RSS

В ГБУ "ЦЭИИС" проводятся работы по исследованию механических свойств металлов

14:05 14.10.2016

Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок. Зная механические свойства, инженер-конструктор обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкций при их минимальной массе.

Основными механическими свойствами металлов являются прочность, упругость, пластичность, вязкость, твердость.

Прочность – это способность металла сопротивляться деформации и разрушению. Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних сил. Деформации подразделяются на упругие и пластические. Упругие деформации исчезают, а пластические остаются после окончания действия сил. В основе пластических деформаций – необратимые перемещения атомов от исходных положений на расстояния, большие межатомных, изменение формы отдельных зерен металла, их расположения в пространстве. Способность металлов пластически деформироваться, то есть способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности, называется пластичностью. Пластичность обеспечивает конструктивную прочность деталей под нагрузкой и нейтрализует влияние концентратов напряжений – отверстий, вырезов и т.п. При пластическом деформировании металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств, в частности при холодном деформировании повышается прочность, но снижается пластичность.

В зависимости от условий нагружения механические свойства могут определяться при:

  • статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно;
  •  динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер;
  •  повторно-переменном или циклическим нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине, или по величине и направлению.

Наиболее распространенным способом определения механических свойств металлов являются испытания на статическое растяжение, с помощью которых определяются основные фундаментальные механические свойства материала. В связи с этим обзор основных механических свойств и особенностей их определения удобно рассматривать на примере статического растяжения.

Характерные точки на диаграмме растяжения, по ординатам которых рассчитывают прочностные характеристики, представлены на рис.1.

78.jpg

Усилие Рnu (первая характерная точка на диаграмме растяжения – точка p) определяет величину предела пропорциональности – напряжения, которое материал образца выдерживает без отклонения от закона Гука. Приближенно величину Рnu можно определить по точке, где начинается расхождение кривой растяжения и продолжения прямолинейного участка.

Второй характерной точке на диаграмме растяжения (точка е) отвечает нагрузка, по которой рассчитывают условный предел упругости – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,05% иногда меньше – вплоть до 0,005%. Использованный при расчете допуск указывается в обозначении условного предела упругости σ0,05, σ0,01 и т.д. Предел упругости характеризует напряжение, при котором появляются первые признаки макропластической деформации.

Третьей характерной точке на диаграмме растяжения (точка s) соответствует нагрузка, по которой рассчитывают физический предел текучести σтнапряжение, при котором образец деформируется под действием практически неизменной растягивающей нагрузки Рт .

При отсутствии на диаграмме растяжения зуба и площадки текучести рассчитывают условный предел текучести – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,2%. Соответственно условный предел текучести обозначается σ0,2. Физический предел текучести часто называют нижним в отличие от верхнего предела текучести, рассчитываемого по нагрузке, соответствующей вершине зуба текучести (пунктирная кривая на рис.1).

Предел прочности (временное сопротивление разрушению) является основным показателем прочности металла и представляет собой напряжение в образце, соответствующее наибольшей нагрузке (Рв или Рmax), предшествующей разрушению образца. После прохождения точки s на диаграмме растяжения в образце идет интенсивная пластическая деформация. До точки “в” рабочая часть образца сохраняет первоначальную форму. Удлинение здесь равномерно распределяется по расчетной длине. В точке “вэта макроравномерность пластической деформации нарушается. В какой-то части образца, обычно вблизи концентратора напряжений, который был уже в исходном состоянии или образовался при растяжении (чаще всего в середине расчетной длины), начинается локализация деформации. Ей соответствует местное сужение поперечного сечения образца – образование шейки.

Относительное удлинение образца после разрыва δ – это отношение абсолютного удлинения рабочей части образца после разрушения к начальной расчетной длине. Относительное удлинение образца является одним из основных показателей пластичности металла при испытании на растяжение.

В августе 2016 года в Лаборатории испытаний строительных материалов и конструкций ГБУ «ЦЭИИС» введена в эксплуатацию разрывная испытательная машина ИР-1000М-авто (рис.2).

Испытательная машина ИР-1000М-авто предназначена для испытаний образцов материалов (изделий) твердостью до 42 HRC на растяжение при статических режимах одноосного нагружения и нормальной температуре согласно стандартизованным методам испытаний материалов (изделий) по российским и зарубежным стандартам (ГОСТ 1497, ГОСТ 12004, ГОСТ 6996, ASTM E8, EN 10002 и др.).

Испытательная машина ИР-1000М-авто представляет собой новое поколение испытательного оборудования производства ООО «ЗИПО» (г. Армавир), которая оснащена автоматизированной цифровой системой измерения, что значительно повышает надежность, точность измерения и гибкость в управлении машиной. А вывод органов управления и индикации на экран ноутбука с диагональю 17 дюймов, намного упрощает управление машиной и обеспечивает современный интерфейс.

79.jpg

При производстве данных машин используется оборудование, комплектующие и технологии ведущих мировых производителей в области промышленной автоматизации, а также применяются лучшие отечественные технологии и собственные разработки.

Наибольшая предельная нагрузка 1000 кН, класс точности ∆ 0,5 по ISO 7500-1:2015 «Материалы металлические. Верификация машин для статических испытаний в условиях одноосного нагружения».

Цифровая система измерения/управления ASTM-Digital «Профессиональная» в комплекте с программным обеспечением реализует автоматическое управление процессом нагружения по методике выбранного ГОСТ и параметрами, заданными через ПК (ноутбук).

Прикладное программное обеспечение машины Testing_M-auto позволяет автоматически обрабатывать результаты испытаний, строить в реальном времени диаграммы нагружения (рис.3) с распечаткой протоколов испытаний и диаграмм на принтере, а также проводить испытания на прочность в ручном режиме.

80.jpg

Автоматизированная разрывная машина ИР-1000М-авто внесена в Госреестр средств измерений РФ под номером 34285-07 (сертификат об утверждении типа средств измерений).

Многочисленные испытания арматурной стали на разрывной машине ИР-1000М-авто, выполненные за последние два месяца, показали высокоэффективность и производительность данного оборудования.

Начальник лаборатории Юсифов Р.Ю.

Ведущий инженер Мальцева Л.В.

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Сообщение об ошибке

Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
*
CAPTCHA Обновить код
Play CAPTCHA Audio

Версия для печати