4 Динамічні випробування матеріалів

При експлуатації різноманітні деталі і конструкції часто піддаються ударним навантаженням (переїзд автомобіля через вибоїну на дорозі, посадка літака, кування або штампування на молотах тощо). Для оцінки здатності металевих виробів сприймати ударні навантаження використовують ударні випробування, які також виявляють схильність металів до крихкого руйнування. Це найбільш небезпечний вид руйнування, що катастрофічне швидко розвивається під дією порівняно невеликих напруг.

4.1 Вимірювання ударної в'язкості.

Найбільш поширеним динамічним випробуванням є випробування на ударне згинання (ударну в'язкість). Ударна в'язкість матеріалу - це кількість енергії (роботи), що витрачається на руйнування зразка при ударних навантаженнях. Основним зразком за ГОСТ 9454-78 є стержень квадратного перерізу 10 Х 10 мм і довжиною 55 мм з надрізом (концентратором) посередині, який робиться шліфувальним кругом товщиною 2 мм і радіусом заокруглення 1 мм рис. 10, а).

Випробування проводяться на спеціальних приладах - маятникових копрах із змінним запасом енергії, гранична величина якої не перевищує 30 Дж (294 кГм). Схема випробування приведена на рис.10, б. Зразок кладуть горизонтально в спеціальний шаблон, що забезпечує положення надрізу якраз посередині прольоту між опорами. Удар наносять з протилежного від надрізу боку. Маятник копра закріплюється у вихідному верхньому положенні. По шкалі фіксується кут підйому маятника .

Рисунок 10 - Схема випробування на ударну в’язкість

а – зразок для випробування;

б – схема маятникового копра

Після звільнення маятника він вільно падає під власною вагою, ударяє по зразку, згинає та руйнує його, піднімаючись відносно вертикальної осі на кут . Цей кут тим менший, чим більша робота К, що витрачається маятником на деформацію та руйнування зразка:

K = Q (H – h),

де Q - вага маятника;

H - висота встановлення маятника;

h - висота підйому маятника після удару.

Якщо довжина маятника L, то h = L(1 – cos), Н = L(1 – cos) і робота руйнування буде

K = Q L (cos  – cos ).

За цією формулою можна розрахувати роботу К, вимірявши кути  і  та знаючи величини Q і L, які для кожного копра постійні. (В лабораторному копрі шкала проградуйована в одиницях роботи кГм).

Знаючи повну роботу деформації і руйнування К, можна розрахувати ударну в'язкість КС:

KC = K / F,

де F - площа поперечного перерізу зразка в місці надрізу до випробування. Стандартна одиниця вимірювання ударної в'язкості - Дж/м² або кГм/см².

5 Лабораторне завдання та порядок його виконання

5.1 Дано три зразки із сталей невідомих марок (один із зразків із сталі 45). Визначити твердість за Брінеллем кожного зразка і за графіком (рис. 5) знайти марку сталі.

5.2 Визначити коефіцієнт оброблюваності різанням кожного з трьох заданих зразків.

5.3 Визначити ударну в'язкість сталі, з якої виготовлено зразок 10 х 10 х 55 мм і також знайти марку цієї сталі.

5.4 Дані вимірювань та розрахунків занести в таблицю 6.

Таблиця 6 – Результати вимірювань і випробувань

Номер зразка	Марка сталі рис. 5	Механічні властивості				Кріз
		НВ			КС
1
2