Untuk menilai sifat prestasi produk dan menentukan ciri fizikal dan mekanikal bahan, pelbagai arahan, GOST dan dokumen kawal selia dan nasihat lain digunakan. Kaedah untuk menguji pemusnahan keseluruhan siri produk atau sampel jenis bahan yang sama juga disyorkan. Ini bukan kaedah yang sangat menjimatkan, tetapi ia berkesan.
Definisi ciri
Ciri-ciri utama sifat mekanikal bahan adalah seperti berikut.
1. Kekuatan tegangan atau kekuatan tegangan - daya tegasan yang ditetapkan pada beban tertinggi sebelum pemusnahan sampel. Ciri-ciri mekanikal kekuatan dan keplastikan bahan menerangkan sifat pepejal untuk menentang perubahan bentuk dan kemusnahan yang tidak dapat dipulihkan di bawah pengaruh beban luaran.
2. Kekuatan hasil bersyarat ialah tegasan apabila terikan baki mencapai 0.2% daripada panjang sampel. Ini adalahtekanan paling sedikit semasa spesimen terus berubah bentuk tanpa peningkatan tegasan yang ketara.
3. Had kekuatan jangka panjang dipanggil tegasan terbesar, pada suhu tertentu, menyebabkan kemusnahan sampel untuk masa tertentu. Penentuan ciri mekanikal bahan memfokuskan pada unit muktamad kekuatan jangka panjang - kemusnahan berlaku pada 7,000 darjah Celsius dalam 100 jam.
4. Had rayapan bersyarat ialah tegasan yang menyebabkan pada suhu tertentu untuk masa tertentu dalam sampel pemanjangan tertentu, serta kadar rayapan. Hadnya ialah ubah bentuk logam selama 100 jam pada 7,000 darjah Celsius sebanyak 0.2%. Rayapan ialah kadar ubah bentuk tertentu logam di bawah beban malar dan suhu tinggi untuk jangka masa yang lama. Rintangan haba ialah rintangan bahan kepada patah dan ranjatan.
5. Had keletihan adalah nilai tertinggi bagi tegasan kitaran apabila kegagalan keletihan tidak berlaku. Bilangan kitaran pemuatan boleh diberikan atau sewenang-wenangnya, bergantung pada cara pengujian mekanikal bahan dirancang. Ciri-ciri mekanikal termasuk keletihan dan ketahanan bahan. Di bawah tindakan beban dalam kitaran, kerosakan terkumpul, retakan terbentuk, yang membawa kepada kemusnahan. Ini adalah keletihan. Dan sifat rintangan keletihan ialah ketahanan.
Regangan dan kecut
Bahan yang digunakan dalam kejuruteraanamalan dibahagikan kepada dua kumpulan. Yang pertama adalah plastik, untuk pemusnahan yang mana ubah bentuk sisa yang ketara mesti muncul, yang kedua adalah rapuh, runtuh pada ubah bentuk yang sangat kecil. Sememangnya, pembahagian sedemikian sangat sewenang-wenangnya, kerana setiap bahan, bergantung pada keadaan yang dicipta, boleh berkelakuan baik sebagai rapuh dan mulur. Ia bergantung pada sifat keadaan tegasan, suhu, kadar terikan dan faktor lain.
Ciri-ciri mekanikal bahan dalam tegangan dan mampatan adalah fasih untuk kedua-dua mulur dan rapuh. Sebagai contoh, keluli lembut diuji dalam ketegangan, manakala besi tuang diuji dalam mampatan. Besi tuang rapuh, keluli mulur. Bahan rapuh mempunyai kekuatan mampatan yang lebih besar, manakala ubah bentuk tegangan lebih teruk. Plastik mempunyai kira-kira ciri mekanikal bahan yang sama dalam mampatan dan tegangan. Walau bagaimanapun, ambang mereka masih ditentukan oleh regangan. Kaedah inilah yang dapat menentukan dengan lebih tepat ciri-ciri mekanikal bahan. Gambar rajah tegangan dan mampatan ditunjukkan dalam ilustrasi untuk artikel ini.
Kerapuhan dan keplastikan
Apakah itu keplastikan dan kerapuhan? Yang pertama ialah keupayaan untuk tidak runtuh, menerima ubah bentuk sisa dalam kuantiti yang banyak. Harta ini adalah penentu untuk operasi teknologi yang paling penting. Membongkok, melukis, melukis, mengecap dan banyak operasi lain bergantung pada ciri keplastikan. Bahan mulur termasuk tembaga anil, loyang, aluminium, keluli lembut, emas, dan seumpamanya. Gangsa yang lebih mulurdan dural. Hampir semua keluli aloi adalah sangat lemah mulur.
Ciri kekuatan bahan plastik dibandingkan dengan kekuatan hasil, yang akan dibincangkan di bawah. Sifat kerapuhan dan keplastikan sangat dipengaruhi oleh suhu dan kadar pemuatan. Ketegangan pantas menjadikan bahan rapuh, manakala ketegangan perlahan menjadikannya mulur. Sebagai contoh, kaca adalah bahan rapuh, tetapi ia boleh menahan beban jangka panjang jika suhu adalah normal, iaitu, ia menunjukkan sifat keplastikan. Dan keluli lembut adalah mulur, tetapi di bawah beban kejutan ia kelihatan sebagai bahan rapuh.
Kaedah variasi
Ciri-ciri fizikal-mekanikal bahan ditentukan oleh pengujaan membujur, lentur, kilasan dan lain-lain, jenis getaran yang lebih kompleks, dan bergantung pada saiz sampel, bentuk, jenis penerima dan penguja, kaedah pengikat dan skema untuk menggunakan beban dinamik. Produk bersaiz besar juga tertakluk kepada ujian menggunakan kaedah ini, jika kaedah aplikasi dalam kaedah mengenakan beban, pengujaan getaran dan mendaftarkannya berubah dengan ketara. Kaedah yang sama digunakan untuk menentukan ciri mekanikal bahan apabila perlu untuk menilai ketegaran struktur bersaiz besar. Walau bagaimanapun, kaedah ini tidak digunakan untuk penentuan tempatan ciri-ciri bahan dalam produk. Aplikasi praktikal teknik ini hanya boleh dilakukan apabila dimensi dan ketumpatan geometri diketahui, apabila mungkin untuk membetulkan produk pada sokongan, dan padaproduk - penukar, keadaan suhu tertentu diperlukan, dsb.
Sebagai contoh, apabila menukar rejim suhu, satu atau satu lagi perubahan berlaku, ciri mekanikal bahan menjadi berbeza apabila dipanaskan. Hampir semua badan mengembang di bawah keadaan ini, yang menjejaskan strukturnya. Mana-mana badan mempunyai ciri-ciri mekanikal tertentu bahan-bahan yang ia terdiri. Jika ciri-ciri ini tidak berubah dalam semua arah dan kekal sama, badan sedemikian dipanggil isotropik. Jika ciri fizikal dan mekanikal bahan berubah - anisotropik. Yang terakhir adalah ciri ciri hampir semua bahan, hanya pada tahap yang berbeza. Tetapi terdapat, sebagai contoh, keluli, di mana anisotropi adalah sangat tidak penting. Ia paling ketara dalam bahan semula jadi seperti kayu. Dalam keadaan pengeluaran, ciri mekanikal bahan ditentukan melalui kawalan kualiti, di mana pelbagai GOST digunakan. Anggaran heterogeniti diperoleh daripada pemprosesan statistik apabila keputusan ujian diringkaskan. Sampel hendaklah banyak dan dipotong daripada reka bentuk tertentu. Kaedah untuk mendapatkan ciri teknologi ini dianggap agak sukar.
Kaedah akustik
Terdapat banyak kaedah akustik untuk menentukan sifat mekanikal bahan dan ciri-cirinya, dan semuanya berbeza dalam cara input, penerimaan dan pendaftaran ayunan dalam mod sinusoidal dan berdenyut. Kaedah akustik digunakan dalam kajian, contohnya, bahan binaan, ketebalan dan keadaan ketegangannya, semasa pengesanan kecacatan. Ciri-ciri mekanikal bahan struktur juga ditentukan menggunakan kaedah akustik. Pelbagai peranti akustik elektronik telah pun dibangunkan dan dihasilkan secara besar-besaran, yang membolehkan rakaman gelombang anjal, parameter perambatannya dalam mod sinusoidal dan berdenyut. Atas dasar mereka, ciri mekanikal kekuatan bahan ditentukan. Jika ayunan anjal dengan intensiti rendah digunakan, kaedah ini menjadi benar-benar selamat.
Kelemahan kaedah akustik ialah keperluan untuk sentuhan akustik, yang tidak selalu mungkin. Oleh itu, kerja-kerja ini tidak begitu produktif jika perlu segera mendapatkan ciri-ciri mekanikal kekuatan bahan. Hasilnya banyak dipengaruhi oleh keadaan permukaan, bentuk geometri dan dimensi produk yang dikaji, serta persekitaran tempat ujian dijalankan. Untuk mengatasi kesukaran ini, masalah tertentu mesti diselesaikan dengan kaedah akustik yang ditakrifkan dengan ketat atau, sebaliknya, beberapa daripadanya harus digunakan sekaligus, ia bergantung pada situasi tertentu. Sebagai contoh, gentian kaca sesuai untuk kajian sedemikian, kerana halaju perambatan gelombang elastik adalah baik, dan oleh itu bunyi hujung ke hujung digunakan secara meluas, apabila penerima dan pemancar terletak pada permukaan bertentangan sampel.
Defectoscopy
Kaedah defectoscopy digunakan untuk mengawal kualiti bahan dalam pelbagai industri. Terdapat kaedah tidak merosakkan dan merosakkan. Tidak merosakkan termasuk yang berikut.
1. Pengesanan kecacatan magnetik digunakan untuk menentukan retak permukaan dan kekurangan penembusan. Kawasan yang mempunyai kecacatan sedemikian dicirikan oleh medan sesat. Anda boleh mengesannya dengan peranti khas atau hanya sapukan lapisan serbuk magnet ke seluruh permukaan. Di tempat yang cacat, lokasi serbuk akan berubah walaupun digunakan.
2. Defectoscopy juga dijalankan dengan bantuan ultrasound. Pancaran arah akan dipantulkan (tersebar) secara berbeza, walaupun terdapat sebarang ketakselanjaran jauh di dalam sampel.
3. Kecacatan dalam bahan ditunjukkan dengan baik oleh kaedah penyelidikan sinaran, berdasarkan perbezaan penyerapan sinaran oleh medium ketumpatan yang berbeza. Pengesanan kecacatan gamma dan X-ray digunakan.
4. Pengesanan kecacatan kimia. Sekiranya permukaan terukir dengan larutan asid nitrik yang lemah, asid hidroklorik atau campurannya (aqua regia), maka di tempat-tempat di mana terdapat kecacatan, rangkaian muncul dalam bentuk jalur hitam. Anda boleh menggunakan kaedah di mana cetakan sulfur dikeluarkan. Di tempat yang bahannya tidak homogen, sulfur harus berubah warna.
Kaedah yang merosakkan
Kaedah pemusnah sudah dibongkar sebahagiannya di sini. Sampel diuji untuk lenturan, mampatan, ketegangan, iaitu kaedah pemusnah statik digunakan. Jika produkdiuji dengan beban kitaran berubah-ubah pada lenturan hentaman - sifat dinamik ditentukan. Kaedah makroskopik melukis gambaran umum struktur bahan dan dalam jumlah yang besar. Untuk kajian sedemikian, sampel yang digilap khas diperlukan, yang tertakluk kepada etsa. Jadi, adalah mungkin untuk mengenal pasti bentuk dan susunan butiran, contohnya, dalam keluli, kehadiran kristal dengan ubah bentuk, gentian, cengkerang, buih, retak dan ketidakhomogenan aloi yang lain.
Kaedah mikroskopik mengkaji struktur mikro dan mendedahkan kecacatan terkecil. Sampel dikisar terlebih dahulu, digilap dan kemudian terukir dengan cara yang sama. Ujian lanjut melibatkan penggunaan mikroskop elektrik dan optik dan analisis pembelauan sinar-X. Asas kaedah ini ialah gangguan sinar yang diserakkan oleh atom sesuatu bahan. Ciri-ciri bahan dikawal dengan menganalisis corak pembelauan sinar-X. Ciri-ciri mekanikal bahan menentukan kekuatannya, yang merupakan perkara utama untuk membina struktur yang boleh dipercayai dan selamat dalam operasi. Oleh itu, bahan diuji dengan teliti dan dengan kaedah yang berbeza dalam semua keadaan yang ia mampu terima tanpa kehilangan tahap ciri mekanikal yang tinggi.
Kaedah kawalan
Untuk menjalankan ujian tidak merosakkan ciri-ciri bahan, pilihan kaedah berkesan yang betul adalah sangat penting. Yang paling tepat dan menarik dalam hal ini ialah kaedah pengesanan kecacatan - kawalan kecacatan. Di sini adalah perlu untuk mengetahui dan memahami perbezaan antara kaedah untuk melaksanakan kaedah pengesanan kecacatan dan kaedah untuk menentukan fizikalciri mekanikal, kerana ia pada asasnya berbeza antara satu sama lain. Jika yang terakhir adalah berdasarkan kawalan parameter fizikal dan korelasinya yang berikutnya dengan ciri mekanikal bahan, maka pengesanan kecacatan adalah berdasarkan penukaran langsung sinaran yang dipantulkan daripada kecacatan atau melalui persekitaran terkawal.
Perkara terbaik, sudah tentu, adalah kawalan yang kompleks. Kerumitannya terletak pada penentuan parameter fizikal optimum, yang boleh digunakan untuk mengenal pasti kekuatan dan ciri fizikal dan mekanikal sampel yang lain. Dan juga, pada masa yang sama, satu set cara optimum untuk mengawal kecacatan struktur dibangunkan dan kemudian dilaksanakan. Dan, akhirnya, penilaian penting bahan ini muncul: prestasinya ditentukan oleh julat keseluruhan parameter yang membantu menentukan kaedah tidak merosakkan.
Ujian mekanikal
Sifat mekanikal bahan diuji dan dinilai dengan bantuan ujian ini. Kawalan jenis ini telah lama muncul, tetapi masih tidak kehilangan kaitannya. Malah bahan berteknologi tinggi moden sering dan teruk dikritik oleh pengguna. Dan ini menunjukkan bahawa peperiksaan harus dijalankan dengan lebih berhati-hati. Seperti yang telah disebutkan, ujian mekanikal boleh dibahagikan kepada dua jenis: statik dan dinamik. Yang pertama memeriksa produk atau sampel untuk kilasan, ketegangan, mampatan, lenturan, dan yang terakhir untuk kekerasan dan kekuatan hentaman. Peralatan moden membantu melaksanakan prosedur yang tidak terlalu mudah ini dengan kualiti tinggi dan untuk mengenal pasti semua masalah operasi.sifat bahan ini.
Ujian tegangan boleh mendedahkan rintangan bahan terhadap kesan tegasan tegangan yang berterusan atau meningkat. Kaedah ini lama, diuji dan boleh difahami, digunakan untuk masa yang sangat lama dan masih digunakan secara meluas. Sampel diregangkan di sepanjang paksi membujur dengan menggunakan lekapan dalam mesin ujian. Kadar tegangan sampel adalah malar, beban diukur oleh sensor khas. Pada masa yang sama, pemanjangan dipantau, serta pematuhannya dengan beban yang digunakan. Keputusan ujian sedemikian amat berguna jika reka bentuk baharu hendak dibuat, kerana tiada siapa yang tahu bagaimana mereka akan bertindak di bawah beban. Hanya pengenalpastian semua parameter keanjalan bahan boleh mencadangkan. Tegasan maksimum - kekuatan hasil membuat takrifan beban maksimum yang boleh ditahan oleh bahan tertentu. Ini akan membantu mengira margin keselamatan.
Ujian kekerasan
Kekakuan bahan dikira daripada modulus keanjalan. Gabungan kecairan dan kekerasan membantu menentukan keanjalan bahan. Sekiranya proses teknologi mengandungi operasi seperti broaching, rolling, pressing, maka hanya perlu mengetahui magnitud ubah bentuk plastik yang mungkin. Dengan keplastikan yang tinggi, bahan akan dapat mengambil bentuk apa pun di bawah beban yang sesuai. Ujian mampatan juga boleh berfungsi sebagai kaedah untuk menentukan margin keselamatan. Terutama jika bahannya rapuh.
Kekerasan diuji menggunakanIdentator, yang diperbuat daripada bahan yang lebih keras. Selalunya, ujian ini dijalankan mengikut kaedah Brinell (bola ditekan masuk), Vickers (pengencam berbentuk piramid) atau Rockwell (kon digunakan). Pengecam ditekan ke dalam permukaan bahan dengan daya tertentu untuk tempoh masa tertentu, dan kemudian kesan yang tinggal pada sampel dikaji. Terdapat ujian lain yang digunakan secara meluas: untuk kekuatan hentaman, contohnya, apabila rintangan bahan dinilai pada saat penggunaan beban.
