Togþolsprófið er aðallega notað til að ákvarða getu málmefna til að standast skemmdir meðan á teygjuferlinu stendur og er einn af mikilvægum vísbendingum til að meta vélrænni eiginleika efna.
1. Togprófun
Togprófið er byggt á grunnreglum efnisfræðinnar. Með því að beita togálagi á efnissýnið við ákveðnar aðstæður veldur það togaflögun þar til sýnið brotnar. Meðan á prófuninni stendur er aflögun tilraunasýnisins undir mismunandi álagi og hámarksálag þegar sýnishornið brotnar skráð, til að reikna út álagsstyrk, togstyrk og aðra frammistöðuvísa efnisins.
Streita σ = F/A
σ er togstyrkur (MPa)
F er togálagið (N)
A er þversniðsflatarmál sýnisins
2. Togkúrfa
Greining á nokkrum stigum teygjuferlisins:
a. Í OP-stigi með lítið álag er lengingin í línulegu sambandi við álagið og Fp er hámarksálagið til að viðhalda beinni línu.
b. Eftir að álagið fer yfir Fp byrjar togferillinn að taka ólínulegt samband. Sýnið fer í upphaflega aflögunarstigið og álagið er fjarlægt og sýnið getur farið aftur í upprunalegt ástand og teygjanlega afmyndað.
c. Eftir að álagið fer yfir Fe er álagið fjarlægt, hluti af aflöguninni er endurheimt og hluti af aflögunaraflöguninni er haldið eftir, sem kallast plastaflögun. Fe er kallað teygjanleg mörk.
d. Þegar álagið eykst enn frekar sýnir togferillinn sög. Þegar álagið eykst hvorki né minnkar er fyrirbæri stöðugrar lengingar tilraunasýnisins kallað eftirkast. Eftir að það hefur gefið sig byrjar sýnið að verða fyrir augljósri plastaflögun.
e. Eftir að það hefur gefið sig sýnir sýnið aukningu á aflögunarþol, vinnuherðingu og aflögunarstyrkingu. Þegar álagið nær Fb minnkar sami hluti sýnisins verulega. Fb er styrkleikamörkin.
f. Rýrnunarfyrirbærið leiðir til lækkunar á burðargetu sýnisins. Þegar álagið nær Fk, brotnar sýnið. Þetta er kallað brotaálag.
Afkastastyrkur
Flutningsstyrkur er hámarksálagsgildi sem málmefni þolir frá upphafi plastaflögunar til fullkomins brots þegar það verður fyrir utanaðkomandi krafti. Þetta gildi markar mikilvæga punktinn þar sem efnið fer frá teygjanlegu aflögunarstigi yfir í plastaflögunarstig.
Flokkun
Efri álagsstyrkur: vísar til hámarksálags sýnisins áður en krafturinn minnkar í fyrsta skipti þegar eftirgjöf á sér stað.
Lægri álagsstyrkur: vísar til lágmarksspennu á uppskerustigi þegar upphaflegu skammvinn áhrif eru hunsuð. Þar sem gildi neðra ávöxtunarmarksins er tiltölulega stöðugt er það venjulega notað sem vísbending um efnisþol, kallað ávöxtunarmörk eða ávöxtunarstyrkur.
Útreikningsformúla
Fyrir efri uppskeruþol: R = F / Sₒ, þar sem F er hámarkskraftur áður en krafturinn lækkar í fyrsta skipti á uppskerustigi, og Sₒ er upphaflega þversniðsflatarmál sýnisins.
Fyrir lægri uppskeruþol: R = F / Sₒ, þar sem F er lágmarkskrafturinn F sem hunsar upphaflega skammvinn áhrif, og Sₒ er upphaflega þversniðsflatarmál sýnisins.
Eining
Uppskeruþolseiningin er venjulega MPa (megapascal) eða N/mm² (Newton á fermillímetra).
Dæmi
Taktu lágkolefnisstál sem dæmi, afrakstursmörk þess eru venjulega 207MPa. Þegar það verður fyrir utanaðkomandi krafti sem er meira en þessi mörk mun lágkolefnisstál framleiða varanlega aflögun og ekki er hægt að endurheimta það; þegar það verður fyrir utanaðkomandi krafti sem er minna en þessi mörk getur lágkolefnisstál farið aftur í upprunalegt ástand.
Afrakstursstyrkur er einn af mikilvægu vísbendingunum til að meta vélræna eiginleika málmefna. Það endurspeglar getu efna til að standast plastaflögun þegar þau verða fyrir utanaðkomandi kröftum.
Togstyrkur
Togstyrkur er hæfni efnis til að standast skemmdir við togálag, sem er sérstaklega gefið upp sem hámarksálagsgildi sem efnið þolir á meðan á togferlinu stendur. Þegar togálagið á efnið fer yfir togstyrk þess mun efnið gangast undir plastaflögun eða brot.
Útreikningsformúla
Útreikningsformúlan fyrir togstyrk (σt) er:
σt = F/A
Þar sem F er hámarks togkraftur (Newton, N) sem sýnishornið þolir áður en það brotnar og A er upphaflega þversniðsflatarmál sýnisins (fermetramillimetri, mm²).
Eining
Togstyrkseiningin er venjulega MPa (megapascal) eða N/mm² (Newton á fermillímetra). 1 MPa er jafnt og 1.000.000 Newton á fermetra, sem er einnig jafnt og 1 N/mm².
Áhrifaþættir
Togstyrkur er fyrir áhrifum af mörgum þáttum, þar á meðal efnasamsetningu, örbyggingu, hitameðhöndlunarferli, vinnsluaðferð osfrv. Mismunandi efni hafa mismunandi togstyrk, þannig að í hagnýtri notkun er nauðsynlegt að velja viðeigandi efni byggt á vélrænni eiginleikum efnisins. efni.
Hagnýtt forrit
Togstyrkur er mjög mikilvægur þáttur á sviði efnisfræði og verkfræði og er oft notaður til að meta vélræna eiginleika efna. Hvað varðar burðarvirkishönnun, efnisval, öryggismat o.fl., þá er togstyrkur þáttur sem þarf að huga að. Til dæmis, í byggingarverkfræði, er togstyrkur stáls mikilvægur þáttur í því að ákvarða hvort það þolir álag; á sviði geimferða er togstyrkur léttra og sterkra efna lykillinn að því að tryggja öryggi flugvéla.
Þreytustyrkur:
Málmþreyta vísar til þess ferlis þar sem efni og íhlutir framleiða smám saman staðbundið varanlegt uppsafnað tjón á einum eða nokkrum stöðum undir hringrásarálagi eða hringrásarálagi og sprungur eða skyndileg heilbrot eiga sér stað eftir ákveðinn fjölda lota.
Eiginleikar
Skyndileiki í tíma: Málmþreytabilun kemur oft skyndilega fram á stuttum tíma án augljósra einkenna.
Staðsetning í stöðu: Þreytabilun kemur venjulega fram á staðbundnum svæðum þar sem streita er einbeitt.
Næmi fyrir umhverfi og göllum: Málmþreyta er mjög viðkvæm fyrir umhverfinu og örsmáir gallar inni í efninu, sem geta flýtt fyrir þreytuferlinu.
Áhrifaþættir
Streitumagn: Stærð streitu hefur bein áhrif á þreytulíf málmsins.
Meðalálagsstærð: Því meiri sem meðalálagið er, því styttri er þreytulíf málmsins.
Fjöldi lota: Því oftar sem málmurinn er undir hringrásarálagi eða álagi, því alvarlegri er uppsöfnun þreytuskemmda.
Fyrirbyggjandi aðgerðir
Fínstilltu efnisval: Veldu efni með hærri þreytumörk.
Draga úr álagsstyrk: Minnka álagsstyrk með burðarvirkishönnun eða vinnsluaðferðum, svo sem að nota ávöl hornskipti, auka þversniðsmál o.s.frv.
Yfirborðsmeðferð: Fæging, úða osfrv á málmyfirborðið til að draga úr yfirborðsgöllum og bæta þreytustyrk.
Skoðun og viðhald: Skoðaðu málmíhluti reglulega til að greina og gera tafarlaust við galla eins og sprungur; viðhalda hlutum sem eru viðkvæmir fyrir þreytu, svo sem að skipta um slitna hluta og styrkja veika hlekki.
Málmþreyta er algeng málmbilunarhamur, sem einkennist af skyndilegum, staðbundnum og næmni fyrir umhverfinu. Streitumagn, meðalstærð álags og fjöldi lota eru helstu þættirnir sem hafa áhrif á málmþreytu.
SN kúrfa: lýsir þreytulífi efna við mismunandi álagsstig, þar sem S táknar streitu og N táknar fjölda streitulota.
Formúla fyrir þreytustyrkstuðul:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Þar sem (Ka) er álagsstuðull, (Kb) er stærðarstuðull, (Kc) er hitastuðull, (Kd) er yfirborðsgæðastuðull og (Ke) er áreiðanleikastuðull.
Stærðfræðileg tjáning SN kúrfu:
(\sigma^m N = C)
Þar sem (\sigma) er streita, N er fjöldi streituhringanna og m og C eru efnisfastar.
Útreikningsskref
Ákveðið efnisfasta:
Ákvarðu gildi m og C með tilraunum eða með því að vísa til viðeigandi rita.
Ákvarða álagsstyrkstuðulinn: Skoðaðu raunverulega lögun og stærð hlutans, sem og álagsstyrk af völdum flaka, lykla osfrv., til að ákvarða álagsstyrkstuðulinn K. Reiknaðu þreytustyrk: Samkvæmt SN kúrfu og streitu styrkleikastuðull, ásamt hönnunarlífi og vinnuálagsstigi hlutans, reikna út þreytustyrkinn.
2. Mýkt:
Mýkt vísar til eiginleika efnis sem, þegar það verður fyrir utanaðkomandi krafti, framkallar varanlega aflögun án þess að brotna þegar ytri krafturinn fer yfir teygjumörk þess. Þessi aflögun er óafturkræf og efnið mun ekki fara aftur í upprunalega lögun jafnvel þótt ytri krafturinn sé fjarlægður.
Plasticity index og reikniformúla hans
Lenging (δ)
Skilgreining: Lenging er hundraðshluti heildar aflögunar mælihlutans eftir að sýnishornið er togbrotið í upphaflega mælilengd.
Formúla: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Þar sem L0 er upphafleg mállengd sýnisins;
L1 er mælilengdin eftir að sýnishornið er brotið.
Hlutafækkun (Ψ)
Skilgreining: Hlutaskerðing er hlutfall hámarksminnkunar á þversniðsflatarmáli við hálspunktinn eftir að sýnishornið er brotið í upprunalega þversniðsflatarmálið.
Formúla: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Þar sem F0 er upprunalega þversniðsflatarmál sýnisins;
F1 er þverskurðarsvæðið við hálspunktinn eftir að sýnishornið er brotið.
3. Harka
Málmhörku er vélrænni eignavísitala til að mæla hörku málmefna. Það gefur til kynna getu til að standast aflögun í staðbundnu rúmmáli á málmyfirborði.
Flokkun og framsetning málmhörku
Málmhörku hefur margvíslegar flokkunar- og framsetningaraðferðir í samræmi við mismunandi prófunaraðferðir. Inniheldur aðallega eftirfarandi:
Brinell hörku (HB):
Notkunarsvið: Almennt notað þegar efnið er mýkra, svo sem málmar sem ekki eru járn, stál fyrir hitameðferð eða eftir glæðingu.
Prófunarregla: Með ákveðinni stærð prófunarálags er hertu stálkúla eða karbíðkúla með ákveðnu þvermáli þrýst inn í yfirborð málmsins sem á að prófa og álagið er losað eftir tiltekinn tíma og þvermál inndráttarins á yfirborðinu sem á að prófa er mælt.
Reikniformúla: Brinell hörkugildið er stuðullinn sem fæst með því að deila álaginu með kúlulaga yfirborði inndráttarins.
Rockwell hörku (HR):
Notkunarsvið: Almennt notað fyrir efni með meiri hörku, svo sem hörku eftir hitameðferð.
Prófunarregla: Svipað og Brinell hörku, en notast við mismunandi rannsaka (demantur) og mismunandi útreikningsaðferðir.
Tegundir: Það fer eftir notkun, það eru HRC (fyrir efni með mikla hörku), HRA, HRB og aðrar gerðir.
Vickers hörku (HV):
Notkunarsvið: Hentar fyrir smásjágreiningu.
Prófunarregla: Ýttu á efnisyfirborðið með minna en 120 kg hleðslu og demantur ferningur keiluinndráttar með hornpunkti 136° og skiptu yfirborði efnisinndráttargryfjunnar með álagsgildinu til að fá Vickers hörkugildi.
Leeb hörku (HL):
Eiginleikar: Færanlegur hörkuprófari, auðvelt að mæla.
Prófunarregla: Notaðu hoppið sem myndast af höggkúluhausnum eftir að hafa lent á hörkuyfirborðinu og reiknaðu hörku með hlutfalli frákastshraða kýlans við 1 mm frá yfirborði sýnisins og högghraða.
Birtingartími: 25. september 2024
