Сделай Сам Свою Работу на 5

С неявно выраженной точкой текучести материала





1 – линия, соответствующая 0,1% удлинения; 2 – найденная точка предела напряжений при растяжении; 3 – максимальные усилия растяжения; 4 – разрушение материала

 

Если напряжения увеличиваются выше пре­дела текучести, то в результате изменения поперечного сечения образца появится шейка разрыва. Значение максимально допустимого напряжения для материала называется пределом прочности на растяжение.

В диапазоне до достижения предела текучести удлинение об­разца прямо пропорционально напряжению и, следовательно, удлинение при изменении напряжения на единицу своего значения постоянно, т. е. отношение: напряжение/удлинение = соnst. Это отношение называется модулем упругости материала.

Напряжение, при котором начинается явление текучести ма­териала, называется пределом текучести. В тех случаях, когда значение предела текучести выражено неопределенно, вводится значение откорректированного предела, который можно опреде­лить, если провести линию, параллельную характеристике «напря­жение—удлинение» со сдвигом на 0,1% от значения максималь­ного удлинения при разрыве и до пересечения этих линий. Точка пересечения этих линий определяет значение напряжений предела текучести (рис. 2).



Запас прочности характеризует работоспособность материала и определяется как отношение предела прочности материала при растяжении к его рабочему напряжению. Запас прочности всегда должен быть больше единицы, а именно:

Предел прочности при растяжении

запас прочности = ------------------------------------------------------- > 1.

Рабочее напряжение

 

Испытание на ударные нагрузки. Это испытание проводится для определения способности материала противостоять разруше­нию при ударе. Для этого проводится проба Шарпи, т. е. ударные испытания на маятниковом копре. Испытывается образец в виде плитки прямоугольного сечения с V-образным вырезом в центре одной из сторон. Образец устанавливается в горизонтальной плос­кости так, чтобы вырез находился с нижней части и был располо­жен в вертикальной плоскости (рис. 3).Во время проведения испытаний удары наносятся в сечении, где имеется выемка с про­тивоположной стороны, и так продолжается до разрушения мате­риала. Удар наносится ударни­ком или молотом, закрепленным на конце поворотного маятника.



 

Рис. 3. Схема установки для испытаний на ударную вязкость

1 – вырез (концентратор напряжений); 2 – ударник; 3 – испытываемый образец металла.

 

Испытание на твердость. При испытаниях на твердость определяется способность материала противостоять пластическим деформациям при вдавливании твердого стального шарика или точечного алмаза в течение определенного времени в поверхность материала под действием определенной нагрузки. Число твердости при этом обычно определяется по шкале Бринелля или пирамиде Виккерса, в зависимости от размера отпечатка после вдавливания шарика или конуса.

Испытание на удлинение. Удлинение — это медленная пласти­ческая деформация материала при растяжении под действием постоянной нагрузки. При испытаниях на удлинение применяется такой же образец, который использовался при испытаниях на растяжение. К образцу прикладывается постоянная нагрузка, и температура образца поддерживается постоянной. При этом в течение длительного промежутка времени производятся точные измерений увеличения длины образца. Испытания проводят для различных нагрузок. В результате испытаний определяется скорость удлинения образца и предельные нагрузки.

Испытания на усталость. При испытаниях на усталость происходит разрушение образца вследствие изменения состояния мате­риала под действием многократно повторяющихся нагрузок. Значения напряжений, возникающих под воздействием этих нагрузок, должны быть меньше, чем предел прочности материала при растяжении. Специально изготовленный образец закрепляется с одного конца и приводится во вращение электродвигателем. Свободный конец образца подвергается воздействию знакопеременных нагрузок с помощью шарика, находящегося в специальном, приспособлении. При этом во вращающемся образце возникают переменные напряжения растяжения и сжатия. Установка работает до разрушения образца, при этом учитывается число знакопеременных циклов. Значения нагрузки и число знакопеременные циклов фиксируются, и испытания многократно повторяются. В результате этого будут определены предельные усталостные напряжения или предел усталости материала.



Испытания на изгиб. При испытаниях на изгиб происходит деформация материала, характеризующаяся искривлением его оси под действием внешней силы. Опытный образец подвергается испытанию на изгиб на угол до 1800 до появления трещин на поверхности образца.

Испытания без разрушения образца. Дефектоскопия деталей.Для решения вопроса о дальнейшем использовании бывшей в эксплуатации детали, изготовленной из того или иного материала, проводятся различные испытания без разрушения этой детали. При подобных испытаниях можно обнаружить дефекты материала, но при этом не определяются его свойства и их численные значения.

Для выявления поверхностных трещин используются различные виды проникающих жидкостей, но с их помощью невозможно выявить микротрещины. Для обнаружения микротрещин может быть использовано ультрафиолетовое облучение, с помощью которого вызывается флуоресценция проникающей жидкости. Для об­наружения трещин может использоваться метод последовательного нанесения красок; сначала наносят красную проникающую краску с последующей очисткой поверхности, а затем выполняют покрытие белой краской, на которой проявляются следы проникающей красной краски, т. е. обнаруживаются дефекты на поверхности.

Рентгенографический метод с использованием рентгеновских лучей, при помощи которых в темноте производится фотографи­рование металла, наиболее часто применяется для обнаружения внутренних дефектов. Изображение покажет различные изменения в толще металла, такие, например, как газовые раковины, твер­дые включения и т. д.

В ультразвуковой дефектоскопии используются ультразвуки высокой частоты в диапазоне безопасных для человека волн, кото­рые отражаются от граничной поверхности внутри металла. Отра­женные волны могут быть отображены на экране осциллографа. При этом определяется наличие дефектов и их расположение в толще металла.

 

МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

 

Кратко рассмотрим сплавы, которые наиболее часто употреб­ляются в судовой технике. У большинства металлов имеются добавки, от которых зависят свойства сплавов металлов и их целевое применение. Свойства, качественный состав и использование некоторых наибо­лее часто применяемых металлов и сплавов приведены в табл. 1.

 


Таблица 1

  Материал   Состав сплава, % Напряжение, вызывающее деформацию 0,2 %, МПа Предел прочности при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, % Модуль упругости, МПа Число твердости по Бринеллю Предел усталости, МПа     Применение материалов
Морская латунь 70Cu: 29Zn: 1Sn Трубные доски и трубки для конденсаторов
Алюминий Почти чистый Базовый металл легких сплавов
Алюминиевая латунь 76Cu: 22Zn: 2Ai Трубные доски и трубки конденсаторов. теплообменников
Латунь 70CU: 30 Zn Подшипники промежуточных валов
Литейный чугун (серый) 3,25C: 2,25 Si: 0,65Mn: остальное Fe Крышки цилиндров и втулки
Медь 100 Cu (почти чистое) Базовый металл многих сплавов
Медноникелевый сплав 70Cu: 30Ni Выпускные газовые патрубки
«Специальная сталь» (сплав) 88Cu: 10Sn:2Zn Клапаны и подшипниковые вкладыши
Монель-металл 68Ni: 29Cu: остальное Fe, Mn Клапаны и крылатки насосов
Фосфористая бронза 91,5 Cu: 8Sn: 0,5P Подшипники и пружины
Нержавеющая сталь 18Cr: 8Ni: 0,12 C: остальное Fe Клапаны и материал для лопаток турбин
Сталь 0,23C: 1Mn: 0,5Si: остальное Fe Фундаменты, станины ДВС и другие конструкционные изделия

 

 


Сталь.Сталь - это сплав углерода с железом при содержании углерода не более 2,14%. Сплав железа с углеродом при содержании последнего от 2,14 до 6,63% называется чугуном. Сталь и чугун составляют класс черных металлов.

Для улучшения свойств стали и обеспечения однородности структуры в больших массах металла вводятся различные примеси – легирующие добавки. При добавлении к стали марганца в количестве до 1,8% улучшаются механические свойства металла. При введении кремния в количестве от 0,5 до 3,5% увеличивается прочность и твердость стали. При введении никеля от 3,0 до 4,0% улучшается зерновая структура металла, увеличивается прочность и повышается сопротивление металла эрозии (изнашиванию). При добавлении в сталь хрома улучшается зерновая структура и увеличивается прочность, а также возрастает сопро­тивляемость металла эрозии и коррозии. Для получения нержа­веющей стали в нее вводят от 8,0 до 18% никеля и хрома. При введении молибдена в небольших количествах увеличивается прочность и термоустойчивость стали. При введении в сталь в небольших количествах ванадия увеличивается общая твердость и усталостная прочность металла. При введении в сталь от 12 до 18% вольфрама и до 5% хрома сильно повышаются противоизносные свойства стали.

Металлы для заливки подшипников. Антифрикционные сплавы.Обычно это оловянистые сплавы с небольшим содержанием свинца, меди и сурьмы. На основе соединения свинца и сурьмы получают более прочные спла­вы. Эти сплавы имеют небольшой коэффициент трения, поэтому используются для заливки подшипников.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.