brinell a unui metal este indicată prin literele HB și un număr. Pentru a converti numărul durității în sistemul SI, utilizați coeficientul K = 9,8 106, cu care se înmulțește valoarea durității Brinell: HB = HB K, Pa. Metoda durității Brinell nu este recomandată pentru utilizare pentru oțeluri cu o duritate mai mare de HB 450 și metale neferoase cu o duritate mai mare de 200 HB. Pentru diverse materiale s-a stabilit o corelație între rezistența finală (în MPa) și numărul de duritate HB: σ în ≈ 3,4 HB - pentru oțelurile carbon laminate la cald; σ în ≈ 4,5 HB - pentru aliajele de cupru, σ în ≈ 3,5 HB - pentru aliajele de aluminiu. Determinarea durității prin metoda Rockwell se realizează prin presarea unui con de diamant sau a unei bile de oțel în metal. Dispozitivul Rockwell are trei scale - A, B, C. Conul de diamant este folosit pentru a testa materiale dure (scara A și C), iar mingea este folosită pentru a testa materiale moi (scara B). În funcție de scară, duritatea este desemnată prin literele HRB, HRC, HRA și este exprimată în unități speciale. Când se măsoară duritatea folosind metoda Vickers, o piramidă de diamant tetraedrică este presată în suprafața metalică (fiind șlefuită sau lustruită). Această metodă este utilizată pentru a determina duritatea părților subțiri și a straturilor de suprafață subțiri care au duritate mare (de exemplu, după nitrurare). Duritatea Vickers este desemnată HV. Conversia numărului de duritate HV în sistemul SI se realizează în mod similar conversiei numărului de duritate HB. Când se măsoară duritatea folosind metoda Shore, o minge cu un indentor cade pe eșantion, perpendicular pe suprafața sa, iar duritatea este determinată de înălțimea retragerii mingii și este desemnată HS. Metoda Kuznetsov-Herbert-Rehbinder - duritatea este determinată de timpul de amortizare al oscilațiilor unui pendul, al cărui suport este metalul studiat. Rezistența la impact caracterizează capacitatea unui material de a rezista la sarcini dinamice și tendința rezultată la rupere fragilă. Pentru testarea la impact se fac mostre speciale cu crestătură, care sunt apoi distruse pe un șofer cu impact pendular (Fig. 3). Folosind cântarul pendul pentru piloți, se determină munca K cheltuită la distrugere și se calculează principala caracteristică obținută în urma acestor încercări - rezistența la impact. Este determinată de raportul dintre activitatea de distrugere a probei și aria secțiunii transversale a acesteia și se măsoară în MJ/m2. Pentru a desemna rezistența la impact, se folosesc literele KS și se adaugă o a treia, care indică tipul de tăiere pe eșantion: U, V, T. Notația KCU înseamnă rezistența la impact a unei probe cu o crestătură în formă de U, KCV - cu o crestătură în formă de V și KCT - cu o fisură, creată la baza tăieturii. Lucrarea de distrugere a unei probe în timpul încercărilor de impact conține două componente: munca de inițiere a fisurii (Az) și munca de propagare a fisurii (Ar). Determinarea rezistenței la impact este deosebit de importantă pentru metalele care funcționează la temperaturi scăzute și prezintă o tendință de fragilitate la rece, adică o scădere a rezistenței la impact pe măsură ce temperatura de funcționare scade. Orez. 3. Schema unui pilot de pilon pendul și eșantion de impact La efectuarea încercărilor de impact asupra probelor crestate la temperaturi scăzute se determină pragul de fragilitate la rece, care caracterizează efectul scăderii temperaturii asupra tendinței materialului de rupere fragilă. În timpul tranziției de la fractură ductilă la fragilă, se observă o scădere bruscă a rezistenței la impact în domeniul de temperatură, care se numește pragul de temperatură al fragilității la rece. În acest caz, structura fracturii se schimbă de la mată fibroasă (fractură ductilă) la strălucitoare cristalină (fractură fragilă). Pragul de fragilitate la rece este desemnat printr-un interval de temperatură (tb. – txr.) sau o temperatură t50, la care se observă 50% din componenta fibroasă în fractura probei sau valoarea rezistenței la impact este redusă la jumătate. Adecvarea unui material pentru funcționarea la o anumită temperatură este judecată de marja de temperatură a vâscozității, care este determinată de diferența dintre temperatura de funcționare și temperatura de tranziție a fragilității la rece și cu cât este mai mare, cu atât materialul este mai fiabil. Oboseala este procesul de acumulare treptată a deteriorării unui material sub influența tensiunilor alternative repetate, care duc la formarea de fisuri și distrugere. Oboseala metalică este cauzată de concentrarea tensiunilor în volumele sale individuale (în locurile de acumulare de incluziuni nemetalice și gazoase, defecte structurale). Capacitatea unui metal de a rezista la oboseală se numește rezistență. Încercările de oboseală se efectuează pe mașini pentru îndoirea repetată-alternantă a unui eșantion rotativ, fixate la unul sau ambele capete, sau pe mașinile de testare a tensiunii-comprimare, sau pentru torsiune repetată-alternativă. În urma testelor se determină limita de anduranță, care caracterizează rezistența materialului la oboseală. Limita de oboseală este solicitarea maximă sub care nu apare cedarea la oboseală după un număr de bază de cicluri de încărcare. Limita de anduranță este notată cu σ R, unde R este coeficientul de asimetrie a ciclului. Pentru a determina limita de anduranță, sunt testate cel puțin zece probe. Fiecare eșantion este testat la o singură solicitare până la defecțiune sau la un număr de bază de cicluri. Numărul de bază de cicluri trebuie să fie de cel puțin 107 încărcări (pentru oțel) și 108 (pentru metale neferoase). O caracteristică importantă a rezistenței structurale este supraviețuirea în condiții de încărcare ciclică, care este înțeleasă ca durata de funcționare a unei piese din momentul inițierii primei fisuri macroscopice de oboseală cu dimensiunea de 0,5...1 mm până la distrugerea finală. Supraviețuirea este de o importanță deosebită pentru fiabilitatea operațională a produselor, a căror funcționare fără probleme este menținută prin detectarea timpurie și prevenirea dezvoltării ulterioare a fisurilor de oboseală. 1. Încercarea de tracțiune Aceste teste determină caracteristici precum limitele de proporționalitate, elasticitate, rezistență și ductilitate ale metalelor. Într-o încercare de tracțiune, proba este întinsă sub acțiunea unei sarcini care crește treptat și adusă la eșec. Diagrama de tracțiune din coordonatele „sarcina P - alungire?l” reflectă secțiuni și puncte caracteristice. În secțiunea 0 - P puncte, alungirea probei crește direct proporțional cu creșterea sarcinii. Când sarcina crește peste Pc, în secțiunea Pc - P control, proporționalitatea directă este încălcată, dar deformația rămâne reversibilă. În zona de deasupra punctului P vpr apar deformații reziduale vizibile, iar curba de tracțiune se abate semnificativ de la linia dreaptă. Sub sarcina Pt, apare o secțiune orizontală a diagramei - platoul de curgere T-T 1. Nu există un platou de curgere pe curbele de tracțiune ale metalelor fragile. Deasupra punctului Pt, sarcina crește până la punctul A, corespunzătoare sarcinii maxime P în, după care începe să scadă, asociată cu formarea subțierii locale a probei. Apoi sarcina scade la punctul B, unde proba eșuează. Diagrama de tracțiune a unui eșantion din material plastic Limita elastică la control este solicitarea la care deformațiile plastice ating mai întâi o anumită valoare mică, caracterizată printr-o anumită toleranță: unde P control este tensiunea corespunzătoare limitei elastice, N. Rezistența finală y - efort egal cu raportul dintre cea mai mare sarcină care precede distrugerea probei și aria secțiunii transversale inițiale: unde Pv este tensiunea corespunzătoare rezistenței la tracțiune, N. Alungirea relativă d se găsește ca raport dintre creșterea lungimii probei după ruptură și lungimea inițială calculată, exprimată ca procent: unde l k este lungimea probei după ruptură, mm; l 0 - lungimea estimată (inițială) a probei, mm. 2. Metode de determinare a durității Cea mai comună metodă de determinare a durității materialelor metalice este metoda indentării, în care un alt corp, mai dur, este presat în suprafața de testare sub acțiunea unei sarcini statice constante. Pe suprafața materialului rămâne o amprentă, a cărei dimensiune determină duritatea materialului. Indicele de duritate caracterizează rezistența materialului la deformarea plastică, de obicei mare, la aplicarea sarcinii locale de contact. Test de duritate Brinell. Esența acestei metode este aceea că o bilă de oțel călit cu un diametru de 10, 5 sau 2,5 mm este presată în suprafața metalului de testat, în funcție de grosimea probei sub influența unei sarcini, care este selectată în funcție de duritatea așteptată a materialului de testat și diametrul vârfului conform formulelor: P = 30D 2 ; P = 10D2; P = 2,5D2. Pe suprafața probei este lăsată o amprentă, al cărei diametru este utilizat pentru a determina duritatea. Diametrul imprimeului se măsoară cu o lupă specială cu diviziuni. Duritatea se calculează folosind formula unde HB este duritatea Brinell, kgf/mm2; F - zona imprimării rezultate, mm 2; D - diametrul vârfului, mm; d - diametrul amprentei, mm. Măsurarea durității prin metode Brinell (a), Rockwell (b), Vickers (c). Măsurarea durității Rockwell. Măsurarea se efectuează prin presarea unei bile de oțel cu un diametru de 1,588 mm sau a unui con de diamant cu un unghi de vârf de 120° în metalul testat. Duritatea Rockwell este determinată de adâncimea adâncirii vârfului. Indentarea se efectuează sub acțiunea a două sarcini aplicate secvențial - preliminar, egal? 100 N, iar sarcina finală (totală) egală cu 1400, 500 și 900 N. Duritatea este determinată de diferența dintre adâncimile de indentare a imprimatelor. Diferite tipuri și grade de metale și aliaje sunt utilizate pentru diferite produse. Alegerea se bazează de obicei pe caracteristicile materialelor. La proiectarea oricărei structuri se iau în considerare proprietățile și testarea metalelor la care a fost supusă. Testele efectuate pe diferite tipuri de metale ajută la determinarea proprietăților mecanice, termice și chimice ale metalelor. În consecință, în funcție de proprietățile relevate ale metalului, se efectuează anumite tipuri de teste. Vom vorbi în continuare despre ce proprietăți și teste ale metalelor sunt de mare importanță și care sunt acestea. Fiecare tip de metal are un anumit set de proprietăți - mecanice, tehnologice și operaționale, care îi caracterizează capacitatea de încălzire și răcire, sudare, rezistență la sarcini grele etc. Cele mai importante dintre ele sunt următoarele: Toate aceste proprietăți sunt relevate în timpul testelor: mecanice, chimice și altele. La efectuarea unor astfel de încercări, metalului se aplică diferite sarcini - dinamice (creșterea tensiunii la impact în metal) sau statice (creșterea treptată a tensiunii). În timpul sarcinilor, pot apărea diferite tipuri de solicitări în metal: De exemplu, la răsucirea unui metal, în material apare efortul de forfecare, în timp ce extensia sau îndoirea duce simultan la efort de compresiune și de tracțiune. În funcție de aceste sarcini și de solicitarea rezultată, pot fi efectuate următoarele tipuri de încercări mecanice: În plus, testele mecanice implică verificarea oboselii materialului (de obicei în timpul îndoirii), ambutisării adânci și fluajului. De asemenea, se efectuează teste de duritate, care se efectuează folosind metoda indentării și metoda dinamică (un percutor cu vârf de diamant este scăpat pe metal). Metodele de testare chimică sunt utilizate pentru a determina compoziția metalului, calitatea acestuia etc. În timpul unor astfel de teste, este de obicei relevată prezența impurităților inutile și nedorite, precum și cantitatea de impurități de aliere. Testele chimice ajută, de asemenea, la evaluarea rezistenței metalului la diferiți reactivi. Un tip de astfel de test este expunerea selectivă la anumite soluții chimice. Acest lucru ajută la determinarea unor indicatori precum porozitatea, numărul de incluziuni, segregarea etc. Testarea amprentei de contact este necesară pentru a determina nivelul de fosfor și sulf dintr-un metal. Crăparea sezonieră a metalului este determinată folosind soluții speciale la care este expus materialul. De asemenea, sunt efectuate o serie de alte teste. În timpul testelor, metalul nu este doar supus diferitelor tipuri de influențe, ci și examinat cu atenție la microscop. Astfel de studii fac posibilă evaluarea calității metalului, adecvarea acestuia, caracteristicile structurale etc. În plus, metalele sunt supuse unor teste radiografice. Aceste studii sunt efectuate folosind radiații gamma și raze X dure. Un astfel de control vă permite să determinați defectele existente în metal. Cusăturile sudate sunt adesea supuse examinării radiografice. Există, de asemenea, o serie de alte metode de control la care este supus metalul. Printre ei: Toate aceste teste, inclusiv cele de control, sunt foarte importante: ele ajută la determinarea ce metale sunt potrivite pentru diferite structuri, la ce tratamente poate fi supus materialul, ce moduri de sudare să folosească etc. Manual pentru școlile profesionale. - M.: Inginerie mecanică, 1990. - 256 p.: ill. — ISBN 5-217-00830-X Fundamentele teoriei rezistenței și ductilității metalelor și aliajelor sunt prezentate într-o formă accesibilă. Sunt luate în considerare dispozitivul, principiul de funcționare, regulile de funcționare ale instrumentelor și echipamentelor pentru testare și detectarea defectelor. Sunt prezentate bazele matematice pentru prelucrarea rezultatelor măsurătorilor. Manualul poate fi folosit pentru a instrui muncitorii în producție. Siguranță, securitate la incendiu și igienizare industrială
S c R =\/Х AR G (°y.-°y) 2 >
- static, când sarcina crește lent și lin (încercări de tracțiune, compresiune, încovoiere, torsiune, duritate);
- dinamică, când sarcina crește la viteză mare (încercări la îndoire la impact);
- ciclic, când sarcina se modifică în mod repetat în mărime și direcție (încercări de oboseală).Încercarea de tracțiune
Rezistența finală (σ in) este sarcina maximă pe care materialul o poate suporta fără distrugere, raportată la aria secțiunii transversale inițiale a probei (Pmax/Fo).Test de duritate
A
b
V
Test de impact
Test de oboseală
Proprietățile metalelor.
Testarea mecanică a metalelor.
Testarea chimică a metalelor.
Teste optice și fizice.
Informații de bază privind siguranța.
Siguranța privind incendiile.
Salubritate industrială.
Proprietățile de bază ale materialelor
Materii brute metalice. Informații de bază despre producția de metale și aliaje.
Proprietățile de bază ale metalelor și aliajelor.
Materiale nemetalice, proprietățile și aplicațiile lor.
Fundamentele teoriei deformării și ruperii elastice și plastice
Caracteristicile generale si structura atomo-cristalina a metalelor si aliajelor.
Conceptul de stare stres-deformare.
Deformare elastică și plastică.
Influența temperaturii asupra rezistenței și ductilității metalelor și aliajelor.
Informații despre procesul de distrugere.
Testarea mecanică a metalelor și aliajelor
Clasificarea metodelor de testare.
Teste statice.
Încercări de îndoire la impact.
Teste de oboseală.
Teste de rezistență și fluaj pe termen lung.
Măsurarea durității.
Echipamente si instrumente pentru incercari mecanice
Clasificarea echipamentelor și instrumentelor pentru încercări mecanice.
Proiectarea și principiul de funcționare a mașinilor pentru încercări statice.
Proiectarea și principiul de funcționare a mașinilor de încercare la impact.
Proiectarea și principiul de funcționare a mașinilor pentru sarcini repetate variabile (încercări de oboseală).
Proiectarea și principiul de funcționare a mașinilor pentru încercări speciale.
Instrumente pentru măsurarea durității.
Echipamente de control și măsurare utilizate în timpul testării.
Metode de testare nedistructivă. Determinarea proprietăților fizice ale metalelor și aliajelor
Clasificarea metodelor de încercare nedistructivă.
Defecte ale metalelor și aliajelor, cauzele apariției lor.
Metode termice pentru depistarea defectelor.
Analiza termică a transformărilor de fază în metale și aliaje.
Analiza termica la temperaturi ridicate.
Analiză termică la viteze mari de încălzire și răcire.
Analiza calorimetrică.
Metoda dilatometrică.
Metode magnetice.
Metode electrice.
Metoda parametrică a curenților turbionari.
Metode acustice.
Metode de control al penetranților.
Metode de detectare a scurgerilor.
Metode radiografice și radioscopice.
Testarea materialelor nemetalice
Testarea materialelor și produselor de construcție.
Testarea materialelor textile.
Testarea materialelor plastice.
Tipuri speciale de teste
Încercări privind prelucrabilitatea metalelor prin tăiere.
Teste tehnologice.
Testarea sculelor de prelucrare a metalelor.
Informații de bază despre standardizare, metrologie și controlul calității produselor
Standarde de stat și metrologie.
Standardizarea și calitatea produsului.
Standarde pentru testarea materialelor și a produselor finite.
Cerințe pentru probele de testare și metodele de prelucrare a rezultatelor testelor
Eșantioane și producție de eșantioane de testare din acestea.
Prelucrarea statistică a rezultatelor testelor.
Înregistrarea rezultatelor testelor.
Bibliografie
