Testi i rezistencës në tërheqje përdoret kryesisht për të përcaktuar aftësinë e materialeve metalike për t'i rezistuar dëmtimit gjatë procesit të shtrirjes dhe është një nga treguesit e rëndësishëm për vlerësimin e vetive mekanike të materialeve.
1. Testi i tërheqjes
Testi i tërheqjes bazohet në parimet themelore të mekanikës së materialit. Duke aplikuar një ngarkesë tërheqjeje në mostrën e materialit në kushte të caktuara, ajo shkakton deformim tërheqjeje derisa mostra të thyhet. Gjatë testit, deformimi i mostrës eksperimentale nën ngarkesa të ndryshme dhe ngarkesa maksimale kur mostra thyhet regjistrohet, në mënyrë që të llogaritet kufiri i rrjedhshmërisë, rezistenca në tërheqje dhe tregues të tjerë të performancës së materialit.
Stresi σ = F/A
σ është rezistenca në tërheqje (MPa)
F është ngarkesa në tërheqje (N)
A është sipërfaqja e prerjes tërthore të mostrës
2. Kurba e tërheqjes
Analiza e disa fazave të procesit të shtrirjes:
a. Në fazën OP me një ngarkesë të vogël, zgjatimi është në një marrëdhënie lineare me ngarkesën, dhe Fp është ngarkesa maksimale për të ruajtur vijën e drejtë.
b. Pasi ngarkesa tejkalon Fp, kurba e tërheqjes fillon të marrë një marrëdhënie jolineare. Mostra hyn në fazën fillestare të deformimit, ngarkesa hiqet dhe mostra mund të kthehet në gjendjen e saj origjinale dhe të deformohet elastikisht.
c. Pasi ngarkesa tejkalon Fe, ngarkesa hiqet, një pjesë e deformimit rikthehet dhe një pjesë e deformimit të mbetur mbahet, gjë që quhet deformim plastik. Fe quhet limiti elastik.
d. Kur ngarkesa rritet më tej, kurba e tërheqjes tregon dhëmbësharrë. Kur ngarkesa nuk rritet ose ulet, fenomeni i zgjatjes së vazhdueshme të mostrës eksperimentale quhet rrjedhje. Pas rrjedhjes, mostra fillon t'i nënshtrohet deformimit të dukshëm plastik.
e. Pas rrjedhjes, mostra tregon një rritje në rezistencën ndaj deformimit, forcimin në punë dhe forcimin e deformimit. Kur ngarkesa arrin Fb, e njëjta pjesë e mostrës tkurret ndjeshëm. Fb është kufiri i rezistencës.
f. Fenomeni i tkurrjes çon në një ulje të aftësisë mbajtëse të mostrës. Kur ngarkesa arrin Fk, mostra thyhet. Kjo quhet ngarkesë thyerjeje.
Forca e rendimentit
Kufiza e rrjedhshmërisë është vlera maksimale e sforcimit që një material metalik mund t'i rezistojë nga fillimi i deformimit plastik deri në thyerjen e plotë kur i nënshtrohet forcës së jashtme. Kjo vlerë shënon pikën kritike ku materiali kalon nga faza e deformimit elastik në fazën e deformimit plastik.
Klasifikimi
Kufiza e sipërme e rrjedhshmërisë: i referohet stresit maksimal të mostrës përpara se forca të bjerë për herë të parë kur ndodh rrjedhja.
Kufiri më i ulët i rrjedhshmërisë: i referohet stresit minimal në fazën e rrjedhshmërisë kur efekti fillestar kalimtar injorohet. Meqenëse vlera e pikës së poshtme të rrjedhshmërisë është relativisht e qëndrueshme, ajo zakonisht përdoret si tregues i rezistencës së materialit, i quajtur pika e rrjedhshmërisë ose kufiri i rrjedhshmërisë.
Formula e llogaritjes
Për kufirin e sipërm të rrjedhshmërisë: R = F / Sₒ, ku F është forca maksimale përpara se forca të bjerë për herë të parë në fazën e rrjedhshmërisë, dhe Sₒ është sipërfaqja origjinale e prerjes tërthore të mostrës.
Për kufi më të ulët të rrjedhshmërisë: R = F / Sₒ, ku F është forca minimale F duke injoruar efektin fillestar kalimtar, dhe Sₒ është sipërfaqja origjinale e prerjes tërthore të mostrës.
Njësia
Njësia e kufirit të rrjedhshmërisë është zakonisht MPa (megapaskal) ose N/mm² (Njuton për milimetër katror).
Shembull
Merrni çelikun me karbon të ulët si shembull, kufiri i tij i rrjedhshmërisë është zakonisht 207MPa. Kur i nënshtrohet një force të jashtme më të madhe se ky kufi, çeliku me karbon të ulët do të prodhojë deformim të përhershëm dhe nuk mund të rikthehet; kur i nënshtrohet një force të jashtme më të vogël se ky kufi, çeliku me karbon të ulët mund të kthehet në gjendjen e tij origjinale.
Kufiri i rrjedhshmërisë është një nga treguesit e rëndësishëm për vlerësimin e vetive mekanike të materialeve metalike. Ai pasqyron aftësinë e materialeve për t'i rezistuar deformimit plastik kur i nënshtrohen forcave të jashtme.
Rezistenca në tërheqje
Rezistenca në tërheqje është aftësia e një materiali për t'i rezistuar dëmtimit nën ngarkesën në tërheqje, e cila shprehet konkretisht si vlera maksimale e stresit që materiali mund të përballojë gjatë procesit të tërheqjes. Kur stresi në tërheqje në material tejkalon rezistencën e tij në tërheqje, materiali do të pësojë deformim plastik ose thyerje.
Formula e llogaritjes
Formula e llogaritjes për rezistencën në tërheqje (σt) është:
σt = F / A
Ku F është forca maksimale në tërheqje (Njuton, N) që mostra mund t’i rezistojë para thyerjes, dhe A është sipërfaqja origjinale e prerjes tërthore të mostrës (milimetër katror, mm²).
Njësia
Njësia e rezistencës në tërheqje është zakonisht MPa (megapaskal) ose N/mm² (Njuton për milimetër katror). 1 MPa është e barabartë me 1,000,000 Njuton për metër katror, që është gjithashtu e barabartë me 1 N/mm².
Faktorët ndikues
Rezistenca në tërheqje ndikohet nga shumë faktorë, duke përfshirë përbërjen kimike, mikrostrukturën, procesin e trajtimit termik, metodën e përpunimit etj. Materialet e ndryshme kanë rezistencë të ndryshme në tërheqje, kështu që në zbatimet praktike, është e nevojshme të zgjidhen materiale të përshtatshme bazuar në vetitë mekanike të materialeve.
Zbatim praktik
Rezistenca në tërheqje është një parametër shumë i rëndësishëm në fushën e shkencës dhe inxhinierisë së materialeve dhe shpesh përdoret për të vlerësuar vetitë mekanike të materialeve. Për sa i përket projektimit strukturor, përzgjedhjes së materialit, vlerësimit të sigurisë etj., rezistenca në tërheqje është një faktor që duhet të merret në konsideratë. Për shembull, në inxhinierinë e ndërtimit, rezistenca në tërheqje e çelikut është një faktor i rëndësishëm në përcaktimin nëse ai mund t'i rezistojë ngarkesave; në fushën e hapësirës ajrore, rezistenca në tërheqje e materialeve të lehta dhe me rezistencë të lartë është çelësi për të siguruar sigurinë e avionëve.
Forca e lodhjes:
Lodhja e metaleve i referohet procesit në të cilin materialet dhe përbërësit prodhojnë gradualisht dëmtime kumulative të përhershme lokale në një ose disa vende nën stres ciklik ose sforcim ciklik, dhe çarje ose thyerje të plota të papritura ndodhin pas një numri të caktuar ciklesh.
Karakteristikat
Papritshmëria në kohë: Dëmtimi nga lodhja e metaleve shpesh ndodh papritur në një periudhë të shkurtër kohore pa shenja të dukshme.
Lokaliteti në pozicion: Dështimi nga lodhja zakonisht ndodh në zonat lokale ku është i përqendruar stresi.
Ndjeshmëria ndaj mjedisit dhe defekteve: Lodhja e metalit është shumë e ndjeshme ndaj mjedisit dhe defekteve të vogla brenda materialit, të cilat mund të përshpejtojnë procesin e lodhjes.
Faktorët ndikues
Amplituda e stresit: Madhësia e stresit ndikon drejtpërdrejt në jetëgjatësinë e lodhjes së metalit.
Madhësia mesatare e stresit: Sa më i madh të jetë stresi mesatar, aq më e shkurtër është jeta e lodhjes së metalit.
Numri i cikleve: Sa më shumë herë që metali është nën stres ose tendosje ciklike, aq më serioz është akumulimi i dëmtimit nga lodhja.
Masat parandaluese
Optimizoni përzgjedhjen e materialit: Zgjidhni materiale me kufij më të lartë lodhjeje.
Ulja e përqendrimit të stresit: Ulja e përqendrimit të stresit përmes projektimit strukturor ose metodave të përpunimit, të tilla si përdorimi i tranzicioneve të qosheve të rrumbullakosura, rritja e dimensioneve të prerjes tërthore, etj.
Trajtimi sipërfaqësor: Lustrim, spërkatje etj. në sipërfaqen metalike për të zvogëluar defektet sipërfaqësore dhe për të përmirësuar rezistencën ndaj lodhjes.
Inspektimi dhe mirëmbajtja: Inspektoni rregullisht pjesët metalike për të zbuluar dhe riparuar menjëherë defektet siç janë çarjet; mirëmbani pjesët e prirura ndaj lodhjes, siç është zëvendësimi i pjesëve të konsumuara dhe përforcimi i nyjeve të dobëta.
Lodhja e metaleve është një mënyrë e zakonshme e dështimit të metaleve, e cila karakterizohet nga papritshmëria, lokalizimi dhe ndjeshmëria ndaj mjedisit. Amplituda e stresit, madhësia mesatare e stresit dhe numri i cikleve janë faktorët kryesorë që ndikojnë në lodhjen e metaleve.
Kurba SN: përshkruan jetëgjatësinë e lodhjes së materialeve nën nivele të ndryshme të stresit, ku S përfaqëson stresin dhe N përfaqëson numrin e cikleve të stresit.
Formula e koeficientit të forcës së lodhjes:
(Kf = Ka₂/Kb₂/Kc₂/Kd₂/Ke)
Ku (Ka) është faktori i ngarkesës, (Kb) është faktori i madhësisë, (Kc) është faktori i temperaturës, (Kd) është faktori i cilësisë së sipërfaqes dhe (Ke) është faktori i besueshmërisë.
Shprehja matematikore e kurbës SN:
(\sigma^m N = C)
Ku (\sigma) është stresi, N është numri i cikleve të stresit, dhe m dhe C janë konstante të materialit.
Hapat e llogaritjes
Përcaktoni konstantet e materialit:
Përcaktoni vlerat e m dhe C nëpërmjet eksperimenteve ose duke iu referuar literaturës përkatëse.
Përcaktoni faktorin e përqendrimit të stresit: Merrni në konsideratë formën dhe madhësinë aktuale të pjesës, si dhe përqendrimin e stresit të shkaktuar nga filetat, vrimat e çelësave, etj., për të përcaktuar faktorin e përqendrimit të stresit K. Llogaritni rezistencën ndaj lodhjes: Sipas kurbës SN dhe faktorit të përqendrimit të stresit, të kombinuara me jetëgjatësinë e projektimit dhe nivelin e stresit të punës së pjesës, llogaritni rezistencën ndaj lodhjes.
2. Plasticiteti:
Plasticiteti i referohet vetive të një materiali që, kur i nënshtrohet forcës së jashtme, prodhon deformim të përhershëm pa u thyer kur forca e jashtme tejkalon kufirin e saj elastik. Ky deformim është i pakthyeshëm dhe materiali nuk do të kthehet në formën e tij origjinale edhe nëse forca e jashtme hiqet.
Indeksi i plasticitetit dhe formula e llogaritjes së tij
Zgjatimi (δ)
Përkufizim: Zgjatimi është përqindja e deformimit total të seksionit kalibrues pasi mostra është thyer në tërheqje në gjatësinë origjinale kalibruese.
Formula: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Ku L0 është gjatësia origjinale e kalibrit të mostrës;
L1 është gjatësia e matësit pasi mostra është thyer.
Reduktimi segmental (Ψ)
Përkufizim: Reduktimi segmental është përqindja e reduktimit maksimal në sipërfaqen e prerjes tërthore në pikën e qafës pasi mostra është thyer në sipërfaqen origjinale të prerjes tërthore.
Formula: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Ku F0 është sipërfaqja origjinale e prerjes tërthore të mostrës;
F1 është sipërfaqja e prerjes tërthore në pikën e qafës pasi mostra është thyer.
3. Fortësia
Fortësia e metalit është një indeks i vetive mekanike për të matur fortësinë e materialeve metalike. Ai tregon aftësinë për t'i rezistuar deformimit në vëllimin lokal në sipërfaqen e metalit.
Klasifikimi dhe përfaqësimi i fortësisë së metaleve
Fortësia e metaleve ka një sërë metodash klasifikimi dhe përfaqësimi sipas metodave të ndryshme të testimit. Kryesisht përfshijnë si në vijim:
Fortësia Brinell (HB):
Fusha e zbatimit: Përdoret përgjithësisht kur materiali është më i butë, siç janë metalet me ngjyra, çeliku para trajtimit të nxehtësisë ose pas pjekjes.
Parimi i provës: Me një madhësi të caktuar të ngarkesës së provës, një top çeliku i ngurtësuar ose një top karbidi me një diametër të caktuar shtypet në sipërfaqen e metalit që do të testohet, dhe ngarkesa shkarkohet pas një kohe të caktuar, dhe matet diametri i gropës në sipërfaqen që do të testohet.
Formula e llogaritjes: Vlera e fortësisë Brinell është herësi që merret duke pjesëtuar ngarkesën me sipërfaqen sferike të indentacionit.
Fortësia e Rockwell (HR):
Fusha e zbatimit: Përdoret përgjithësisht për materiale me fortësi më të lartë, siç është fortësia pas trajtimit të nxehtësisë.
Parimi i testimit: Ngjashëm me fortësinë e Brinell, por duke përdorur sonda të ndryshme (diamant) dhe metoda të ndryshme llogaritjeje.
Llojet: Në varësi të aplikimit, ekzistojnë HRC (për materiale me fortësi të lartë), HRA, HRB dhe lloje të tjera.
Fortësia e Vickers (HV):
Fusha e zbatimit: I përshtatshëm për analiza me mikroskop.
Parimi i provës: Shtypni sipërfaqen e materialit me një ngarkesë më të vogël se 120 kg dhe një dhëmbëzues konik katror me formë diamanti me një kënd kulmi prej 136°, dhe ndani sipërfaqen e gropës së dhëmbëzimit të materialit me vlerën e ngarkesës për të marrë vlerën e fortësisë së Vickers.
Fortësia e Leeb (HL):
Karakteristikat: Matës i fortësisë portativ, i lehtë për t’u matur.
Parimi i provës: Përdorni kërcimin e gjeneruar nga koka e topit të impaktit pas goditjes në sipërfaqen e fortësisë dhe llogaritni fortësinë nga raporti i shpejtësisë së rikthimit të grushtit në 1 mm nga sipërfaqja e mostrës me shpejtësinë e impaktit.
Koha e postimit: 25 shtator 2024
