A proba de resistencia á forza úsase principalmente para determinar a capacidade dos materiais metálicos para resistir os danos durante o proceso de estiramento e é un dos indicadores importantes para avaliar as propiedades mecánicas dos materiais.
1. Proba de tracción
A proba de tracción baséase nos principios básicos da mecánica material. Ao aplicar unha carga de tracción á mostra de material en determinadas condicións, provoca deformación de tracción ata que a mostra rompe. Durante a proba, a deformación da mostra experimental baixo diferentes cargas e a carga máxima cando se rexistran as roturas da mostra, para calcular a resistencia ao rendemento, a resistencia á tracción e outros indicadores de rendemento do material.
Estrés σ = f/a
σ é a resistencia á tracción (MPA)
F é a carga de tracción (n)
A é a área transversal do exemplar
2. Curva de tracción
Análise de varias etapas do proceso de estiramento:
A. Na etapa OP cunha pequena carga, a elongación está nunha relación lineal coa carga e FP é a carga máxima para manter a liña recta.
b. Despois de que a carga supere a FP, a curva de tracción comeza a manter unha relación non lineal. A mostra entra na etapa de deformación inicial e elimínase a carga e a mostra pode volver ao seu estado orixinal e deformar elasticamente.
c. Despois de que a carga supere a Fe, elimínase a carga, restaúrase parte da deformación e mantense parte da deformación residual, que se chama deformación plástica. Fe chámase límite elástico.
d. Cando a carga aumenta aínda máis, a curva de tracción mostra serra. Cando a carga non aumenta ou diminúe, o fenómeno da elongación continua da mostra experimental chámase rendemento. Despois de producir, a mostra comeza a sufrir unha deformación plástica evidente.
e. Despois de producir, a mostra mostra un aumento da resistencia á deformación, o endurecemento do traballo e o fortalecemento da deformación. Cando a carga chega a FB, a mesma parte da mostra diminúe drasticamente. FB é o límite de forza.
f. O fenómeno de encollemento leva a unha diminución da capacidade de rodamento da mostra. Cando a carga chega a FK, a mostra rompe. Isto chámase carga de fractura.
Forza de rendemento
A forza de rendemento é o valor máximo de tensión que un material metálico pode soportar desde o inicio da deformación plástica ata a fractura completa cando está sometida a forza externa. Este valor marca o punto crítico onde o material transita desde a fase de deformación elástica ata a fase de deformación plástica.
Clasificación
Forza de rendemento superior: refírese á tensión máxima da mostra antes de que a forza caia por primeira vez cando se produce o rendemento.
Forza de rendemento inferior: refírese á tensión mínima na fase de rendemento cando se ignora o efecto transitorio inicial. Dado que o valor do punto de rendemento inferior é relativamente estable, normalmente úsase como indicador da resistencia ao material, chamado punto de rendemento ou forza de rendemento.
Fórmula de cálculo
Para a forza de rendemento superior: r = f / sₒ, onde f é a forza máxima antes de que a forza caia por primeira vez na fase de rendemento, e Sₒ é a área de sección transversal orixinal da mostra.
Para menor resistencia ao rendemento: r = f / sₒ, onde f é a forza mínima F ignorar o efecto transitorio inicial, e Sₒ é a área de sección transversal orixinal da mostra.
Unidade
A unidade de forza de rendemento normalmente é MPA (megapascal) ou N/mm² (Newton por milímetro cadrado).
Exemplo
Tome como exemplo o aceiro baixo carbono, o seu límite de rendemento adoita ser de 207MPa. Cando se somete a unha forza externa superior a este límite, o aceiro baixo carbono producirá deformación permanente e non se pode restaurar; Cando está sometido a unha forza externa inferior a este límite, o aceiro baixo de carbono pode volver ao seu estado orixinal.
A forza de rendemento é un dos indicadores importantes para avaliar as propiedades mecánicas dos materiais metálicos. Reflicte a capacidade dos materiais para resistir a deformación plástica cando está sometido a forzas externas.
Resistencia á tracción
A resistencia á tracción é a capacidade dun material para resistir os danos baixo carga de tracción, que se expresa especificamente como o valor máximo de tensión que o material pode soportar durante o proceso de tracción. Cando a tensión de tracción no material supera a súa resistencia á tracción, o material sufrirá deformación ou fractura plástica.
Fórmula de cálculo
A fórmula de cálculo para a resistencia á tracción (σT) é:
σt = f / a
Onde F é a forza máxima de tracción (Newton, N) que o exemplar pode soportar antes de romper, e A é a área de sección transversal orixinal do exemplar (milímetro cadrado, mm²).
Unidade
A unidade de resistencia á tracción adoita ser MPA (megapascal) ou N/mm² (Newton por milímetro cadrado). 1 MPa é igual a 1.000.000 Newtons por metro cadrado, que tamén é igual a 1 N/mm².
Factores influíndo
A resistencia á tracción está afectada por moitos factores, incluída a composición química, a microestrutura, o proceso de tratamento térmico, o método de procesamento, etc. Os diferentes materiais teñen diferentes resistencias de tracción, polo que en aplicacións prácticas é necesario seleccionar materiais adecuados en función das propiedades mecánicas do Materiais.
Aplicación práctica
A resistencia á tracción é un parámetro moi importante no campo da ciencia e a enxeñaría de materiais e adoita usarse para avaliar as propiedades mecánicas dos materiais. En termos de deseño estrutural, selección de materiais, avaliación de seguridade, etc., a resistencia á tracción é un factor que hai que considerar. Por exemplo, na enxeñaría da construción, a resistencia á tracción do aceiro é un factor importante para determinar se pode soportar cargas; No campo do aeroespacial, a resistencia á tracción dos materiais lixeiros e de alta resistencia é a clave para garantir a seguridade das aeronaves.
Forza de fatiga:
A fatiga metálica refírese ao proceso no que os materiais e compoñentes producen gradualmente danos acumulativos permanentes locais nun ou varios lugares baixo estrés cíclico ou cepa cíclica, e se producen fisuras ou fracturas súbitas completas despois dun certo número de ciclos.
Características
Subvención no tempo: a falla de fatiga metálica prodúcese de súpeto nun curto período de tempo sen signos obvios.
Localidade en posición: a falla de fatiga ocorre normalmente en áreas locais onde se concentra o estrés.
Sensibilidade ao ambiente e defectos: a fatiga metálica é moi sensible ao ambiente e pequenos defectos dentro do material, o que pode acelerar o proceso de fatiga.
Factores influíndo
Amplitude do estrés: a magnitude do estrés afecta directamente á vida de fatiga do metal.
Magnitude media do estrés: canto maior sexa o estrés medio, máis curto é a vida de fatiga do metal.
Número de ciclos: Canto máis veces o metal estea baixo estrés cíclico ou tensión, máis grave será a acumulación de danos na fatiga.
Medidas preventivas
Optimizar a selección de materiais: selecciona materiais con límites de fatiga máis altos.
Reducir a concentración de estrés: reducir a concentración de estrés mediante deseño estrutural ou métodos de procesamento, como usar transicións de esquina redondeada, aumentar as dimensións transversais, etc.
Tratamento de superficie: pulido, pulverización, etc. na superficie metálica para reducir os defectos da superficie e mellorar a resistencia á fatiga.
Inspección e mantemento: inspecciona regularmente os compoñentes metálicos para detectar e reparar defectos como fisuras; Manter as pezas propensas a fatiga, como substituír as pezas desgastadas e reforzar enlaces débiles.
A fatiga metálica é un modo común de falla de metais, que se caracteriza por súbita, localidade e sensibilidade ao ambiente. A amplitude do estrés, a magnitude media do estrés e o número de ciclos son os principais factores que afectan a fatiga metálica.
Curva SN: describe a vida fatiga dos materiais baixo diferentes niveis de estrés, onde S representa o estrés e N representa o número de ciclos de estrés.
Fórmula de coeficiente de forza de fatiga:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Onde (ka) é o factor de carga, (kb) é o factor de tamaño, (kc) é o factor de temperatura, (kd) é o factor de calidade superficial e (KE) é o factor de fiabilidade.
Expresión matemática da curva SN:
(\ sigma^m n = c)
Onde (\ sigma) é o estrés, n é o número de ciclos de tensión e M e C son constantes materiais.
Pasos de cálculo
Determinar as constantes materiais:
Determinar os valores de M e C a través de experimentos ou referíndose a literatura relevante.
Determine o factor de concentración de tensión: considere a forma e o tamaño real da parte, así como a concentración de tensión causada por filetes, clave, etc. O factor de concentración, combinado coa vida do deseño e o nivel de estrés de traballo da parte, calcula a resistencia á fatiga.
2. Plasticidade:
A plasticidade refírese á propiedade dun material que, cando está sometido a forza externa, produce deformación permanente sen romper cando a forza externa supera o seu límite elástico. Esta deformación é irreversible e o material non volverá á súa forma orixinal aínda que se elimine a forza externa.
Índice de plasticidade e a súa fórmula de cálculo
Elongación (δ)
Definición: a elongación é a porcentaxe da deformación total da sección do calibre despois de que o exemplar está fracturado na lonxitude do calibre orixinal.
Fórmula: δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Onde L0 é a lonxitude do calibre orixinal do exemplar;
L1 é a lonxitude do calibre despois de que o exemplar está roto.
Redución segmentaria (ψ)
Definición: A redución segmentaria é a porcentaxe da redución máxima da área de sección transversal no punto de pescozo despois de que o exemplar se rompa á área de sección transversal orixinal.
Fórmula: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Onde F0 é a área transversal orixinal do exemplar;
A F1 é a zona de sección transversal no punto de pescozo despois de que o exemplar se rompe.
3. Dureza
A dureza do metal é un índice de propiedade mecánica para medir a dureza dos materiais metálicos. Indica a capacidade de resistir a deformación no volume local na superficie metálica.
Clasificación e representación da dureza metálica
A dureza do metal ten unha variedade de métodos de clasificación e representación segundo diferentes métodos de proba. Inclúe principalmente o seguinte:
Brinell Durness (HB):
Ámbito de aplicación: xeralmente usado cando o material é máis suave, como metais non férreos, aceiro antes do tratamento térmico ou despois do recocido.
Principio de proba: cun certo tamaño de carga de proba, presionase unha bola de aceiro endurecida ou unha bola de carburo dun certo diámetro na superficie do metal a probar, e a carga descárgase despois dun tempo especificado e o diámetro da sangría Na superficie que se vai probar mídese.
Fórmula de cálculo: o valor de dureza de Brinell é o cociente obtido dividindo a carga pola superficie esférica da sangría.
Rockwell Durness (HR):
Ámbito de aplicación: xeralmente usado para materiais con maior dureza, como a dureza despois do tratamento térmico.
Principio de proba: semellante á dureza de Brinell, pero empregando diferentes sondas (diamantes) e diferentes métodos de cálculo.
Tipos: Dependendo da aplicación, hai HRC (para materiais de alta dureza), HRA, HRB e outros tipos.
Vickers dureza (HV):
Ámbito de aplicación: adecuado para a análise do microscopio.
Principio de proba: prema a superficie do material cunha carga inferior a 120 kg e un indentador de cono cadrado de diamante cun ángulo de vértice de 136 ° e divide a superficie do foso de sangría do material polo valor de carga para obter o valor de dureza de Vickers.
Leeb Hardness (HL):
Características: probador de dureza portátil, fácil de medir.
Principio de proba: use o rebote xerado pola cabeza de bóla de impacto despois de afectar á superficie de dureza e calcula a dureza pola relación da velocidade de rebote do zócolo a 1 mm desde a superficie da mostra ata a velocidade de impacto.
Tempo de publicación: SEP-25-2024
