Тема: Испытание на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Время выполнения работы – 6 часов

Цель: 1) изучение поведения стального образца при растяжении до разрушения;

2) получение диаграммы растяжения и установление ос­новных механических

характеристик прочности и плас­тичности.

Общие положения

Испытание на растяжение является наиболее распространен­ным видом испытания материалов, так как при нем наиболее яр­ко выявляются характеристики прочности и пластичности мате­риалов.

Методы испытаний на растяжение черных и цветных метал­лов и изделий из них регламентируются ГОСТом 1497-84.

При статических испытаниях на растяжение определяются следующие основные механические характеристики материалов:

предел пропорциональности – σ _пц ;

предел упругости – σ _у ;

предел текучести физический — σ _т ;

временное сопротивление – σ _в ;

отно­сительное удлинение после разрыва – ε ;

относительное сужение поперечного сечения после разрыва – ψ ;

истинный предел про­чности – σ _ист ;

удельная работа, затраченная на разрыв – а .

Испытание на растяжение является одним из основных видов механических испытаний, позволяющих определять указанные выше характеристики материалов. Производятся аналогичные испыта­ния и для других видов деформирования. Такое испытание заклю­чается в статическом растяжении образца вплоть до его разру­шения. Статическим называют нагружение, при котором усилие к испытываемому образцу прикладывается медленно, с постепенным непрерывным нарастанием, без толчков и ударов.

Эксперименты произ­водятся на образцах из различных материалов при температуре окружающей среды.             

Для сравнимости механических характеристик, получаемых при испытаниях, используются специальные образцы, форма и размеры которых предусмотрены ГОСТом.

Образец должен обладать такой формой, чтобы в пределах оп­ределенной части его объема во время испытания осуществлялось линейное напряженное состояние (центральное растяжение). Эта часть образца носит название рабочей части. Она представляет собой стержень прямоугольного или чаще круглого постоянного поперечного сечения с прямой осью. Силы, растягивающие образец, прикладываются в центре тяжес­ти двух концевых сечений рабочей его части по одной прямой. Это обеспечивается симметричной формой головок образца, встав­ляемых в зажимы испытательных машин.

Обеспечение линейного на­пряженного состояния дает возможность пользоваться для подсче­та напряжений простейшей формулой.

Образцы для испытаний на растяжение

Размеры и типы образцов установлены ГОСТом 1497-84, а правила отбора образцов установлены ГОСТом 7564-73. Для испытаний применяют цилиндрические образцы диаметром d ₀ от 3 мм и более (рис. 1,а) или плоские толщиной а ₀ от 0,5 мм и более (рис. 1,б), с на­чальной расчетной длиной для цилиндрических образцов l ₀ = 5 d ₀ (короткие образцы), l ₀ = 10 d ₀ (длинные).

 

Рис. 1. Образцы для испытания на растяжение по ГОСТ 1497-84:

а) цилиндрический; б) плоский.

Для плоских длинных образцов l ₀ = 11,3 √ А₀, для плоских коротких образцов l ₀ = 5,65 √ А_0,

где А₀ — первоначальная площадь поперечного сечения образца.

Применение коротких образцов предпочтительнее.

Подготовка образцов к испытанию

Размеры поперечного сечения образца измеряют с погрешно­стью до 0,01 мм, рабочую длину образца l с погрешностью до 0,1 мм. На рабочей длине образца с помощью делительной ма­шины ДМ наносят риски, таким образом, отмечая начальную расчетную длину l ₀.

Измерение поперечных размеров образца проводят в трех местах: в средней части и на границах рабочей длины образца. По наименьшему из полученных результатов измерений определяют начальную площадь А₀ в его рабочей части с отклонением не бо­лее 0,01 мм².

Испытательные машины

Испытания на растяжение осуществляется на серийно выпус­каемых испытательных машинах, которые должны соответствовать требованиям ГОCT 7855-84.

При проведении испытаний на растяжение можно исполь­зовать испытательные машины ИМ-4Р, ИМ-4А, WPM-1000 (Германия, рис. 2) или другие испытательные машины с механи­ческим или гидравлическим приводом, имеющие диаграммный аппарат для регистрации результатов испытаний. При вычерчивании диаграммы растяжения по вертикаль­ной оси откладывается нагрузка, по горизонтальной - абсолют­ное удлинение.

При испытании на растяжение записывают кривую измене­ния величины абсолютного удлинения образца в зависимости от нагрузки, действующей на образец. Диаграмма растяжения мало­углеродистой стали приведена на рис. 3.

 

Рис. 2. Разрывная машина WPM-1000 (Германия).

 

Подготовка и проведение испытаний

1. Измерить поперечные размеры образца.

2. Отметить на поверхности образца расчетную длину.

3. Проверить готовность к испытанию машины и диаграммного аппарата.

4. Установить образец в захваты испытательной машины.

5. Включить нагружающее устройство испытательной машины и, плавно нагружая образец, провести его испытание до раз­рушения. При испытании скорость перемещения подвижно­го захвата машины не должна превышать:

до предела текучести — 2 мм/мин, за пределом текучести - 10 мм/мин.

6. В процессе испытания наблюдать за поведением образца, ав­тозаписью диаграммы растяжения и внимательно следить за показаниями стрелки силоизмерительного устройства маши­ны. При проведении испытания необходимо зафиксировать:

• нагрузку F _т, соответствующую физическому пределу теку­чести (стрелка силоизмерителя на короткое время явно ос­танавливается, а на автодиаграмме появляется площадка текучести);

• максимальную нагрузку F _в соответствующую пределу проч­ности (временному сопротивлению). Максимальная нагруз­ка определяется по контрольной стрелке силоизмерителя;

• нагрузку в момент разрыва F _р, соответствующую истинно­му сопротивлению разрыву.

7. После разрушения образца выключить испытательную маши­ну, извлечь из захватов обе половины образца и снять авто­диаграмму;

8. Произвести обмер разрушенного образца. Для этого плотно сложить обе части образца так, чтобы их оси образовали пря­мую линию, и измерить штангенциркулем длину расчетной части образца после разрыва l ₁,а также минимальные разме­ры образца в месте разрыва (в шейке).

9. Определить площадь поперечного сечения в «шейке».

10. Результаты испытаний записать в соответствующие графы протокола.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: