2.1. Випробування сталевого нормального зразка на розтяг

Мета роботи - одержання діаграми розтягу сталевого зразка, ознайомлення з методикою одержання механічних характеристик матеріалів на прикладі маловуглецевої сталі і визначення марки сталі за одержаними характеристиками міцності й пластичності.

За даними випробувань необхідно визначити:

межу текучості sm;

межу міцності розриву Smax;

абсолютне подовження розрахункової довжини ЛІ;

відносне подовження Є;

відносне звуження після розриву y;

площу діаграми розтягу S;

повну роботу, що витрачена на розрив W;

питому роботу деформації w;

міру заповнення діаграми 7];

марку сталі.

Машини та прилади для випробувань

Роботу виконують на універсальній випробувальній машині УВМ-50 (п. 1.1). Вимірювання розмірів зразка виконують за допомогою штангенциркуля. Зразок для випробування

Як показали експерименти, межа міцності матеріалу не залежить від довжини й форми перерізу зразка.

При випробуваннях на розтяг для досягнення порівнюваних між собою результатів використовують нормальні циліндричні зразки семи типів і плоскі зразки двох типів. Тип зразка визначається конструкцією його кінцівок.

У цій роботі використовується циліндричний зразок IV типу (рис. 18).

Діаметр перерізу такого зразка може бути взятий від 3 до 25 мм. Розрахункова довжина 10 на зразках помічається рисками. Ця довжина

повинна бути меншою, ніж відстань між кінцівками, щоб виключити вплив способу прикладання зовнішніх сил і концентрації напружень в місцях зміни перерізу. Зона цього впливу на підставі принципу Сен-Венана не перевищує меншого розміру перерізу.

Основні відомості з теорії


Особливості поведінки зразка при випробуванні на розтяг наочно ілюструються діаграмою розтягу - графіком залежності між навантаженням F та абсолютним подовженням Л1. Для маловуглецевої сталі вона має вигляд, наведений на рис. 19.

На цій діаграмі можна виокремити три ділянки: лінійна AB; горизонтальна CD та нелінійна DHG .

На ділянці AB подовження Л1 пропорційне навантаженню F, тобто дійсний закон Гука. Величина F визначає навантаження, що відповідає межі

пропорційності. Дуже близьке до нього значення Fy , яке визначає межу

пружної роботи матеріалу.

На ділянці CD подовження Л1 зростають при незмінному навантаженні Frn. Таке явище, характерне для пластичних матеріалів, називається текучістю,

а Frn - навантаження, що відповідає межі текучості матеріалу.

Коли зона текучості минає, навантаження знову зростає до Fmax, після чого стрімко падає до миті розриву зразка (т. G ). Fmax - навантаження, що відповідає межі міцності матеріалу (тимчасовому опору).

Діаграма розтягу будується для даного зразка і її масштаб залежить від розмірів останнього. Тому на основі цієї діаграми будують діаграму напружень

F Л1 - залежність між напруженнями s — — та відносним подовженням Є — —.

Ця діаграма є характеристикою матеріалу безвідносно до розмірів зразка. На діаграмі напружень зберігаються всі характерні точки діаграми розтягу.

Падіння навантаження після досягнення Fmax обумовлене тим, що в цей

час на зразку утворюється місцеве звуження - так звана шийка (рис. 20). В результаті цього несуча здатність зразка знижується. На рис. 20 d - діаметр шийки.


Послідовність виконання роботи

За допомогою штангенциркуля вимірюють діаметр d0 та розрахункову довжину 10 зразка, після чого закладають його в зачіпки машини УВМ-50.

Перед початком випробувань проводять попередній натяг, щоб виключити вплив люфтів та сковзання зразка в зачіпках. Далі виставляють на барабан діаграмного апарата олівець і створюють зростаюче навантаження F , доводячи зразок до розриву.

Упродовж експерименту на силовій шкалі машини відзначають

навантаження Fm, що відповідає межі текучості та Fmax. Навантаження Fm

відповідає тій стадії навантаження, коли при зупиненні збільшення зусилля

відзначається зростання деформацій. Значення Fm та Fmax одержують також за

діаграмою, записаною на машині УВМ-50. На діаграмі вимірюють її площу S.

Після розриву зразка його частини виймають з машини і вимірюють довжину розрахункової частини 1 та діаметр зразка в зоні розриву - діаметр шийки d .

Далі за одержаними даними випробувань виконують обчислення:
-           площа перерізу зразка до випробувань

0

A - 4 ;

площа шийки зразка (в місці розриву)

p d 2

A

межа текучості матеріалу От — Frn / А0;

межа міцності (Jmax = Fmax / Л ;

абсолютне подовження Л1 — 1 — 10 (1 - довжина розрахункової частини зразка після розриву); відносне подовження Є— Л1 /10;

Ap — A

коефіцієнт звуження шийки y —    ;

робота, витрачена на розрив зразка W — S • m • n (S -площа діаграми розтягу, m та n - масштаби сил та переміщень, які наведені в паспорті машини);

W

питома робота деформації w —      ;

A010

W

межа заповнення діаграми 7] —

Fmax і1 — 10 )

Маючи межу міцності, відносне подовження і межу текучості, визначають марку сталі зразка (див. табл. 1, Додатку ).

Контрольні запитання

Яка мета роботи?

Які параметри характеризують міцність матеріалу?

Які параметри характеризують пластичність матеріалу?

Назвіть характерні точки діаграми розтягу?

Які деформації мають місце в процесі деформації зразка до руйнування?

Як за даними випробувань визначають марку матеріалу?

Яке призначення має машина УВМ-50?

Який принцип роботи машини УВМ-50?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я