Testi i rezistencës në tërheqje përdoret kryesisht për të përcaktuar aftësinë e materialeve metalike për t'i rezistuar dëmtimeve gjatë procesit të shtrirjes dhe është një nga treguesit e rëndësishëm për vlerësimin e vetive mekanike të materialeve.
1. Prova e tërheqjes
Prova e tërheqjes bazohet në parimet bazë të mekanikës së materialit. Duke aplikuar një ngarkesë tërheqëse në mostrën e materialit në kushte të caktuara, ajo shkakton deformim në tërheqje derisa mostra të prishet. Gjatë provës, regjistrohet deformimi i kampionit eksperimental nën ngarkesa të ndryshme dhe ngarkesa maksimale kur kampioni prishet, në mënyrë që të llogaritet forca e rrjedhshmërisë, qëndrueshmëria në tërheqje dhe tregues të tjerë të performancës së materialit.
Stresi σ = F/A
σ është forca në tërheqje (MPa)
F është ngarkesa në tërheqje (N)
A është zona e prerjes tërthore të ekzemplarit
2. Lakorja 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 dhe ngarkesa hiqet, dhe kampioni mund të kthehet në gjendjen e tij origjinale dhe të deformohet në mënyrë elastike.
c. Pasi ngarkesa tejkalon Fe, ngarkesa hiqet, një pjesë e deformimit rikthehet dhe një pjesë e deformimit të mbetur mbahet, që quhet deformim plastik. Fe quhet kufiri elastik.
d. Kur ngarkesa rritet më tej, kurba e tërheqjes tregon dhëmbë sharrë. Kur ngarkesa nuk rritet ose zvogëlohet, dukuria e zgjatjes së vazhdueshme të kampionit eksperimental quhet rendiment. Pas lëshimit, kampioni fillon të pësojë deformim të dukshëm plastik.
e. Pas lëshimit, kampioni tregon një rritje të rezistencës ndaj deformimit, forcimit të punës dhe forcimit të deformimit. Kur ngarkesa arrin Fb, e njëjta pjesë e mostrës tkurret ndjeshëm. Fb është kufiri i forcës.
f. Fenomeni i tkurrjes çon në një ulje të kapacitetit mbajtës të kampionit. Kur ngarkesa arrin Fk, mostra prishet. Kjo quhet ngarkesa e thyerjes.
Forca e rendimentit
Forca e rendimentit është vlera maksimale e stresit që një material metalik mund të përballojë 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
Forca e sipërme e rrjedhjes: i referohet stresit maksimal të kampionit përpara se forca të bjerë për herë të parë kur ndodh rendimenti.
Forca më e ulët e rrjedhjes: i referohet stresit minimal në fazën e rendimentit kur efekti kalimtar fillestar injorohet. Meqenëse vlera e pikës së ulët të rendimentit është relativisht e qëndrueshme, zakonisht përdoret si tregues i rezistencës së materialit, i quajtur pika e rendimentit ose forca e rendimentit.
Formula e llogaritjes
Për forcën e rrjedhjes së sipërme: R = F / Sₒ, ku F është forca maksimale përpara se forca të bjerë për herë të parë në fazën e rendimentit, dhe Sₒ është zona origjinale e prerjes kryq të kampionit.
Për forcë më të ulët të rrjedhshmërisë: R = F / Sₒ, ku F është forca minimale F duke injoruar efektin kalimtar fillestar dhe Sₒ është zona origjinale e prerjes kryq të kampionit.
Njësia
Njësia e fuqisë së rrjedhshmërisë është zakonisht MPa (megapascal) ose N/mm² (Njuton për milimetër katror).
Shembull
Merrni si shembull çelikun me karbon të ulët, kufiri i tij i rendimentit është zakonisht 207 MPa. 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 restaurohet; kur i nënshtrohet një force të jashtme më pak se ky kufi, çeliku me karbon të ulët mund të kthehet në gjendjen e tij origjinale.
Forca e rendimentit 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.
Forca në tërheqje
Rezistenca në tërheqje është aftësia e një materiali për t'i rezistuar dëmtimit nën ngarkesën në tërheqje, e cila shprehet në mënyrë specifike si vlera maksimale e stresit që materiali mund të përballojë gjatë procesit të tërheqjes. Kur stresi në tërheqje në material tejkalon forcën e tij në tërheqje, materiali do të pësojë deformim ose thyerje plastike.
Formula e llogaritjes
Formula e llogaritjes për rezistencën në tërheqje (σt) është:
σt = F / A
Ku F është forca maksimale e tërheqjes (Njuton, N) që mund të përballojë kampioni përpara se të thyhet, dhe A është sipërfaqja origjinale e prerjes tërthore të kampionit (milimetër katror, mm²).
Njësia
Njësia e rezistencës në tërheqje është zakonisht MPa (megapascal) 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
Forca në tërheqje ndikohet nga shumë faktorë, duke përfshirë përbërjen kimike, mikrostrukturën, procesin e trajtimit termik, metodën e përpunimit, etj. Materialet e ndryshme kanë qëndrueshmëri të ndryshme në tërheqje, kështu që në aplikimet 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 marrë parasysh. Për shembull, në inxhinierinë e ndërtimit, rezistenca në tërheqje e çelikut është një faktor i rëndësishëm për të përcaktuar nëse ai mund t'i rezistojë ngarkesave; në fushën e hapësirës ajrore, forca në tërheqje e materialeve të lehta dhe me rezistencë të lartë është çelësi për të garantuar sigurinë e avionëve.
Forca e lodhjes:
Lodhja e metaleve i referohet procesit në të cilin materialet dhe përbërësit gradualisht prodhojnë dëmtime të përhershme kumulative lokale në një ose disa vende nën stres ciklik ose tendosje ciklike, dhe çarje ose thyerje të plota të papritura ndodhin pas një numri të caktuar ciklesh.
Veçoritë
Papritmas në kohë: Dështimi i lodhjes së metaleve shpesh ndodh papritur në një periudhë të shkurtër kohe pa shenja të dukshme.
Lokaliteti në pozicion: Dështimi i lodhjes zakonisht ndodh në zonat lokale ku stresi është i përqendruar.
Ndjeshmëria ndaj mjedisit dhe defekteve: Lodhja e metaleve 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 i shkurtër është jeta e lodhjes së metalit.
Numri i cikleve: Sa më shumë që metali të jetë nën stres ose tendosje ciklike, aq më serioz është akumulimi i dëmtimit të lodhjes.
Masat parandaluese
Optimizoni përzgjedhjen e materialit: Zgjidhni materiale me kufij më të lartë të lodhjes.
Reduktimi i përqendrimit të stresit: Zvogëloni përqendrimin e 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 i sipërfaqes: Lustrim, spërkatje, etj. në sipërfaqen metalike për të reduktuar defektet e sipërfaqes dhe për të përmirësuar forcën e lodhjes.
Inspektimi dhe mirëmbajtja: Inspektoni rregullisht komponentët metalikë për të zbuluar dhe riparuar menjëherë defekte të tilla si çarje; mirëmbani pjesët e prirura ndaj lodhjes, të tilla si zëvendësimi i pjesëve të konsumuara dhe përforcimi i lidhjeve të dobëta.
Lodhja e metaleve është një mënyrë e zakonshme e dështimit të metaleve, e cila karakterizohet nga papritur, lokalitet dhe ndjeshmëri 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 jetën e lodhjes së materialeve nën nivele të ndryshme stresi, ku S përfaqëson stresin dhe N përfaqëson numrin e cikleve të stresit.
Formula e koeficientit të forcës së lodhjes:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot 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 materiale.
Hapat e llogaritjes
Përcaktoni konstantet materiale:
Përcaktoni vlerat e m dhe C përmes 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 filetot, çelësat, etj., për të përcaktuar faktorin e përqendrimit të stresit K. Llogaritni forcën e lodhjes: Sipas lakores SN dhe stresit faktori i përqendrimit, i kombinuar me jetëgjatësinë e projektimit dhe nivelin e stresit të punës të pjesës, llogarit forcën e lodhjes.
2. Plasticiteti:
Plasticiteti i referohet vetive të një materiali që, kur i nënshtrohet forcës së jashtme, prodhon deformim të përhershëm pa thyerje 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 hiqet forca e jashtme.
Indeksi i plastikës dhe formula e llogaritjes së tij
Zgjatimi (δ)
Përkufizimi: Zgjatimi është përqindja e deformimit total të seksionit të matësit pasi kampioni është thyer në tërheqje deri në gjatësinë origjinale të matësit.
Formula: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Ku L0 është gjatësia origjinale e matësit të ekzemplarit;
L1 është gjatësia e matësit pas thyerjes së mostrës.
Reduktimi segmental (Ψ)
Përkufizimi: Reduktimi segmental është përqindja e zvogëlimit maksimal në zonën e prerjes tërthore në pikën e qafës pasi mostra është thyer në zonën origjinale të prerjes tërthore.
Formula: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Ku F0 është zona origjinale e prerjes tërthore të mostrës;
F1 është zona 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 ngurtësinë e materialeve metalike. Tregon aftësinë për t'i rezistuar deformimit në vëllimin lokal në sipërfaqen metalike.
Klasifikimi dhe përfaqësimi i fortësisë së metaleve
Fortësia e metalit ka një shumëllojshmëri metodash klasifikimi dhe përfaqësimi sipas metodave të ndryshme të provës. Kryesisht përfshijnë sa vijon:
Fortësia e Brinelit (HB):
Fusha e aplikimit: Përgjithësisht përdoret kur materiali është më i butë, si p.sh. metalet me ngjyra, çeliku para trajtimit termik ose pas pjekjes.
Parimi i provës: Me një madhësi të caktuar të ngarkesës së provës, një top çeliku i ngurtësuar ose top karabit me një diametër të caktuar shtypet në sipërfaqen e metalit që do të testohet, dhe ngarkesa shkarkohet pas një kohe të caktuar dhe diametrit të dhëmbëzimit. në sipërfaqen që do të testohet matet.
Formula e llogaritjes: Vlera e fortësisë së Brinellit është herësi i përftuar nga pjesëtimi i ngarkesës me sipërfaqen sferike të dhëmbëzimit.
Fortësia e Rockwell (HR):
Fusha e aplikimit: Përdoret përgjithësisht për materiale me fortësi më të lartë, të tilla si fortësia pas trajtimit termik.
Parimi i testimit: Ngjashëm me fortësinë e Brinell-it, por duke përdorur sonda të ndryshme (diamanti) 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 aplikimit: I përshtatshëm për analiza me mikroskop.
Parimi i provës: Shtypni sipërfaqen e materialit me një ngarkesë më të vogël se 120 kg dhe një dhëmbëzimi me kon katror diamanti me një kënd kulmi prej 136° dhe ndani sipërfaqen e gropës së futjes së materialit me vlerën e ngarkesës për të marrë vlerën e fortësisë së Vickers.
Fortësia e Leeb (HL):
Karakteristikat: Testues portativ fortësie, i lehtë për t'u matur.
Parimi i provës: Përdorni kërcimin e krijuar nga koka e topit të goditjes pas goditjes në sipërfaqen e fortësisë dhe llogaritni ngurtësinë me raportin e shpejtësisë së rikthimit të grushtit në 1 mm nga sipërfaqja e mostrës në shpejtësinë e goditjes.
Koha e postimit: 25 shtator 2024
