2184

чего происходит перемещение в вертикальном направлении подвижной траверсы и соответственно нагружение испытываемого образца 3.

Рис. 1.3

В силоизмерительном блоке расположен торсионный силоизмеритель с тремя диапазонами измерения нагрузок

(0...40 кН; 0...100 кН; 0...200кН).

Диаграммный аппарат барабанного типа служит для записи диаграммы в координатах “нагрузка” (вдоль образующей барабана) – “абсолютное удлинение” (в окружном направлении). Масштаб нагрузки соответственно указанным диапазонам измерения нагрузки равен (0,125 кН/мм; 0,312 кН/мм; 0,625 кН/мм). Масштабы деформаций равны 5:1, 50:1.

10

1.5. Машина КМ-50 для испытаний на кручение

Машина КМ-50 создает скручивающий момент величиной до 500 Нм, передаваемый на образец, и служит для испытаний на кручение образцов различного поперечного сечения. Схема машины представлена на рис. 1.4.

Рис. 1.4

11

При испытании на кручение определяют угол закручивания образца в зависимости от величины крутящего момента.

Испытываемый образец закрепляют в захватах (1) и (2). При установке образца нижний захват можно вручную перемещать вверх или вниз с помощью маховика (6). Правильное центрирование образца осуществляется в центровых гнездах захватов.

Вращение нижнего захвата производят вручную рукояткой (4) или электродвигателем. Верхний захват (1) связан через кинематическую цепь с силоизмерительным устройством и циферблатом.

На маятнике (3) установлены три груза, уравновешивающие скручивающие моменты, соответственно 500 Нм, 200 Нм, 100 Нм. Соответственно на циферблате имеется три шкалы силоизмерительного устройства. Если на маятнике находится три груза, то величина крутящего момента отсчитывается по внутренней шкале, при двух грузах - по средней, при одном, самом малом грузе, - по наружной шкале.

1.6. Маятниковый копер МК-30

Для испытания образцов на ударный изгиб согласно ГОСТ 9454-78 применяют маятниковые копры с максимальной энергией удара маятника не более 294,0 (30) Дж (кГм). Допускается применять копры с меньшей максимальной энергией удара маятника. Максимальная энергия удара маятника должна быть такой, чтобы значение работы удара составляло не менее 10 % от максимальной энергии удара применяемого маятника. Скорость движения маятника в момент удара должна быть 5 0,5м/с. При работе на маятниковых копрах необходимо соблюдать требования безопасности: а) необходимо оградить траекторию движения маятника копра; б) сделать ограждение для разлетающихся осколков образца. Маятниковый копер МК-30 с максимальной энергией удара маятника

12

294 (30) Дж (кГм), схема которого приведена на рис. 1.5, состоит из чугунной станины (1) с двумя вертикальными стойками (2). В верхней части этих стоек на горизонтальной оси подвешен тяжелый маятник (3). Он представляет собой диск с вырезом. На этой же оси подвешена подъемная рама (4), которую можно установить на любой высоте с помощью собачки храпового колеса. Маятник крепится к подъемной раме и удерживается защелкой (6). В начале испытания подъемную раму вместе с маятником вручную поднимают в верхнее исходное положение. Образец из испытываемого материала устанавливают на закаленные опоры (5), смонтированные на станине. Основные размеры опор и ножа маятника согласно ГОСТ 9454-78 приведены на рис. 1.6. Остановка маятника при обратном холостом ходе производится ременным тормозом.

Рис.1.5

13

Рис. 1.6

1.7. Тензометр рычажный TP-1

Тензометр служит для измерения малых линейных деформаций. Схема тензометра показана на рис. 1.7.

Опорные ножи тензометра прижимаются к образцу 1 с помощью струбцинки. Один из ножей тензометра (подвижный) изготовлен в виде ромбика, одно ребро которого прижимается к образцу, а другое - к рамке тензометра (2). Ромбик жестко связан с рычагом, который, в свою очередь, связан со стрелкой (3). Расстояние l между ножами называется базой тензометра (обычно 20 мм, но с помощью специальных приспособлений база может быть увеличена на 100 мм). Перемещение стрелки по шкале (4) пропорционально изменению расстояния между ножами, но значительно больше его в зависимости от соотношения рычагов (5) и (6).

Шкала (4) тензометра градуирована в миллиметрах. Коэффициент увеличения тензометра зависит от размеров плеч рычагов.

14

6

2

Рис. 1.7

15

2. МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Лабораторная работа № 1

ИСПЫТАНИЕ МЕТАЛЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Цель работы:

1)провести испытание малоуглеродистой стали на одноосное статическое растяжение и определить характеристики прочности и пластичности испытанной стали;

2)построить условную диаграмму растяжения для испытанной стали;

3)определить величину допускаемого напряжения для ис-

пытанной стали, приняв коэффициент запаса прочности n = 1,5.

Испытания на одноосное статическое растяжение – наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических свойств металлов и сплавов. Объясняется это тем, что они дают наиболее полную информацию о механических свойствах испытуемого материала [1].

Результаты испытаний на растяжение зависят не только от свойств материала, но и от формы и размеров испытуемых образцов, а также от условий их нагружения. Для получения сравнимых результатов условия испытаний стандартизированы. Испытания на растяжение при комнатной температуре регламентирует ГОСТ 1497-84[4]. В нем даны определения характеристик, устанавливаемых при испытании, определены форма и соотношение размеров стандартных образцов, требования к испытательному оборудованию, а также методика проведения испытаний и обработки результатов.

Для испытаний на растяжение используют образцы с рабочей частью в виде цилиндра (цилиндрические образцы) или стержня с прямоугольным сечением (плоские образцы). На рис 2.1 показан стандартный цилиндрический образец. Он имеет по концам массивные головки, предназначенные для передачи растягивающего усилия на рабочую часть с начальным диаметром d0 и начальной длиной ℓ.

16

Поскольку вблизи головок распределение напряжений зависит от характера приложения нагрузки и не является равномерным по сечению, все измерения проводятся на расчетной длине ℓ0, несколько меньшей рабочей длины ℓ.

Для испытаний на растяжение, согласно ГОСТ 1497-84, применяются образцы с начальной расчетной длиной

применение первых предпочтительнее.

Для цилиндрических образцов в качестве основных при-

пытываемых образцов должна составлять: для цилиндриче-

ских образцов – не менее 0 d0 ; для плоских образцов – не

плоского образца.

Разметка начальной расчетной длины осуществляется неглубокими кернами или рисками.

Для проведения испытаний на растяжение используют разрывные и универсальные испытательные машины всех систем при условии соответствия их требованиям ГОСТ 185-84. Эти машины должны обеспечивать надежность центрирования образца в захватах и плавность нагружения при скорости перемещения подвижного захвата не более 20 мм/мин. Кроме того, машины должны быть снабжены диаграммным аппаратом, позволяющим в автоматическом режиме записать диа-

18

грамму растяжения, то есть зависимость между абсолютным удлинением образца и вызвавшим его растягивающим усилием Р. На рис.2.2 приведены диаграммы растяжения, характерные для различных металлов:

а) для хрупких металлов; б) для большинства пластичных металлов;

в) для некоторых пластичных металлов, таких как малоуглеродистая сталь.

По результатам испытания на растяжение определяют две группы характеристик материала – это характеристики прочности и характеристики пластичности.

Характеристики прочности

Их определяют с помощью диаграммы растяжения (рис. 2.3) и к ним относят: предел пропорциональности иц ;

предел текучести Т ; предел прочности (временное сопро-

тивление) в ; истинное сопротивление разрыву к .

Предел пропорциональности иц - наибольшее напряже-

ние, до которого сохраняется линейная зависимость между напряжением и деформацией, т.е. до которого справедлив закон Гука. На практике значение предела пропорциональности

Pпц

(2.1)

F0

определяют по усилию Pпц (ордината точки А на диаграмме

(см. рис.2.3)) в точке диаграммы, для которой тангенс угла, образованного касательной к кривой «P » с осью нагрузок, увеличивается на 50% от своего значения на упругом участке. Приближенно величину Pпц можно определить как

ординату точки А (см. рис. 2.3), в которой начинается отклонение диаграммы растяжения от прямолинейного участка ОА

[2].

19