Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

может и не быть. Кривая будет иметь плавный ход. Учитывая это обстоя­ тельство, введено понятие «условного предела текучести» (То,2 — напряже­ ния, при котором величина остаточной деформации составляет 0.2% перво­ начальной длины образца:

Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается развитием пластиче­ ской деформации, распределяющейся в образце приблизительно равномер­ но. При достижении максимальной нагрузки Р т а х происходит интенсивная местная пластическая деформация, появляется местное сужение образца — шейка. При дальнейшем растяжении, в силу наличия шейки, сопротивление образца действию нагрузки падает, и образец разрушается в точке К при

шаются при достижении максимальной нагрузки без заметной пластической деформации. Зная максимальную нагрузку, которую выдерживает образец, получают значение предела прочности материала при растяжении

при испытании на растяжение. Следовательно, при испытании на растяже­ ние определяются показатели упругих свойств (жесткости) и прочности — модуль нормальной упругости, пределы упругости, пропорциональности, текучести и прочности.

Кроме того, испытания на растяжение позволяют получить характери­ стики пластичности — относительное удлинение б и относительное суже­

ние ЧС Относительное удлинение после разрыва определяется по формуле

h — /0 Д/

6 = — ------5- • 10096 = — - 100»6 ,

lo to

где /0 и 1а — расчетная длина образца до растяжения и после разрыва. Относительное удлинение зависит от соотношения между длиной об­

разца и его диаметром. Следовательно, для получения сопоставимых ре­ зультатов испытаний необходимо установить стандартное соотношение между длиной и площадью поперечного сечения образца. Такое соотноше­ ние было установлено на основании опытов Баушингера и закона подобия,

найти связь между расчетной длиной образца и площадью поперечного се­

229

Эти соотношения действительны для образцов любой формы сечения. Расчетная длина образца до растяжения обозначается на его рабочей ча­ сти кернами пли рисками. Для определения Д — расчетной длины образца после разрыва — части образца складывают так, чтобы их оси образовали прямую линию, и измеряют расстояние между кернами или рисками.

Если образец разрушился не посередине между кернами, то расчетную длину образца после разрыва Д определяют с отнесением места разрыва к середине.

Сопоставлять между собой можно те значения относительного удлине­ ния б, которые получены на геометрически подобных образцах. Обычно б снабжается индексом, указывающим, при каком соотношении / и d образца проводилось испытание (6ю, 6r„ 62.s).

Относительное сужение после разрыва для цилиндрических образцов определяется по формуле

формы не рекомендуется. Испытания на растяжение проводятся в соответ­ ствии с ГОСТ 1497—73. Кроме того, действуют ГОСТ 11701—66, ГОСТ 10446—63 и ГОСТ 12004—66. Эти стандарты не имеют существенных рас­ хождений с рекомендациями СЭВ и ИСО. Испытания на растяжение мо­ гут проводиться при пониженных (ГОСТ 11150—65) и повышенных (ГОСТ 9651—73) температурах. Образцы для испытаний на растяжение изготов­ ляются в соответствии с требованиями стандартов. При этом должны быть приняты меры, которые исключали бы изменение свойств материала вслед­ ствие его нагрева или наклепа (интенсивное охлаждение, снижение скоро­ сти резания и т. п.).

Измерение образцов до испытаний должно производиться с точностью не ниже 0.01 мм при диаметре образцов до 10 мм и с точностью не ниже 0,05 мм при диаметре образцов больше 10 мм.

После испытаний размеры образцов определяют с точностью не ниже 0,1 мм. Каждое измерение производят не менее чем в трех местах рабочей части образца (в середине и по краям).

Испытания на растяжение проводятся на разрывных испытательных машинах при условии соответствия их требованиям ГОСТ 7855—68.

Измерение силы, действующей на образец, производится с помощью маятникового измерения силы сопротивления образца, иногда с помощью упругих элементов, деформация которых пропорциональна действующей

силе.

Деформация образца регистрируется по перемещению одного из захва­ тов машины. Для получения более точных данных применяются тензомет­ ры, приборы, измеряющие удлинение непосредственно на рабочей части образца.

Разрывные машины обычно снабжены показывающими и записываю­ щими приборами. В результате испытаний получают диаграмму растяже­

ния. записанную в определенном масштабе.

Предел текучести (физический) может определяться по диаграмме рас­

образца /о, находят заданное остаточное удлинение (0,2% от /о). Получен­ ную величину переводят в масштаб оси абсцисс диаграммы и откладывают

230

вправо от начала координат (рис. 53). Начальный, нелинейный участок диаграммы исключается. Через полученную таким образом на оси абсцисс точку В проводят линию В С , параллельную прямолинейному участку диа­ граммы 0/1. Ордината точки D , пересечение прямой В С с диаграммой рас­ тяжения, определяет нагрузку, соответствующую условному пределу теку­ чести Р о,2 . Затем по формуле (177) рассчитывают условный предел теку­ чести.

Определение условного предела текучести с помощью тензометров прин­ ципиально не отличается от изложенного, однако имеется три различных способа (ГОСТ 1497—73): последовательных нагрузок п разгрузок, прямого нагружения и ускоренный способ.

пределу пропорциональности или текучести, материал ведет себя аналогич­ но тому, как при растяжении. Выше предела пропорциональности в мате­ риале возникают остаточные деформации, диаметр образца увеличивается, а длина уменьшается.

При некоторой нагрузке хрупкие материалы разрушаются и для них может быть установлен предел прочности при сжатии. Для пластичных материалов такой величины не удается установить, так как образцы, изго­ товленные из них, сжимаясь, могут превратиться в пластинки без призна­ ков разрушения.

При испытаниях на сжатие такие характеристики, как модуль упруго­ сти, пределы пропорциональности и текучести определяются с достаточ­ ной точностью, а значения предела прочности и относительного укорочения зависят от величины трения на торцах образца. Для уменьшения трепня применяются смазки.

Хрупкие материалы при сжатии разрушаются чаще всего путем среза, иногда путем отрыва. Испытания на сжатие имеют условное значение, по ним, как правило, судят об относительной прочности материалов.

Для испытаний на сжатие обычно используют прессы или разрывные машины. В последнем случае применяются реверсы.

231

§ 34. И спы тан и я на у д ар

Многие детали машин при эксплуатации испытывают ударные — дина­ мические нагрузки, -г. е. такие нагрузки, которые прикладываются с боль­ шой скоростью. Характер разрушения при динамических нагрузках отли­ чается от разрушения при медленном статическом нагружении. При дина­ мических нагрузках возможно хрупкое разрушение изделия.

Рассмотренные выше показатели статической прочности не могут ха­ рактеризовать поведение металла при ударных нагрузках.

Наиболее распространенным видом динамических испытаний является испытание на ударный изгиб, при котором определяется ударная вязкость.

Ударная вязкость характеризует способность материала поглощать механическую энергию при деформации до разрушения под действием ди­ намической нагрузки и оценивается работой, затраченной при динамиче­ ском разрушении надрезанного образца, отнесенной к площади поперечного сечения в месте надреза:

Величина ударной вязкости зависит от многих факторов. Наличие рез­ ких переходов в сечении изделия, глубоких и острых надрезов, царапин и рисок на поверхности, отверстий вызывает неравномерное распределение на­ пряжений, их концентрацию. Развитие пластической деформации затруд­ няется, возникает хрупкое разрушение, ударная вязкость падает. Величина ударной вязкости сильно зависит от направления волокна у кованых, прес­ сованных. катаных и т. и. деталей, имеющих волокнистое строение.

Сильно влияют на значение ударной вязкости форма и размеры образ­ ца, а также величина запаса работы маятника, ударом которого разру­ шается образец. Все это требует строгой регламентации методов определе­ ния ударной вязкости, что и выполнено в ГОСТ 9454—60 (ГОСТ 9455—60 н 9456—60 — соответственно при пониженной и повышенных температурах).

В качестве образца для испытаний на ударную вязкость чаще исполь­ зуется образец типа Менаже (ГОСТ 9454—60 предусматривает пять типов образцов с различными надрезами). Испытание образцов проводится на маятниковых копрах, предназначенных для испытаний образца, свободно лежащего на двух опорах (ГОСТ 10708—63, ГОСТ 14703—73). Испытание производится при одном ударе маятника, который наносится со стороны,

противоположном надрезу.

Работу А , „ затраченную на разрушение образца, определяют по шка­ ле, градуированной в кге-м или по углу подъема маятника с точностью до 0,1 кге-м. Ударную вязкость вычисляют по формуле (179) с точностью до 0,1 кгс-м/см2. Ударная вязкость материала для ответственных деталей должна быть достаточно высокой, низкая вязкость (а „^ 1 ,5 -г 2 кгс-м/см2) недопустима для деталей, испытывающих ударные нагрузки.

Кроме числовых значений ударной вязкости, существенным является и вид излома. Волокнистый матовый излом указывает на вязкое разруше­ ние, кристаллический блестящий излом характерен для хрупкого разрушения.

§ 35. Испытания при повторно-переменных нагрузках

При действии на металл повторно-переменных нагрузок в его кристал­ лической решетке происходит постепенный процесс накопления поврежде-

232