§ 8. Ударные испытания
При эксплуатации многие детали машин испытывают динамические (ударные) нагрузка, Для определения поведения металла при ударах проводят ударные испытания.
Наиболее распространенным видом испытания является испытание на ударный изгиб. Испытание заключается в том, что образец определенного размера с надрезом доводится до разрушения ударом.
Маятник 1 массой G поднимается на высоту Н1 (угол α) и опускается (рис. 13). На пути падения маятника устанавливают образец 2. Падая, маятник его разбивает и поднимается на высоту Н1 (угол β). Высота Н2 меньше Н1, так как часть энергии маятника ушла на разрушение образца. Работа Ан, затраченная на разрушение образца, будет равна: Ан=GН1- GН2 = G(Н1- Н2). Ударная вязкость ан (Дж/м2 (кгс × м/см2) образца отношение работы Ан, за траченной на разрушение стандартного образца к площади его поперечного сечения F в месте надреза: ан=Ан/F.
Рис. 13. Схема испытания на ударный изгиб.
Для определения ударной вязкости в соответствии с ГОСТ применяют надрезанные посередине длины образцы различных типов, отличающиеся площадью поперечного сечения, глубиной и формой надреза.
От качества выполнения надреза зависит правильность испытания, поэтому надрез образцов выполняется особенно тщательно (сверлением, фрезерованием или проточкой шлифовальным кругом). Риски в надрезе не должны быть видны невооруженным глазом. Надрез наносится на образец так, чтобы его ось была перпендикулярна оси образца. У образцов, вырезанных из листов, полос и фасонного проката, надрез должен быть перпендикулярен поверхности проката.
Рис. 14. Маятниковый копер.
Испытания на ударный изгиб проводят на специальной машине - маятниковом копре (рис. 14), Образец 8 устанавливают на двух опорах 9 надрезом внутрь станины 7. Маятник 6 с ножом 5 поднимают на определенную высоту (угол) и закрепляют защелкой 4. Отпущенный маятник, разбивая образец, поднимается, и стрелка 3 шкалы 2 показывает угол его взлета. Останавливают маятник ремнем 10, натягивая его рукояткой 1. По таблице определяют величину работы удара Ан, затраченной на излом образца. На некоторых типах копров работа Ан определяется по дисковому указателю.
Контрольные вопросы
1. Какие свойства металла определяют при испытании на растяжение?
2. Что характеризуют предел пропорциональности и предел текучести (физический и условный)?
3. Что характеризует временное сопротивление?
4. Что такое истинное сопротивление разрыву?
5. Что такое относительное удлинение и относительное сужение и как их вычисляют?
6. Как проводится испытание на растяжение?
7. В чем заключается испытание на ударный изгиб?
8. В чем заключается испытание на твердость?
9. Как проводят измерение твердости по Бринеллю?
10. Как проводят измерение твердости по Роквеллу?
11. Как проводят измерение твердости по Виккерсу?
12. Как производят измерение твердости методом ударного отпечатка?
Глава III анализ макроструктуры металлов и сплавов
§ 9. Отбор и подготовка образцов для анализа
Применение анализа макроструктуры. Анализ макроструктуры применяют при проведении многих исследований и при контроле готовой продукции. С помощью анализа можно выявить дефекты, зависящие от условий плавки, разливки и кристаллизации металла: дендритное строение и направленную кристаллизацию, местонахождение, форму и размер усадочной раковины, усадочной рыхлости, трещин, неметаллических включений, пористость.
При контроле и исследовании катаного и кованого металла макроанализ позволяет оценить степень и направленность волокнистости, полосчатости структуры.
При контроле и исследовании металлов после термической или химико-термической обработки с помощью макроанализа можно ориентировочно оценить толщину поверхностного слоя, структура которого отличается от структуры основного металла, выявить трещины и т. д.
Для правильного определения и оценки многих характерных видов дефектов в ГОСТ 10243-75 даны стандартные шкалы. Макроструктуру металла сравнивают с эталонами шкал макроструктуры. Место и направление вырезки образцов из изделия и их число зависят от целей макроанализа. Для контроля металла слитков, отливок, катаных и кованых заготовок образцы (пробы) вырезают в направлении, перпендикулярном продольной оси. Эти образцы называют темплетами. При изучении строения слитка при макроанализе сварных швов образцы макро шлифов вырезают и в продольном направлении (параллельно продольной оси).
Существует несколько общих правил отбора проб. Пробы отбираются из более загрязненной части слитка. Например, при разливке сверху анализу подвергают металл первого и последнего слитка.
При вырезке темплета расстояние от края заготовки должно быть не менее одного ее диаметра или стороны. Длина пробы должна быть не менее четырех диаметров (сторон) заготовки: темплет вырезают из середины пробы.
Пробы и темплеты вырезаются пилами или автогеном. Иногда после прокатки или ковки пробы отрезают в горячем состоянии. Условия резки (нагрев от автогена, смятие от пресса или пилы) не должны сказываться на состоянии поверхности контролируемого сечения.
Контролируемую поверхность темплетов торцуют, строгают и шлифуют. Готовая поверхность должна быть ровной, гладкой, без наклепа и прижога.
Если контролируемая сталь наклепывается при обработке или заготовка имеет очень высокую твердость, то чтобы избежать этого, пробы можно подвергнуть термической обработке (нормализации отжигу, отпуску и др.).