Механические и технологические свойства 4 страница

Работа развития трещин, определенная по методике Дроздовского имеет большие величины, чем та же работа на том же материале, определенная по методике Оттани, так как в ее значение входит некоторая работа, за­трачиваемая на деформацию металла до момента начала движения трещины, созданной циклическими нагружениями. Все же из-за простоты и меньшей трудоемкости предпочтение отдают методике Дроздовского.

9.З. Порядок проведения работы

9.3.1 Для определения составляющих ударной вязкости по методике

Оттани подготавливают 5 образцов и производят обмер их: ширину, высоту у дна надреза образцов.

9.3.2. Провести испытания на копре по Оттани при пяти разных положени­ях маятника, недостаточных для разрушения.

9.3.3. После испытания по методике Оттани поместить образцы в 10 % раствор CuCl₂, для окраски трещины. Просушить образцы в сушильном шкафу.

9.3,5, Провести разрушения образцов с трещиной. Снять показания рабо­ты, затраченной на разрушение.

9.3.б. Измерить глубину трещины по ее окраске.

9.3.7. Построить график в координатах энергия копра - глубина трещи­ны.

9.3.8. По графику, определить работу зарождения к развития трещин по методике Оттани.

9.3.9. Данные занести в таблицу. 9.I.

9.3.10, Для определения составляющих ударной вязкости по методике Дроздовского взять два стандартных образца. Провести промеры образцов по ширине и высоте у дна надреза.

9.3.11, Эти образцы испытать на удар. Определить среднее значение ра­боты разрушения.

9.3.12. Взять два нестандартных образца. На боковой поверхности образцов на расстоянии 8 мм от основания до надреза провести линию и на вибраторе зарядить усталостную трещину у дна надреза глубиной I мм до нанесенной на боковой грани образце линии см. рисунок 9.2.

Таблица 9.1. Величины составляющих ударную вязкость

Номер образца	Энергия копра	Глубина трещины	Составляющие ударной вязкости
Азар, кгм	Аразв, кгм
Метод Оттани
Метод Дроздовского

9.3.13. Произвести испытание на удар нестандартных образцов при той же энергии копра, что и стандартных. Получим энергию развития трещин.

9.3.14. Полученные значения усреднить и вычесть из энергии разрушения стандартных образцов. Разность значений работы является рабо­той зарождения трещины.

9.3.15. Занести значения работы зарождения и развития трещин по Дроздовскому в табл.9.1. Сопоставить значения составляющих ударной вязкости, полученные по методике Дроздовского и Оттани. Сделать выводы.

9. 4. Требования к отчету

9.4.1. Описать методику проведения эксперимента.

9.4.2. Зарисовать эскизы образцов.

9.4.3. Привести таблицу полученных данных.

9.4.4. Сделать выводы.

9.5. Вопросы для подготовки

1. В чем заключается методика Оттани определения составляющих ударной вязкости?

2. Чем вызвана необходимость разделения ударной вязкости на со­ставляющие?

3. В каком случае сопротивление разрушению определяет составляю­щая зарождения трещины, в каком развитии?

4. В чем заключается методика Дроздовского определения состав­ляющих ударной вязкости.

5. В чем преимущество методики Оттани и в чем недостаток в срав­нении с методикой Дроздовского?

6. В чем различие ст:5ндартного образца от нестандартного?

7. Какую составляющую ударной вязкости определяют на основании испытания нестандартного образца?

8. В чем преимущество методики Дроздовского разделения ударной вязкости на составляющие перед методикой Оттани?

Лабораторная работа 10

Испытание на усталость стальных образцов с надрезом

10.l. Цель работы: знакомство о требованиями ГОСТа на усталостные испытания; изучение прин­ципа работы усталостной машины МУИ-6000; изучение методики испытания на усталость и методики обработки экспериментальных данных.

10.2. Теоретическая часть

Усталостное разрушение металлов является специфическим разрушени­ем и обладает рядом особенностей:

- происходит в условиях циклических нагрузок, повторяющихся мно­гократно;

- происходит без внешних признаков пластической деформации;

- начинается с поверхности;

- возможно при величинах напряжений значительно меньших, чем значения статического предела прочности;

- имеет характерный излом, включающий 2 зоны;

Чувствительно к концентратору напряжений и сопротивление усталостному разрушению в сильной мере зависит от цикла нагружения. В зависимости от величины и знака напряжений различа­ют следующие циклы нагружения (рисунок 10.1):

- симметричный знакопеременный цикл нагружения;

- несимметричный знакопеременный цикл нагружения;

- от нулевой положительный;

- от нулевой отрицательный.

Самым жестким циклом нагружения является симметричный знакопере­менный цикл нагружения. Каждый цикл нагружения характеризуется максимальным и минимальным напряжением, средней величиной напряжений

(10.1.)

и амплитудой нагружения

(10.2.)

и коэффициентом асимметричности

(10.3.)

а- симметричный знакопеременный;

б- от нулевой положительный;

с- несимметричный знакопеременный;

d- от нулевой отрицательный.

Рисунок 10.1. Циклы нагружения при испытании на усталость:

1-материалов с физическим пределом выносливости;

2 -материалов, не имеющих физического предела выносливости.

Рисунок 10.2. Диаграмма усталости

Испытание на усталость является стандартным видом испытания. ГОСТ 2860-65 регламентирует условия испытания на усталость гладких и надрезанных образцов.

Основными требованиями ГОСТа являются:

1. Для построения кривой усталости и определения предела усталос­ти испытывают не менее 10 образцов, при этом каждый образец испытывают на одном уровне напряжений до разрушения или до базового числа циклов нагружения.

2. База испытания для определения предела усталости должна быть не ниже:

а) 10⁶ циклов для сталей;

б) 100*10⁶ циклов для легких и других цветных сплавов;

3. Образцы изготавливаются по второму классу точности.

4. Точность измерения образцов должна быть не ниже,

5. Установка и закрепление образцов не должны вызывать дополнительных напряжений от биения и несоосности образцов и захватов.

6. На уровне предела усталости необходимо испытывать минимум 2 об­разца.

7. Кривые усталости строятся в координатах σ – M.

Если кривая усталости выходит на горизонталь, то величина напряжения, соответствующая горизонтальному участку, определяет физический предел усталости, рис.10.2. (кривая I). Если на кривой нет горизонтального участка, то предел усталости определяется по базовому числу циклов на­гружения для данного сплава (кривая 2),

10.2. Порядок проведения работы

10.2.1. Произвести замеры трех образцов с надрезом в соответствии с ГОСТом и рисунками.

10.2.2. Рассчитать величины нагрузок из расчета прикладываемых напряже­ний 18, 20 и 22 кгс/мм по формуле:

σ = , (10.4.)

где Р - половина нагрузки машины;

σ_max - задавае­мый уровень напряжений;

d - диаметр образца;

ℓ- рас­стояние от точки опоры до точки приложения силы (ℓ= 100мм).

10.2.3. Закрепить образцы в цангах и проверить вручную величину биения. Величина биения не должна превышать 0,1мм. Величину биения проверяют с помощью индикатора.

10.2.4. Включить машину и нагрузить образец.

10.2.5. Испытание проводить до разрушения образца.

10.2.6. После разрушения снять показания счетчика цикла.

10.2.7. Построить график в координатах.

10.2.8. По кривой усталости определить предел усталости.

10.2.9. Зарисовать изломы.

10.4. Требования к отчету

10.4.1. Изложить характерные особенности усталостного разрушения.

10.4.2. Дать характеристики циклов нагружения.

10.4.3. Результаты испытания.

10.4.4. Сделать вывод.

10.3. Вопросы для подготовки:

1. В чем различия усталостных испытаний от испытаний на растяже­ние и кручение?

2. Почему усталостное разрушение относится к опасным видам разру­шения?

3. Что такое физический предел усталости:

4. Какой из циклов нагружения является самым жестким?

5. Как определяется предел усталости: для металлов, у которых на кривой усталости нет горизонтального участка?

6. Что такое коэффициент асимметричности нагружения?

7. Где зарождается трещина при усталостном разрушении?

8. Назовите характерные особенности усталостного излома.

9. Почему усталостное разрушение чувствительно к концентратору

напряжений?

10.Как определяется амплитуда нагружения?

Литература

Основная:

1. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1978. - 464 с.

2. Мозберг.Р.К. Материаловедение. - Таллин: Валгус, 1976. - 302 с.

3. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. - М.: Металлургия,

1983. - 296 с.

4. Бернштейн М.Л., Займовский А. Структура и механические свойства металлов. - А.: Металлургия, 1970. - 560 с.5. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов. - М.: Металлур­гия, 1983. - 287 с

Дополнительная:

6. ГОСТ 9012-59. Методы испытания измерения твердости по Бринеллю.

7. ГОСТ 9013-59. Методы испытания измерения твердости по Роквеллу.

8. ГОСТ 2860-65. Металлы. Методы механических испытаний. Введ. 01.01.67.

Дата добавления: 2014-11-16