Испытательная машина
Ударные испытания на изгиб проводятся на маятниковых копрах, например, ДМИ-15 модели МК-30 (Рисунок 2) с переменным запасом энергии в пределах от 10 до 300 Н•м.
Рисунок 2 - Схема маятникова копра. |
Основанием копра служат две стойки 1, между которыми находится маятник 2, который с помощью шарикоподшипников и горизонтальной оси подвешен к стойкам. На той же оси (на рис.2.24 она не показана) размещена подъёмная рама 3. Перед испытанием подъемная рама 3 поднимается и закрепляется при помощи собачки 4 храпового механизма. Далее маятник поднимают на определенную высоту Н0 (рис.2.25) и фиксируют его на раме защёлкой 5 в положении «зарядка». В этом положении маятник обладает некоторым запасом энергии U0. Если отпустить защёлку, маятник после падения под действием силы тяжести разрушит установленный на опорах образец. Остановка копра после разрушения образца осуществляется верёвочным тормозом. К маятнику прикреплена верёвка 10, перекинутая через блоки 11 и натянутая грузом 12. |
Когда, взлетев после разрушения образца, маятник вновь начнёт падать, тормоз остановит его, используя силу трения между верёвкой и блоками станины.
Маятник, обладая оставшимся запасом энергии U1, может подняться на какую-то высоту Н1 по другую сторону стоек. Если пренебречь небольшой потерей энергии на трение в подшипниках, то работу, затраченную на излом образца, можно определить из выражения W = U0 – U1.
Разность энергий
U0 – U1 = Q(H0 – H1), (1)
где Q – вес маятника.
Из Рисунок 2 следует:
;
(2)
,
(3)
где R- длина маятника, т.е. расстояние от оси вращения до центра его тяжести;
α – угол зарядки маятника;
β – угол взлета маятника после удара.
Рисунок 3 - Схема измерений. |
Обычно произведение QR выбивается на диске маятника, и, зная углы α и β, легко подсчитать работу, затраченную на излом образца. Маятниковый копер ДМИ-15 снабжён специальным измерительным устройством, которое позволяет во время опыта непосредственно зафиксировать эту работу. Измерительное устройство (Рисунок 1) состоит из двух горизонтально расположенных планок, одна из которых – 7 – соединена со шкалой 8, а другая – с указателем 9, перемещающимся вдоль шкалы. |
При отвесном положении маятника обе планки находятся на одном уровне, а специально укреплённый на оси маятника ролик 6 находится между ними. |
|
При подъёме в положение “зарядка” ролик приподнимает планку 7 и связанную с ней шкалу 8. Так как ролик жёстко связан с маятником, то перемещение шкалы будет пропорционально высоте подъёма центра тяжести маятника, т.е. запасу энергии мятника перед падением. После подъема планку с указателем 9, свободно перемещающуюся вдоль шкалы 8, опускают в нижнее положение. При рабочем падении маятника шкала будет удерживаться специальным контргрузом (на рис.2.24 не показан). При взлете маятника после удара ролик возвратится к левой планке и, поднимаясь вместе с маятником, будет приподнимать эту планку с указателем 9 вверх по шкале 8. Высота этого подъёма, так же, как и перемещение шкалы 8 при «зарядке», будет пропорциональна высоте подъёма центра тяжести маятника, т.е. запасу энергии после удара. Так как шкала 11 проградуирована в кГ·м, то указатель на шкале даст значение работы, затраченной на излом образца.
Порядок проведения опыта
Перед началом испытаний проверяют правильность работы измерительного приспособления копра. Для этого копер испытывается при свободном полёте маятника. При этом указатель измерительного устройства должен указывать на “нуль” с точностью до 1 Н·м.
Фиксируют маятник в положении «зарядка». Высоту подъёма желательно для уменьшения абсолютной погрешности испытания избрать такой, чтобы маятник обладал энергией, близкой к той, которая необходима для разрушения образца.
Произведя измерение образца штангенциркулем и убедившись в том, что он соответствует требованиям ГОСТа, устанавливают его на две опоры копра так, чтобы нож маятника приходился строго против надреза с противоположной стороны, а образец плотно, без зазоров, прилегал к опорам копра. Расстояние между опорами для основного стандартного образца должно быть 40 мм. Затем, опускают защёлку, и, срывая маятник с подъемной рамы прикрепленным к нему стальным тросиком, дёрнув за присоединённую к тросику ручку (на Рисунок 1 они не показаны), производят удар по образцу.
После остановки маятника канатным тормозом, отсчитывают работу, затраченную на излом образца.
Ударную вязкость данной стали определяют не менее чем на трёх образцах (в технических условиях может быть оговорено и другое число образцов).
Рисунок 4 - Маятниковый копер JB-300. |
Маятниковый копер JB-W300 предназначен для измерения энергии разрушения образцов при испытаниях на двухопорный ударный изгиб и применяется в лабораторной практике для исследования механических свойств металлов и сплавов в различных отраслях промышленности. Принцип действия копра основан на измерении количества энергии, затраченной на разрушение образца единичным ударным нагружением. Количество энергии определяется как разность между значениями потенциальной энергии маятника копра до удара, и после разрушения образца. |