Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Испытание металлов на растяжение

31.01.2019

Образец, предназначенный для данных испытаний, имеет цилиндрическую форму с коническими переходами к утолщениям на концах, предназначенным для захвата разрывной машиной (рис. 63). Рабочая длина образца превышает диаметр рабочей части в пять или десять раз. Образец удерживается захватами разрывной машины и при перемещении подвижного захвата растягивается в осевом направлении. Записывающее устройство машины вычерчивает в координатных осях диаграмму растяжения, которая показывает зависимость удлинения (т. е. с деформацией материала) от растягивающей силы (рис. 64, а).


Абсолютные величины записей, полученных на разрывной машине, зависят от размеров образца и поэтому не могут быть использованы для сравнения механических свойств различных материалов. Для возможности объективного сравнения разных материалов все измеренные величины растягивающей силы надо разделить на площадь поперечного сечения образца до его испытания. Полученные напряжения будут условными, так как истинная площадь поперечного сечения образца во время испытания меняется. Графическое изображение условных напряжений пластических металлов дано на рис. 64, б. На оси абсцисс диаграммы отложено относительное приращение длины

e = Al/l,


где в — относительное удлинение;

Al — приращение длины, мм;

l — начальная длина, мм, а на оси ординат — условное напряжение

o = P/F,


где o — условное напряжение, кг/мм2;

P — растягивающая сила, кг;

F — начальная площадь поперечного сечения, мм2.

возникают напряжения, пропорциональные относительному удлинению. Эта зависимость выражается формулой

о = Ее,


где E — коэффициент пропорциональности, который при линейной деформации называется модулем упругости

E = о/е.


Так как участок пропорционального изменения напряжений находится к оси абсцисс под углом а, то

tga = o/e


и, следовательно, при графическом определении

E = tg а.


Модуль упругости является физической характеристикой упругих свойств материала при линейной деформации. Наибольшее условное напряжение, при котором сохраняется прямая пропорциональность напряжения относительному, удлинению, называется пределом пропорциональности:

ор = Рр/F кг/ мм2,


где Pp — наибольшая сила, до которой сохраняется пропорциональное удлинение образца, кг.

Деформация образца до напряжения, близкого к пределу пропорциональности, имеет только упругий характер, т. е. после устранения растягивающей силы она исчезает и образец возвращается к своей первоначальной длине. Наименьшее условное напряжение, при котором обнаруживается пластическая деформация после устранения растягивающей силы, называется пределом упругости:

oe = Pe/F кг/мм2,


где Pe — наименьшая сила, при которой обнаруживается появление пластической деформации, кг.

После достижения предела упругости возникает пластическая, необратимая, деформация, которая развивается параллельно с упругой деформацией и без увеличения растягивающей силы (горизонтальный участок кривой на диаграмме). Напряжение, при котором деформация продолжается без увеличения растягивающей силы, называется пределом текучести, который определяют по формуле

os = Ps/F,


где Ps — сила, при которой продолжается деформация, кг.

Горизонтальная кривая на диаграмме условных напряжений характеризует вязкость материала. Отсутствие или хотя бы небольшое искажение ее, наоборот, указывает на хрупкость материала. Текучесть материала вызывается сдвигами при пластической деформации. О возникновении сдвигов свидетельствует появление на полированной поверхности образца наклонных линий. Поверхность, остававшаяся блестящей при упругой деформации, делается матовой, так как текучестью охватывается весь объем рабочей части образца.

При дальнейшем удлинении образца преобладает пластическая деформация. Величина ее при каком-то напряжении, соответствующем точке а, графически выражается отрезком ob, полученным на оси абсцисс линией ab, которая проведена параллельно линии пропорциональных изменений напряжения и деформации. Именно по этой линии уменьшается деформация и падает напряжение при медленном и плавном устранении растягивающей силы. В результате устранения действующей силы образец укорачивается на величину упругой деформации bс. Эта величина больше отрезка od, соответствующего деформации до предела упругости. Следовательно, упругая деформация сохраняется и после достижения предела упругости.

Наибольшее напряжение, которое возникает в материале при растяжении образца, называется пределом прочности, который равен

oe = Pb/F кг/мм2,


где Pb — разрушающая сила, кг.

До предела прочности деформация распространяется в образце равномерно. Ho после этого деформация приобретает местный характер, ограничиваясь наиболее слабым участком на длине образца, где образуется сужение. Ввиду резкого уменьшения поперечного сечения для дальнейшей деформации нужна меньшая сила. Подсчитанное по этой силе условное напряжение тоже падает, пока не произойдет разрыв образца в точке е.

В отличие от пластических металлов диаграмма условных напряжений хрупких металлов имеет иной характер (рис. 64, в). На кривой нет предела упругости, так как упругая деформация с самого начала не вполне пропорциональна растягивающей силе. Пластическая деформация очень мала и поэтому предел упругости близок к пределу прочности, а предел текучести отсутствует. Разрушение образца происходит без предварительного образования местного сужения, ввиду чего напряжение, достигнув предела прочности, больше не падает, а вызывает разрыв.

Пластичность материала характеризуется (на основании диаграммы растяжения) относительным остаточным удлинением после разрыва. Она равняется отрезку of, т. е. полному относительному удлинению Og за вычетом исчезающей при разрыве упругой деформации fg (рис. 64, б)

b = 100e,


где б — относительное остаточное удлинение, %.

Другой характеристикой пластичности материала служит относительное остаточное сужение, т. е. отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади

w = 100AF


где w — относительное остаточное сужение, %;

AF — уменьшение площади поперечного сечения при разрыве, мм2.

Работа, затраченная на деформацию, заканчивающуюся разрушением материала, определяется площадью диаграммы растяжения за вычетом площади треугольника kmn. Площадь этого треугольника выражает работу, затраченную на упругую деформацию. Эта деформация исчезает при разрыве образца, а возвращаемая при этом работа расходуется на уменьшение длины образца и образование звуковой, тепловой и магнитной энергий.

Удельная работа, необходимая для деформации и разрушения материала, т. е. работа, затрачиваемая на преодоление внутренних связей в единице объема, является показателем прочности материала

a = A/V,


где а — удельная работа, кгм/см3;

А — работа, затраченная на пластическую деформацию и разрушение материала, кгм;

V — объем образца, см3.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: