Il test di trazione della resistenza viene utilizzato principalmente per determinare la capacità dei materiali metallici di resistere ai danni durante il processo di allungamento ed è uno degli indicatori importanti per valutare le proprietà meccaniche dei materiali.
1. Test di trazione
Il test di trazione si basa sui principi di base della meccanica dei materiali. Applicando un carico di trazione al campione di materiale in determinate condizioni, provoca una deformazione di trazione fino a quando il campione si rompe. Durante il test, la deformazione del campione sperimentale sotto carichi diversi e il carico massimo quando vengono registrate le interruzioni del campione, in modo da calcolare la resistenza alla snervamento, la resistenza alla trazione e altri indicatori di prestazione del materiale.
Stress σ = f/a
σ è la resistenza alla trazione (MPA)
F è il carico di trazione (n)
A è l'area trasversale del campione
2. Curva di trazione
Analisi di diverse fasi del processo di stretching:
UN. Nella fase OP con un piccolo carico, l'allungamento ha una relazione lineare con il carico e FP è il carico massimo per mantenere la linea retta.
B. Dopo che il carico supera FP, la curva di trazione inizia a prendere una relazione non lineare. Il campione entra nella fase di deformazione iniziale e il carico viene rimosso e il campione può tornare allo stato originale e deformarsi elasticamente.
C. Dopo che il carico supera Fe, il carico viene rimosso, parte della deformazione viene ripristinata e viene mantenuta parte della deformazione residua, che si chiama deformazione plastica. Fe è chiamato limite elastico.
D. Quando il carico aumenta ulteriormente, la curva di trazione mostra il dente di sega. Quando il carico non aumenta o diminuisce, il fenomeno dell'allungamento continuo del campione sperimentale viene chiamato cedimento. Dopo aver ceduto, il campione inizia a subire una ovvia deformazione plastica.
e. Dopo aver ceduto, il campione mostra un aumento della resistenza alla deformazione, indurimento del lavoro e rafforzamento della deformazione. Quando il carico raggiunge FB, la stessa parte del campione si restringe bruscamente. FB è il limite di resistenza.
F. Il fenomeno di restringimento porta a una diminuzione della capacità portante del campione. Quando il carico raggiunge FK, il campione si interrompe. Questo è chiamato carico di frattura.
Forza di snervamento
La resistenza alla snervamento è il valore di sollecitazione massimo che un materiale metallico può resistere dall'inizio della deformazione plastica per completare la frattura se sottoposto a forza esterna. Questo valore segna il punto critico in cui il materiale passa dalla fase di deformazione elastica alla fase di deformazione plastica.
Classificazione
Resistenza alla snervamento superiore: si riferisce alla massima sollecitazione del campione prima che la forza scenda per la prima volta quando si verifica il cedimento.
Resistenza a snervamento inferiore: si riferisce allo stress minimo nella fase di snervamento quando viene ignorato l'effetto transitorio iniziale. Poiché il valore del punto di snervamento inferiore è relativamente stabile, di solito viene utilizzato come indicatore della resistenza del materiale, chiamato punto di snervamento o resistenza alla snervamento.
Formula di calcolo
Per la resistenza alla snervamento superiore: r = f / sₒ, dove f è la forza massima prima che la forza scenda per la prima volta nella fase di snervamento e Sₒ è l'area trasversale originale del campione.
Per una resistenza di snervamento inferiore: r = f / sₒ, dove f è la forza minima f che ignora l'effetto transitorio iniziale e Sₒ è l'area trasversale originale del campione.
Unità
L'unità di resistenza alla snervamento è generalmente MPA (megapascal) o N/mm² (Newton per millimetro quadrato).
Esempio
Prendere l'acciaio a basso contenuto di carbonio come esempio, il suo limite di snervamento è di solito 207 MPA. Se sottoposto a una forza esterna maggiore di questo limite, l'acciaio a basso carbone produrrà una deformazione permanente e non può essere ripristinato; Se sottoposto a una forza esterna inferiore a questo limite, l'acciaio a basso contenuto di carbonio può tornare allo stato originale.
La resistenza alla snervamento è uno degli indicatori importanti per valutare le proprietà meccaniche dei materiali metallici. Riflette la capacità dei materiali di resistere alla deformazione in plastica quando sottoposti a forze esterne.
Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione è la capacità di un materiale di resistere ai danni sotto carico di trazione, che è specificamente espresso come valore di sollecitazione massimo che il materiale può resistere durante il processo di trazione. Quando lo stress di trazione sul materiale supera la sua resistenza alla trazione, il materiale subirà deformazione o frattura plastica.
Formula di calcolo
La formula di calcolo per la resistenza alla trazione (σt) è:
σt = f / a
Dove f è la massima forza di trazione (Newton, N) che il campione può resistere prima di rompersi, e A è l'area trasversale originale del campione (millimetro quadrato, mm²).
Unità
L'unità di resistenza alla trazione è di solito MPA (megapascal) o N/mm² (Newton per millimetro quadrato). 1 MPa è pari a 1.000.000 di newton per metro quadrato, che è anche pari a 1 N/mm².
Fattori influenzanti
La resistenza alla trazione è influenzata da molti fattori, tra cui la composizione chimica, la microstruttura, il processo di trattamento termico, il metodo di elaborazione, ecc. I materiali diversi hanno diverse resistenza alla trazione, quindi in applicazioni pratiche, è necessario selezionare materiali adeguati in base alle proprietà meccaniche delle Materiali.
Applicazione pratica
La resistenza alla trazione è un parametro molto importante nel campo della scienza e dell'ingegneria dei materiali e viene spesso utilizzata per valutare le proprietà meccaniche dei materiali. In termini di progettazione strutturale, selezione dei materiali, valutazione della sicurezza, ecc., La resistenza alla trazione è un fattore che deve essere considerato. Ad esempio, nell'ingegneria delle costruzioni, la resistenza alla trazione dell'acciaio è un fattore importante nel determinare se può resistere ai carichi; Nel campo dell'aerospaziale, la resistenza alla trazione dei materiali leggeri e ad alta resistenza è la chiave per garantire la sicurezza degli aeromobili.
Forza a fatica:
La fatica del metallo si riferisce al processo in cui materiali e componenti producono gradualmente danni cumulativi permanenti locali in uno o più punti sotto stress ciclico o tensione ciclica e si verificano crepe o fratture complete improvvise dopo un certo numero di cicli.
Caratteristiche
Improvvisità nel tempo: il fallimento della fatica in metallo si verifica spesso improvvisamente in un breve periodo di tempo senza segni evidenti.
Località in posizione: il fallimento della fatica si verifica di solito nelle aree locali in cui lo stress è concentrato.
Sensibilità all'ambiente e ai difetti: l'affaticamento del metallo è molto sensibile all'ambiente e piccoli difetti all'interno del materiale, che possono accelerare il processo di fatica.
Fattori influenzanti
Ampiezza dello stress: l'entità dello stress influisce direttamente sulla vita a fatica del metallo.
Magnitudine media dello stress: maggiore è lo stress medio, più corta è la durata della fatica del metallo.
Numero di cicli: più volte il metallo è sotto stress o tensione ciclica, più grave è grave l'accumulo di danni alla fatica.
Misure preventive
Ottimizza la selezione dei materiali: selezionare materiali con limiti di fatica più elevati.
Ridurre la concentrazione di stress: ridurre la concentrazione di stress attraverso metodi di progettazione strutturale o di elaborazione, come l'uso di transizioni ad angolo arrotondato, aumento delle dimensioni trasversali, ecc.
Trattamento superficiale: lucidatura, spruzzatura, ecc. Sulla superficie del metallo per ridurre i difetti superficiali e migliorare la resistenza alla fatica.
Ispezione e manutenzione: ispezionare regolarmente i componenti metallici per rilevare e riparare prontamente difetti come crepe; Mantenere parti soggette a affaticamento, come la sostituzione di parti usurate e il rafforzamento di collegamenti deboli.
L'affaticamento in metallo è una modalità di guasto del metallo comune, che è caratterizzata da improvvisità, località e sensibilità all'ambiente. L'ampiezza dello stress, l'entità media dello stress e il numero di cicli sono i principali fattori che influenzano l'affaticamento del metallo.
Curva SN: descrive la vita a fatica dei materiali sotto diversi livelli di stress, in cui S rappresenta lo stress e N rappresenta il numero di cicli di stress.
Formula del coefficiente di resistenza alla fatica:
(Kf = ka \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)
Dove (ka) è il fattore di carico, (kb) è il fattore di dimensione, (kc) è il fattore di temperatura, (kd) è il fattore di qualità della superficie e (KE) è il fattore di affidabilità.
Sn Curve Mathematical Expression:
(\ Sigma^m n = C)
Dove (\ sigma) è stress, n è il numero di cicli di stress e M e C sono costanti di materiale.
Passaggi di calcolo
Determina le costanti del materiale:
Determina i valori di M e C attraverso esperimenti o facendo riferimento alla letteratura pertinente.
Determinare il fattore di concentrazione dello stress: considera la forma e le dimensioni effettive della parte, nonché la concentrazione di stress causata da filetti, chiavetti, ecc. Per determinare il fattore di concentrazione dello stress K. Calcola la resistenza alla fatica: secondo la curva SN e lo stress Il fattore di concentrazione, combinato con la vita di progettazione e il livello di stress di lavoro della parte, calcola la resistenza alla fatica.
2. Plasticità:
La plasticità si riferisce alla proprietà di un materiale che, se sottoposto a forza esterna, produce una deformazione permanente senza rompersi quando la forza esterna supera il suo limite elastico. Questa deformazione è irreversibile e il materiale non tornerà alla sua forma originale anche se la forza esterna viene rimossa.
Indice di plasticità e la sua formula di calcolo
Allungamento (Δ)
Definizione: l'allungamento è la percentuale della deformazione totale della sezione del calibro dopo che il campione è stato di trazione fratturato alla lunghezza del calibro originale.
Formula: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Dove L0 è la lunghezza del calibro originale del campione;
L1 è la lunghezza del calibro dopo la rottura del campione.
Riduzione segmentale (ψ)
Definizione: la riduzione segmentaria è la percentuale della riduzione massima nell'area della sezione trasversale nel punto di collo dopo che il campione è stato rotto nell'area della sezione trasversale originale.
Formula: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Dove F0 è l'area trasversale originale del campione;
F1 è l'area della sezione trasversale nel punto di collo dopo che il campione è stato rotto.
3. Durezza
La durezza del metallo è un indice di proprietà meccanica per misurare la durezza dei materiali metallici. Indica la capacità di resistere alla deformazione nel volume locale sulla superficie del metallo.
Classificazione e rappresentazione della durezza dei metalli
La durezza del metallo ha una varietà di metodi di classificazione e rappresentazione secondo diversi metodi di prova. Includere principalmente quanto segue:
Brinell Durezza (HB):
Ambito di applicazione: generalmente utilizzato quando il materiale è più morbido, come metalli non ferrosi, acciaio prima del trattamento termico o dopo la ricottura.
Principio di prova: con una certa dimensione del carico di prova, una sfera in acciaio indurita o una sfera in carburo di un certo diametro viene premuta sulla superficie del metallo da testare e il carico viene scaricato dopo un tempo specificato e il diametro della rientro in superficie da testare viene misurato.
Formula di calcolo: il valore di durezza Brinell è il quoziente ottenuto dividendo il carico per la superficie sferica della rientranza.
Rockwell Digness (HR):
Ambito di applicazione: generalmente utilizzato per materiali con maggiore durezza, come la durezza dopo il trattamento termico.
Principio di prova: simile alla durezza di Brinell, ma usando diverse sonde (diamante) e diversi metodi di calcolo.
Tipi: a seconda dell'applicazione, ci sono HRC (per materiali ad alta durezza), HRA, HRB e altri tipi.
Vickers Digness (HV):
Ambito dell'applicazione: adatto all'analisi del microscopio.
Principio di prova: premere la superficie del materiale con un carico inferiore a 120 kg e un rientro del cono quadrato di diamanti con un angolo di vertice di 136 ° e dividere la superficie della fossa di indentazione del materiale per il valore di carico per ottenere il valore della durezza dei vicroni.
Leeb durezza (HL):
Caratteristiche: tester di durezza portatile, facile da misurare.
Principio di prova: utilizzare il rimbalzo generato dalla testa della sfera di impatto dopo aver influito sulla superficie di durezza e calcolare la durezza dal rapporto della velocità di rimbalzo del pugno a 1 mm dalla superficie del campione alla velocità di impatto.
Tempo post: set-25-2024
