Za procjenu svojstava svojstava proizvoda iza određivanje fizikalnih i mehaničkih karakteristika materijala koriste se razne upute, GOST-ovi i drugi regulatorni i preporučni dokumenti. Također se preporučuju metode ispitivanja uništenja cijelog niza proizvoda ili uzoraka iste vrste materijala. Ovo nije vrlo ekonomična metoda, ali učinkovita.
Definicija karakteristika
Glavne karakteristike mehaničkih svojstava materijala su sljedeće.
jedan.Krajnja čvrstoća ili vlačna čvrstoća - ona sila naprezanja koja je fiksirana na najvećem opterećenju prije uništavanja uzorka. Mehaničke karakteristike čvrstoće i duktilnosti materijala opisuju svojstva krutina da se odupru nepovratnim promjenama oblika i razaranju pod utjecajem vanjskih opterećenja.
2.Konvencionalno naprezanje tečenja je naprezanje kada trajna deformacija dosegne 0,2% duljine uzorka. To je najmanji stres dok se uzorak nastavlja deformirati bez primjetnog povećanja naprezanja.
3.Krajnja čvrstoća naziva se najvećim naprezanjem pri određenoj temperaturi koja uzrokuje uništavanje uzorka određeno vrijeme. Određivanje mehaničkih karakteristika materijala vodi se krajnjim jedinicama dugotrajne čvrstoće - uništavanje se događa na 7000 stupnjeva Celzija u 100 sati.
4.Uvjetna granica puzanja je stres koji na određenoj temperaturi u određenom vremenu u uzorku daje određeno istezanje, kao i brzinu puzanja. Granica je deformacija metala za 100 sati na 7000 stupnjeva Celzija za 0,2%. Puzanje je određena brzina deformacije metala pod stalnim opterećenjem i dugotrajnom visokom temperaturom. Otpornost na toplinu je otpornost materijala na lom i puzanje.
pet.Granica umora najveća je vrijednost naprezanja ciklusa kada se ne dogodi kvar umora. Broj ciklusa utovara može biti naveden ili proizvoljan, ovisno o tome kako se planira mehaničko ispitivanje materijala. Mehaničke karakteristike uključuju umor i izdržljivost materijala. Pod djelovanjem opterećenja, šteta se nakuplja u ciklusu, stvaraju se pukotine, što dovodi do uništenja. Ovo je umor. A svojstvo otpornosti na umor je izdržljivost.
Istezanje i stiskanje
Materijali koji se koriste u inženjerstvupraksa su podijeljene u dvije skupine. Prva je plastična, za čije uništavanje bi se trebale pojaviti značajne zaostale deformacije, druga je krhka, koja se raspada pri vrlo malim deformacijama. Prirodno, takva je podjela vrlo proizvoljna, jer se svaki materijal, ovisno o stvorenim uvjetima, može ponašati i krhko i plastično. Ovisi o prirodi naponskog stanja, temperaturi, brzini naprezanja i ostalim čimbenicima.
Mehaničke značajke materijala nazatezanje i kompresija su rječiti i u duktilnom i u krhkom stanju. Na primjer, blagi čelik je podvrgnut zatezanju i lijevano željezo kompresijom. Lijevano željezo je lomljivo, čelik je nodularni. Krhki materijali imaju veću otpornost na kompresiju, a lošiju na vlačne deformacije. Plastični materijali imaju približno iste mehaničke karakteristike materijala u tlaku i zatezanju. Međutim, njihov se prag određuje istezanjem. Na ove načine možete točnije saznati mehaničke karakteristike materijala. Dijagram napetosti i kompresije predstavljen je na ilustracijama za ovaj članak.
Krhkost i duktilnost
Što su plastičnost i krhkost?Prva je sposobnost da se ne sruši, primajući trajne deformacije u velikim količinama. Ovo svojstvo je presudno za najvažnije tehnološke operacije. Savijanje, crtanje, crtanje, štancanje i mnogi drugi postupci ovise o karakteristikama plastičnosti. Plastični materijali uključuju žareni bakar, mesing, aluminij, blagi čelik, zlato i slično. Bronca i duralumin su mnogo manje plastični. Gotovo svi legirani čelici vrlo su slabo žilavi.
Karakteristike čvrstoće plastičnih materijalau usporedbi s granicom prinosa, o čemu će biti riječi u nastavku. Na svojstva krhkosti i duktilnosti uvelike utječu temperatura i brzina opterećenja. Brzo zatezanje čini materijal krhkim, a sporo zatezanje čini ga plastikom. Na primjer, staklo je krhak materijal, ali može podnijeti dugotrajnu izloženost stresu ako je temperatura normalna, odnosno pokazuje plastična svojstva. I čelik s niskim udjelom ugljika je duktilni, ali pod oštrim udarnim opterećenjem čini se krhkim materijalom.
Metoda oscilacija
Fizičke i mehaničke značajke materijalaodređuju se uzbuđivanjem uzdužnih, savijajućih, torzijskih i drugih, još složenijih načina vibracija, ovisno o veličini uzoraka, oblicima, vrstama prijemnika i pobuđivača, načinima pričvršćivanja i shemama primjene dinamičkih opterećenja. Proizvodi velike veličine također podliježu ispitivanju ovom metodom ako se način primjene značajno promijeni u metodama primjene tereta, uzbudljivih vibracija i njihovog registriranja. Ista metoda koristi se za određivanje mehaničkih karakteristika materijala kada je potrebno procijeniti krutost konstrukcija velikih dimenzija. Međutim, ova se metoda ne koristi kod lokalnog određivanja karakteristika materijala u proizvodu. Praktična primjena tehnike moguća je samo kada su poznate geometrijske dimenzije i gustoća, kada je moguće pričvrstiti proizvod na nosače, a na samom proizvodu - pretvarače, potrebni su određeni temperaturni uvjeti itd.
Na primjer, pri promjeni temperaturnih uvjetadolazi do ove ili one promjene, mehaničke karakteristike materijala zagrijavanjem postaju različite. Gotovo se sva tijela pod tim uvjetima šire, što utječe na njihovu strukturu. Bilo koje tijelo ima određene mehaničke karakteristike materijala od kojih se sastoji. Ako se ove karakteristike ne mijenjaju u svim smjerovima i ostaju iste, takvo se tijelo naziva izotropnim. Ako se fizičke i mehaničke karakteristike materijala promijene, one su anizotropne. Potonje je karakteristično svojstvo gotovo svih materijala, samo u različitom stupnju. Ali postoje, na primjer, čelici kod kojih je anizotropija vrlo beznačajna. Najizraženiji je u prirodnim materijalima poput drveta. U proizvodnim uvjetima mehaničke značajke materijala određuju se kontrolom kvalitete, gdje se koriste razni GOST-ovi. Procjena heterogenosti dobiva se statističkom obradom kada se zbroje rezultati ispitivanja. Uzorci bi trebali biti brojni i izrezati prema određenom dizajnu. Ova metoda dobivanja tehnoloških karakteristika smatra se prilično dugotrajnom.
Akustična metoda
Akustične metode kako bi se utvrdiloMnogo je mehaničkih svojstava materijala i njihovih karakteristika, a svi se razlikuju u načinima unosa, primanja i registriranja oscilacija u sinusnom i pulsnom načinu rada. U istraživanju se koriste akustičke metode, na primjer, građevinskih materijala, njihove debljine i stanja naprezanja tijekom otkrivanja nedostataka. Mehanička svojstva konstrukcijskih materijala također se određuju akustičkim metodama. Već se razvijaju i serijski proizvode brojni različiti elektronički akustični uređaji koji omogućuju registraciju elastičnih valova, parametara njihovog širenja u sinusnom i impulsnom načinu. Na njihovoj osnovi utvrđuju se mehaničke karakteristike čvrstoće materijala. Ako se koriste elastične vibracije niskog intenziteta, ova metoda postaje apsolutno sigurna.
Nedostatak akustičke metode jepotreba za akustičnim kontaktom, što je daleko od uvijek moguće. Stoga ovi radovi nisu vrlo produktivni ako hitno trebate dobiti mehaničke karakteristike čvrstoće materijala. Na rezultat uvelike utječu stanje površine, geometrijski oblici i dimenzije ispitivanog proizvoda, kao i okoliš u kojem se provode ispitivanja. Da bi se prevladale ove poteškoće, određeni problem mora se riješiti strogo definiranom akustičnom metodom ili, naprotiv, koristiti ih nekoliko odjednom, to ovisi o konkretnoj situaciji. Na primjer, plastika od stakloplastike dobro se podvrgava takvoj studiji, jer je brzina širenja elastičnih valova dobra, pa se stoga sondiranje široko koristi kada su prijemnik i emiter smješteni na suprotnim površinama uzorka.
Otkrivanje nedostataka
Metode otkrivanja nedostataka koriste se za kontrolu kvalitete materijala u raznim industrijama. Postoje nedestruktivne i destruktivne metode. Nerazorni uključuju sljedeće.
1. Koristi se za utvrđivanje pukotina na površinama i nedostatka prodora otkrivanje magnetskih kvarova... Područja koja imaju takve nedostatkekarakterizirano raspršenim poljima. Mogu se otkriti posebnim uređajima ili jednostavno nanošenjem sloja magnetskog praha na cijelu površinu. Na mjestima oštećenja, mjesto praha promijenit će se već tijekom nanošenja.
2. Defectoskopija se provodi pomoću ultrazvuk... Usmjereni snop drugačije će se odraziti (raspršiti) ako postoje diskontinuiteti čak i duboko u uzorku.
3. Mane u materijalu dobro se pokazuju metoda istraživanja zračenjana temelju razlike u apsorpciji zračenja sredstvom različite gustoće. Koriste se otkrivanje grešaka gama-zraka i rentgen.
4. Otkrivanje kemijskih nedostataka. Ako je površina nagrizana blagom otopinomdušična, klorovodična kiselina ili njihova smjesa (aqua regia), tada se na mjestima gdje postoje nedostaci pojavljuje mreža u obliku crnih pruga. Možete primijeniti metodu kojom se uklanjaju otisci sumpora. Na mjestima gdje materijal nije jednoličan, sumpor bi trebao promijeniti boju.
Destruktivne metode
Destruktivne metode ovdje su već djelomično analizirane.Uzorci se ispituju na savijanje, sabijanje, zatezanje, odnosno koriste se statičke destruktivne metode. Ako je proizvod izložen izmjeničnim cikličnim udarnim opterećenjima savijanja, utvrđuju se dinamička svojstva. Makroskopske metode daju opću sliku o strukturi materijala i to u velikim količinama. Za takvu studiju potrebni su posebno uglačani uzorci koji se ugraviraju. Dakle, moguće je otkriti oblik i raspored zrna, na primjer u čeliku, prisutnost kristala s deformacijama, vlakana, šupljina, mjehurića, pukotina i drugih nehomogenosti slitine.
Za proučavanje se koriste mikroskopske metodeotkrivaju se mikrostruktura i najmanji nedostaci. Uzorci se prethodno bruse, poliraju i zatim najekruju na isti način. Daljnja ispitivanja uključuju uporabu električnih i optičkih mikroskopa i analizu difrakcije X-zraka. Osnova ove metode je interferencija zraka koje su raspršene atomima materije. Karakteristika materijala prati se rendgenskom analizom. Mehaničke karakteristike materijala određuju njihovu čvrstoću, što je neophodno za izgradnju konstrukcija koje su pouzdane i sigurne u radu. Stoga se materijal pažljivo i raznim metodama provjerava u svim uvjetima koje je sposoban prihvatiti bez gubitka visoke razine mehaničkih karakteristika.
Kontrolne metode
Za ispitivanje bez razaranjaIspravan izbor učinkovitih metoda od velike je važnosti za karakteristike materijala. Najtočnije i najzanimljivije u tom pogledu su metode otkrivanja nedostataka - kontrola kvarova. Ovdje je potrebno znati i razumjeti razlike između metoda primjene metoda otkrivanja nedostataka i metoda za određivanje fizikalnih i mehaničkih karakteristika, budući da se međusobno bitno razlikuju. Ako se potonji temelje na kontroli fizikalnih parametara i njihovoj naknadnoj korelaciji s mehaničkim karakteristikama materijala, tada se otkrivanje nedostataka temelji na izravnoj pretvorbi zračenja koje se reflektira od oštećenja ili prolazi kroz kontrolirani okoliš.
Najbolja je, naravno, sveobuhvatna kontrola.Složenost se sastoji u određivanju optimalnih fizikalnih parametara pomoću kojih se mogu utvrditi čvrstoća i ostale fizikalne i mehaničke karakteristike uzorka. Istovremeno, istovremeno se razvija i primjenjuje optimalan skup sredstava za kontrolu strukturnih nedostataka. I na kraju, pojavljuje se cjelovita procjena ovog materijala: njegovu izvedbu određuje čitav niz parametara koji su pomogli u određivanju nerazornih metoda.
Mehanička ispitivanja
Ti se testovi koriste za provjeru iocjenjuju se mehanička svojstva materijala. Ova vrsta kontrole pojavila se davno, ali još uvijek nije izgubila na značaju. Čak i moderni visokotehnološki materijali potrošači često i žestoko kritiziraju. To sugerira da bi se pregledi trebali provoditi temeljitije. Kao što je već spomenuto, mehanička ispitivanja mogu se podijeliti u dvije vrste: statička i dinamička. Prvi provjeravaju proizvod ili uzorak na torziju, zatezanje, sabijanje, savijanje, a drugi tvrdoću i udarnu žilavost. Suvremena oprema pomaže u učinkovitom izvođenju ovih ne previše jednostavnih postupaka i otkrivanju svih svojstava svojstava određenog materijala.
Vlačno ispitivanje može otkritiotpornost materijala na konstantno ili povećanje vlačnog naprezanja. Metoda je stara, testirana i razumljiva, koristi se vrlo dugo i još uvijek je široko rasprostranjena. Uzorak se proteže duž uzdužne osi pomoću učvršćenja u ispitnom stroju. Brzina istezanja uzorka je konstantna, opterećenje se mjeri posebnim senzorom. Istodobno se prati istezanje kao i njegova usklađenost s primijenjenim opterećenjem. Rezultati takvih ispitivanja izuzetno su korisni ako treba stvoriti nove dizajne, jer još nitko ne zna kako će se ponašati pod opterećenjem. Samo identifikacija svih parametara elastičnosti materijala može predložiti. Maksimalno naprezanje - Granica popuštanja definirana je definicijom maksimalnog opterećenja koje određeni materijal može podnijeti. To će vam pomoći u izračunu sigurnosnog faktora.
Ispitivanje tvrdoće
Krutost materijala izračunava se moduloelastičnost. Kombinacija fluidnosti i tvrdoće pomaže u određivanju elastičnosti materijala. Ako tehnološki postupak uključuje radnje poput razvlačenja, valjanja, prešanja, tada je jednostavno potrebno znati veličinu moguće plastične deformacije. Uz visoku plastičnost, materijal može poprimiti bilo koji oblik pod odgovarajućim opterećenjem. Ispitivanje kompresije također može poslužiti kao metoda prepoznavanja sigurnosnog čimbenika. Pogotovo ako je materijal krhak.
Tvrdoća se ispituje pomoću identifikatora, kojiizrađena od puno tvrđeg materijala. Najčešće se ovaj test provodi metodom Brinell (utisnuta kuglica), Vickersom (identifikator u obliku piramide) ili Rockwellovom metodom (koristi se konus). Identifikator se utiskuje u površinu materijala s određenom silom u određenom vremenskom razdoblju, a zatim se ispituje preostali otisak na uzorku. Postoje i druga prilično široko korištena ispitivanja: na primjer, za čvrstoću na udar, kada se otpor materijala procjenjuje u trenutku primjene opterećenja.
