Порядок выполнения и обработка результатов

Инструкция по выполнению задания

1. Изучить методические указания по выполнению лабораторной работы

2. Ознакомиться с видеоматериалом о проведении испытания на растяжение.

Для просмотра осуществить переход по ссылке:

https://www.youtube.com/watch?v=1dPNbX-KW3o&feature=emb_rel_pause

3. Выполнить отчет по лабораторной работе. В отчете запишите цель работы. Выполните эскиз образца до испытания. Протокол испытаний заполните данными, полученными в ходе проведения испытания. На диаграмме растяжения отметьте основные характерные точки и соответствующие им характеристики материала. Определите основные характеристики пластичности материала образца. Выполните контрольное задание и ответьте на вопросы.

Отчет по лабораторной работе прислать для проверки на электронную почту baranovang1978.baranova@yandex.ru

Лабораторная работа №2

«Испытание образца из малоуглеродистой стали на растяжение»

Цель работы - изучить поведение материала при растяжении до разрушения; получить диаграмму растяжения и установить основные механические характеристики материала образца.

Оборудование:

· испытательная разрывная машина;

· измерительный инструмент (штангенциркуль, масштабная линейка);

· калькулятор.

Методические указания:

Испытание на растяжение является наиболее распространенным видом испытания материалов, так как при нем наиболее ярко выявляются характеристики прочности и пластичности материалов. При определении качества материала, выпускаемого металлургической промышленностью, одним из основных видов испытания также принято испытание на растяжение.

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

предел пропорциональности - наибольшее напряжение, для которого справедлив закон Гука;

предел упругости - наибольшее напряжение, при котором в образце не возникает остаточных деформаций;

предел текучести - напряжение, при котором происходит рост пластической деформации без заметного увеличения нагрузки;

предел прочности— наибольшее условное напряжение, которое определяется делением максимальной нагрузки, выдержанной образцом до разрушения, на первоначальную площадь его поперечного сечения;

Пластические свойства материалов оцениваются двумя характеристиками:

относительное остаточное удлинение при разрыве — величина, характеризующая пластичность материала. Она определяется отношением остаточного удлинения образца к его первоначальной длине;

относительное остаточное сужение — величина, также характеризующая пластичность материала. Она определяется отношением изменения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к первоначальной площади поперечного сечения.

Результаты испытания образца на растяжении наиболее наглядно можно представить диаграммой, выражающей зависимость удлинения от нагрузки.

Диаграмма растяжения образца позволяет оценить поведение материала образца в упругой и упруго-пластической стадиях деформирования, а так же определить механические характеристики материала. Диаграмма растяжения даёт возможность определить пределы текучести, прочности и относительное удлинение. Эти характеристики имеют большое значение как при выборе материала для элементов конструкции, так и при расчёте их на прочность.

При испытании на растяжение можно также, выявить влияние наклепа на изменение механических свойств материала, Пределы пропорциональности и упругости по диаграмме растяжения не определяют, так как для этого требуются более точные измерения.

Результаты испытаний на растяжение зависят не только от свойств материала, но и от формы и размеров испытуемых образцов, а также от условий их нагружения. Для получения сравнимых результатов испытанию на растяжение подвергают образцы, форма, размеры и условия нагружения которых определяются ГОСТ 1497-61.

Форма и размеры образцов.

Рис. 2.1

На рис. 2.1 показан стандартный металлический образец, предназначенный для испытания на растяжение. Образцы диаметром 20 мм называют нормальными, а образцы с меньшими (иногда большими) диаметрами или некруглого поперечного сечения пропорциональными. Расчетная длина l_о на образце отмечается рисками.

Машины для испытания.

При испытании на растяжение образец должен быть закреплен в захватах машины таким образом, чтобы не возникали перекосы и прилагаемая нагрузка действовала по продольной оси образца.

Затем образец подвергается принудительному удлинению путем перемещения одного из захватов машины. Перемещение захвата производится плавно и непрерывно небольшой скоростью (не более 20мм/мин). При несоблюдении этих условий результаты испытания окажутся неверными.

Для проведения испытаний на растяжение можно использовать универсальную испытательную машину УММ-5, испытательную машину Р-5, пресс Гагарина, испытательные машины ИМ-4Р, ИМ-12А или ИМ-4А, а

Рис. 2.2 также универсальную гидравлическую машину УММ-20 или другие испытательные машины с механическим или гидравлическим приводом, имеющие диаграммный аппарат для регистрации результатов испытаний.

Порядок выполнения и обработка результатов

Образец, устанавливаемый в захватах машины, после включения насоса, создающего давление в рабочем цилиндре, будет испытывать деформацию растяжения. В измерительном блоке машины есть шкала с рабочей стрелкой, по которой мы наблюдаем рост передаваемого усилия F.

Зависимость удлинения рабочей части образца от действия растягивающей силы во время испытания отображается на миллиметровке диаграммного аппарата в осях F-Δl (рис. 2.3). В начале нагружения деформации линейно зависят от сил, потому участок I диаграммы называют участком пропорциональности.

После точки В начинается так называемый участок текучести II. На этой стадии стрелка силоизмерителя как бы спотыкается, приостанавливается, от точки В на диаграмме вычерчивается либо прямая, параллельная горизонтальной оси, либо слегка извилистая линия — деформации растут без увеличения нагрузки. Происходит перестройка структуры материала, устраняются нерегулярности в атомных решетках.

Далее самописец рисует участок самоупрочнения III. При дальнейшем увеличении нагрузки в образце происходят необратимые, большие деформации, в основном концентрирующиеся в зоне с макронарушениями в структуре – там образуется местное сужение — «шейка».

На участке IV фиксируется максимальная нагрузка, затем идет снижение усилия, ибо в зоне «шейки» сечение резко уменьшается, образец разрывается.

При нагружении на участке I в образце возникают только упругие деформации, при дальнейшем нагружении появляются и пластические — остаточные деформации.

Если в стадии самоупрочнения начать разгружать образец (например, от т. С), то самописец будет вычерчивать прямую СО₁. На диаграмме фиксируются как упругие деформации Δl_у (О₁О₂), так и остаточные Δl_ост (ОО₁). Теперь образец будет обладать иными характеристиками.

Так, при новом нагружении этого образца будет вычерчиваться диаграмма О₁CDЕ, и практически это будет уже другой материал. Эту операцию, называемую наклеп, широко используют, например, в арматурных цехах для улучшения свойств проволоки или арматурных стержней.

Диаграмма растяжения (рис. 2.3) характеризует поведение конкретного образца, но отнюдь не обобщенные свойства материала. Для получения характеристик материала строится условная диаграмма напряжений, на которой откладываются относительные величины – напряжения σ=F/A₀ и относительные деформации ε=Δl/l₀ (рис. 2.4), где А₀, l₀ – начальные параметры образца.

Рис. 2.3 Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали

Условная диаграмма напряжений при растяжении позволяет определить следующие характеристики материала (рис. 2.4):

Рис. 2.4. Условная диаграмма напряжений при растяжении

σ_пц – предел пропорциональности – напряжение, превышение которого приводит к отклонению от закона Гука. После наклепа σ_пц может быть увеличен на 50-80%;

σ_у – предел упругости – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05%. Напряжение σ_у очень близко к σ_пц и обнаруживается при более тонких испытаниях. В данной работе σ_у не устанавливается;

σ_т – предел текучести – напряжение, при котором происходит рост деформаций при постоянной нагрузке.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с устройством машины, на которой будут проводиться испытания.

2. Измерить диаметр и длину образца до испытаний.

3. Закрепить образец в захватах машины.

4. Проверить работу диаграммного аппарата, для чего провернуть барабан вхолостую и получить нулевую линию.

5. Включить электродвигатель испытательной машины и наблюдать за процессом растяжения образца.

6. После разрушения образца выключить электродвигатель и вынуть из захватов машины обе части образца.

7. Измерить разрушенный образец (диаметр шейки dmin и конечную длину рабочей части l). Для оценки конечной длины рабочей части следует соединить части разрушенного образца и измерить расстояние между его головками.

8. Обработать результаты испытания.

9. По результатам обработки и расчетов построить диаграмму растяжения материала. Наметить на диаграмме пять точек: точка 1 соответствует условному пределу пропорциональности; точка 2 соответствует пределу текучести (физическому или условному); точка 3соответствует концу площадки текучести; точка 4 соответствует максимальной силе Fmax ; точка 5 соответствует разрыву образца.

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 101; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!