2.7.Лабораторная работа №15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

(НА ПРИМЕРЕ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ)

2.7.1. Цель опыта: определить величину ударной вязкости стали.

2.7.2. Содержание работы

Ударная вязкость материала характеризует его способность сопротивляться динамическим (и в первую очередь – ударным) нагрузкам. Согласно ГОСТ 9454-60 ударная вязкость определяется отношением работы А_р, затраченной сечения А.

2.7.3. Испытательная машина, образцы

Стандартный образец для испытания на ударную вязкость имеет форму призматического стержня, ослабленного надрезом. Эскиз образца приведен на рис. 2.17.

Рисунок 2.17.

Испытание стандартного образца с надрезом проводится на маятниковом копре типа “МК-30 а” с максимальным запасом энергии 30 кгм.

Маятниковый копер (рисунок 2.18) состоит из станины 1 с двумя вертикальными стойками, маятника и измерительного устройства. Маятник, состоящий из стержней подвеса и молота 2, подвешен на горизонтальной оси в верхней части стоек. Молот имеет глубокий вырез на дне которого закреплен нож из закаленной стали, являющийся бойком маятника. Ось маятника свободно вращается в шарикоподшипниках. На копре смонтирована подъемная рама 3, которую можно устанавливать на различной высоте (под разными углами к горизонту). Установка

рамы на желаемой высоте осуществляется фиксацией собачек 4 на храповиках 5, закрепленных на стойках. В верхней части рамы имеется зацепка, на которой маятник удерживается собачкой 6 во взведенном положении. Для предотвращения самопроизвольного спуска маятника на подъемной раме 3 устроено предохранительное приспособление в виде поворотного запора с фиксатором, которое запирает собачку 6 при установке стрелки на поворотном диске предохранительного устройства против буквы “З” (закрыто) на подъемной раме.

Для установки образца служат две опоры 7 и два угольника 8. торможение маятника после разрушения образца обеспечивается тормозом. Измерение работы, затраченной на разрушение образца, осуществляется с помощью отсчетного механизма. Шкала 9 отсчетного механизма имеет двойной ряд делений, расположенных симметрично относительно нулевой риски. Две стрелки, левая 10 и правая 11, насажены на специальную втулку. Поводок 12, жестко сидящий на оси маятника, поочередно ведет ту или другую стрелку шкалы и останавливает их в положении0, фиксирующем угол взвода перед испытанием или угол взлета маятника после излома образца. Угол взвода пропорционален запасу потенциальной энергии маятника.

Свободно падающий маятник ударяет бойком по образцу, разрушает его и затем взлетает на некоторую высоту. Угол взлета пропорционален неизрасходованной энергии маятника. Работа, затраченная на излом образца, определяется непосредственным вычитанием показаний правой и левой стрелки. Шкала прибора градуирована в кгм. Цена деления шкалы отсчетного механизма 0,2 кгм (~ 2 Н ^. м).

2.4.7. Порядок выполнения опыта

1. с помощью штангенциркуля тщательно измерить образцы в плоскости надреза и результаты измерений занести в журнал для лабораторных работ. Эскиз образца вычертить в журнале.

2. Под наблюдением лаборанта опробовать работу копра на холостом ходу (без установки образца)

3. Поднять маятник на исходную высоту и удерживать его во взведенном положении при помощи специальной защелки. Установить образец на обе опоры так, чтобы удар ножа маятника пришелся по грани образца, противоположной надрезу. Для этого надрез располагают в сторону по направлению удара и строго по центру опор.

4. Зарисовать в журнале схему расположения образца в копре.

5. После поднятия маятника в исходное положение и установки образца на опорах, для производства удара нажимаем на рукоятку защелки, освобождая маятник от зацепления.

2.7.5. Обработка опытных данных

1.По шкале маятникова копра определить запас энергии А₁ взвода маятника и избыточный запас энергии А₂ после разрушения образца.

2. Подсчитать работу А, затраченную на излом образца как разницу между А₁ и А₂, т.е. А=А₁ – А₂. Работу разрушения записать в журнал.

3. Определить удельную ударную вязкость по формуле:

, или или ,

где F – площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

2.7.6. Контрольные вопросы

1. Что понимается под ударной вязкостью материала?

2. Чем выражается ударная вязкость?

3. На каких машинах проводится испытание по определению ударной вязкости?

4. Как определяется работа, затраченная на разрушение образца?

5. Какова размерность удельной ударной вязкости материала?