Механические и технологические испытания

08

мая

Новости
Механические и технологические испытания


Испытание на растяжение позволяет определять ряд характеристик проволоки и прутков: временное сопротивление разрыву (sв), предел текучести (sт), предел упругости (sупр), относительное удлинение (d) и относительное сужение поперечного сечения (y).

Испытания производят на специальных машинах, имеющих механизмы для нагружения образца до разрушения, а также для измерения силы по мере нагружения и в момент разрушения. Эти машины могут иметь различные пределы нагрузок. Предельные нагрузки используемых машин для испытания проволоки и прутков колеблются от десятых долей килограмма примерно до 50 т и более. Машины выбирают в каждом случае в зависимости от величины сечения и прочности проволоки и прутков.

Механические и технологические испытанияРис. 1. Машина для испытания образцов на растяжение:

1 — образец;
2 — захват;
3 — нагружающий винт;
4 — маятник силоизмерителя;
5 — устройство для записи диаграммы;
6 — циферблат для указания нагрузки;
7 — коробка скоростей;
8 — двигатель;
9 — выключатель;
10 — станина;
11 — груз.


На рис. 2 изображена машина для испытания проволоки на растяжение с нагрузкой до 49 кН. Машина имеет рычажно-маятниковый силоизмерительный механизм, конструкция которого предусматривает возможность изменения длины штанги с грузом и его массы, что позволяет в свою очередь изменять величины предельных нагрузок. Машина снабжена коробкой скоростей, обеспечивающей различные скорости нагружения образцов, а также циферблатом для указания нагрузки и механизмом для ее записи.

Запись диаграмм дает возможность подробно разобраться в результатах испытаний на растяжение. На рис. 2 приведена диаграмма растяжения, полученная при испытании образца проволоки из мягкого металла. На ней указаны усилия P, соответствующие каждой из определяемых при растяжении механических характеристик s.

Механические и технологические испытанияРис. 2. Диаграмма растяжения

Относительное удлинение определяют при испытании образцов строго определенных длин. Для проволоки длины образцов обычно принимают 100, 200 мм или 100d (здесь d — диаметр проволоки, мм).

При диаметре проволоки меньше 0,8 мм иногда взамен испытания ее на перегиб определяют временное сопротивление разрыву при разрыве образца с узлом. При испытании с узлом выявляется также хрупкость проволоки.

Испытание на твердость проводят на большинстве прутков, прошедших калибровку или термическую обработку. Твердость — это свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при вдавливании. Имеется определенная связь между твердостью материала и его прочностью.

Твердость по Бринеллю (НВ) основана на том, что в плоскую поверхность металла вдавливается стальной шарик диаметром 2,5; 5 или 10 мм под постоянной нагрузкой Р. После снятия нагрузки в металле образуется отпечаток (лунка). Диаметр лунки й позволяет определить число твердости с помощью специальной таблицы.

Этот метод рекомендуется применять до НВ 450, так как при большей твердости шарик может деформироваться, что исказит результаты испытания.

Определение твердости по Роквеллу в отличии от определения по Бринеллю проводится по глубине отпечатка, а не по диаметру. Наконечником, который вдавливается в металл, служит алмазный конус или стальной закаленный шарик. Конус или шарик вдавливают двумя последовательными нагрузками: предварительной Р, равной 100 Н, и основной Р, равной 880 Н для шарика, 1370 Н для алмазного конуса и 490 Н для алмазного конуса при испытании очень твердых материалов.

Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах HR. Цифры указывают твердость по соответствующей шкале (А, С или В).

Твердость по Виккерсу (HV) определяют на деталях малой толщины и в тонких поверхностных слоях. Она проверяется вдавливанием шестигранной пирамиды; полученный отпечаток имеет форму ромба. Твердость по Виккерсу представляет собой отношение нагрузки, приложенной к пирамиде, к поверхности отпечатка.

Механические и технологические испытанияРис. 3. Прибор для испытания проволоки на перегиб:
1 — образец;
2 — зажимные тисочки;
3 — сменные губки;
4 — поводок;
5 — рукоятка;
6 — счетчик.

Испытания на перегиб производят на приборах типа изображенных на рис. 3. Зажатый в тисочки образец проволоки подвергают повторно-переменным изгибам на закругленных губках. При этом волокна проволоки претерпевают периодически растяжение и сжатие на сравнительно небольшом участке. В зависимости от диаметра проволоки должны применяться различные радиусы (диаметры) закругления губок, поэтому губки на приборе сделаны сменными.

Для получения правильных результатов испытания необходимо обеспечить плотное прилегание проволоки к губкам, определенную скорость испытания, правильное положение поводка и некоторые другие условия. На приборах с механическим приводом получают более точные результаты испытаний. Кроме того, облегчается и их проведение.

Результаты испытаний на перегиб позволяют выявить хрупкую проволоку и косвенно судить о ее стойкости в эксплуатации при знакопеременных нагрузках.

Механические и технологические испытанияРис. 4. Машина для испытания проволоки на скручивание:

1 — образец;
2 — захват;
3 — затяжное устройство;
4 — сцепление с приводом;
5 —привод;
6 — счетчик;
7 — груз.

Испытание на скручивание осуществляют на специальной машине, показанной на рис. 4. Перед испытанием образец зажимают в захватах и натягивают грузом, масса которого соответствует примерно 2 % от усилия, необходимого на разрыв проволоки. Скручивание производят с равномерной скоростью до наступления разрушения образца. Иногда (например, при испытании катанки) скручивают образец с переменой направления вращения или скручивают сразу два зажатых рядом образца. Расчетную длину испытываемых образцов принимают равной 100d, но применяют и другие длины.

По числу выдержанных скручиваний судят о способности металла к пластической деформации, а по виду разрушения (излома) металла — о его однородности и о наличии в нем дефектов.

Проба на навивку позволяет выявить расслоения, отслаивания, трещины надрывы или изломы в образце, а также прочность покрывающего его слоя (цинкового, оловянного и др.).

При этом образец проволоки навивают плотно прилегающими витками на цилиндр определенного диаметра или на конец самого образца (рис. 5). Число витков составляет 5—10.

Механические и технологические испытанияРис. 5. Схема испытания на навивку:
1 — образец;
2 — цилиндр.

Испытанием на навивку оценивают иногда и микроструктуру, так как неоднородность ее приводит к получению неодинаковых по размеру витков проволоки после такой операции.

Определение микроструктуры металла имеет большое значение, так как от нее зависят свойства и технологические качества (способность деформироваться, воспринимать закалку и пр.) проволоки. Причины преждевременного разрушения изделий из проволоки нередко связаны с ненормальной для данного металла и сплава структурой.

Микроанализом при необходимости определяют форму и размеры зерен; изменения внутреннего строения металла, происходящие под влиянием термической обработки или механического воздействия; состав отдельных структурных составляющих (по их характерной окраске, после обработки поверхности в специальных реактивах); микротрещины и неметаллические включения и т. д. Микроструктуру проволоки определяют как после промежуточных термических обработок, так и в готовом виде.

Для микроскопического анализа из проволоки вырезают продольные или поперечные образцы, которые вставляют в оправку (металлическую трубку), установленную на гладкой поверхности, и заливают легкоплавким металлом, пластмассой или другим материалом. Образцы сначала обрабатывают в оправке на наждачном круге, а затем шлифуют наждачной бумагой. Первоначально используют бумагу грубого номера (с крупными зернами абразива), а потом — более тонкого номера. 'После шлифования образцы полируют на обтянутых сукном вращающихся кругах, которые обмазывают полировальным составом. Применяют также электролитическое шлифование, дающее лучшие результаты.

Механические и технологические испытанияРис. 6. Общий вид микроскопа МИМ-6:

1 — образец (шлиф);
2 — лампа;
3 — линза;
4 — диафрагма;
5 — окуляр;
6 — предметный столик;
7 — винт точного регулирования;
8 — винт грубого регулирования;
9 — фотокассета;
10 — трансформатор.


Подвергнутую полированию поверхность образца (шлифы) травят в специальных реактивах (растворах кислот и солей), промывают и сушат. Обработанные таким образом шлифы устанавливают на предметный столик микроскопа и просматривают. При необходимости также фотографируют структуру. Один из микроскопов, применяемых для анализа в цеховых условиях, изображен на рис. 6.

Просмотр микроструктуры в микроскопах основан на явлении отражения поверхностью шлифа пучка направленного на нее света. Оптическая система позволяет получить изображение с увеличением в 25—2000 раз. С помощью электронных микроскопов, в которых вместо светового пучка пользуются потоком электронов, а вместо обычных стеклянных линз применяют магнитные, можно получить увеличения объекта в десятки и сотни тысяч раз. На рис. 7

Механические и технологические испытанияРис. 7. Микроструктура патентированной проволоки из стали У9А. Электронный микроскоп, X10000







Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.