Методика визначення механічних властивостей металів та сплавів

1. Лабораторна робота № 2

Методика визначення механічних властивостей
металів та сплавів

2.

План заняття:
1. Підготовка до лабораторної роботи
2. Проведення та оформлення дослідів
3. Завдання до самостійного виконання

3.

Завдання до самостійного виконання:
1. Виконання завдань КР № 1.
2. Оформити та захистити лабораторну роботу № 2.

4.

Мета роботи:
• визначити залежність між подовженням зразка та діючою
на нього силою;
• побудувати діаграму розтягання;
• визначити характерні точки міцності та пластичності
матеріалу.

5.

Механічні властивості пов’язані з поняттям про навантаження, деформацію та
напруження.
Навантаження – це зовнішні сили та моменти сил, що прикладаються до тіла
(зразка матеріалу чи деталі). Вони бувають зосереджені або розподілені за певним
законом по довжині, поверхні та об’єму тіла.
Деформація – це зміна форми і розмірів тіла під дією навантаження.
Пружна деформація – така деформація, що повністю зникає після припинення дії
навантаження, що її спричинило.
Пластична деформація – така деформація, що повністю не зникає після
припинення дії навантаження, що її спричинило.
Напруження – це величина сили пружності, що діє на одиницю площі перерізу
тіла, позначається літерою σ. У кількісному виразі напруження в заданій точці тіла
визначається відношенням сили F, що діє на елементарну площинку Ѕ довкола цієї
точки, до величини цієї площинки:

6.

0–В – ділянка
пропорційності
0–С ділянка пружності
(С - граница пружності σпр)
D–E – ділянка
(«площинка») текучості
E–L – ділянка
зміцнення
L–M – ділянка
знеміцнення
Діаграма розтягування пластичного матеріалу
у координатах F – Δl, що характеризує властивості зразка

7.

Підготовка та проведення досліду.
1. Перед дослідом зразок обмірюють, визначаючи його діаметр d (мм) та довжину
досліджуваної частини l0 (мм). Результати фіксують у звіті лабораторної роботи.
а)
б)
Зразок циліндричної форми (а), зразок з листового
матеріалу (б) та схема навантаження зразка розтягальною силою F1

8.

Схема розривної машини:
A – станина;
B – колона;
C – траверса;
D – гайка колони;
E – маховик нерухомої опори;
F – нерухома опора;
G – стіл; H – ходовий гвинт;
I – черв’ячне колесо з ходовою гайкою;
J – черв’як;
K – маховик приводу стола;
L – підшипник;
M – корпус редуктора;
N – нижній захват; O – верхній захват;
P – зразок; Q – ручка маховика;
R – тримач індикатора переміщення стола;
S – динамометр; T – індикатор динамометра;
U – індикатора переміщення стола;
V – мітка на столі;
W – мітки крайніх положень столу.

9.

σ
σ
σ
σ
σ
ε
ε
ε
ε
ε ε
ε
ε
Етапи деформування зразка

10.

2. Підготовлений зразок встановити в захвати розривної машини таким чином,
щоб не було перекосів і навантаження діяло вздовж осі зразка.
3. Навантаження повинно зростати плавно, з невеликою швидкістю. У певний
момент випробування плавний рух стрілки силовимірювального пристрою
порушується, стрілка зупиняється або набуває зворотного ходу, фіксуючи силу
Fт, при постійному значенні якої зразок подовжується (площинка текучості).

11.

5. Згодом зростання деформації знову супроводжується зростанням сили. Це
стадія зміцнення зразка і вона завершується тоді, коли сила досягає свого
найбільшого значення Fв.
6. На обмеженій ділянці зразка утворюється „шийка” – різке місцеве зменшення
його діаметра. Навантаження швидко знижується, і відбувається розрив зразка
при деякому значенні сили Fр < Fв. Розрив супроводжується виділенням
звукової та теплової енергії, що свідчить про накопичення зразком механічної
енергії у процесі деформування.
Етапи деформування зразка

12.

13.

Звіт з виконання
лабораторної роботи

14.

Визначити діаметр d (мм) та довжину досліджуваної частини l0 (мм) зразка.

15.

16.

17.

Табл. 2
1.
2.
3.
4.
Завдання 1:
Результати досліджень, які наведені в
табл.2 в стовпчиках 2 та 3, треба
перерахувати відповідно в кН та мм
та записати в стовпчики 1-2 табл.2.1.
Для
перерахунку
значення
F
використовуємо
коефіцієнт
k=240+№по журналу
Для
перерахунку
значення
Δl
використовуємо ціну ділення приладу,
який наведено на слайді 19.
Для зручності розрахунків можна
використати файл «Розрахунок»
(формат exel)

18.

19.

Порядок роботи з файлом «Розрахунок» (формат exel)
1. Відкрити
файл
«Розрахунок»
2. В колонці J значення 245
виправити на значення, яке
отримане за формулою
k=240+№по журналу
3. Переписати значення з
колонок D та E в таблицю
2.1. колонки 1 та 2 та далі.

20.

Зверніть увагу!!!!!!
Напруження σ – вимірюється в Па!!!!!
Це означає, що силу треба перевести в Н, а площу – в м2

21.

Завдання 2:
– згідно з табл. 2.1 результатів досліду, де зафіксовано залежність між подовженням
зразка та діючою на нього силою, по характерним точкам побудувати діаграму
розтягання;
– на діаграмі розтягання визначити характерні точки (т. В – т. М);
– з т. М провести лінію, паралельну лінії 0В діаграми. Ця лінія відтинає на осі
деформацій абсолютне залишкове подовження зразка Δlзал, яке менше ніж
абсолютне подовження в момент розриву Δlр, оскільки після руйнування зразка
зникає пружна частина деформації Δlпр ≈ Δlпц. Знайдене Δlзал порівняти з
результатами безпосереднього обміру недеформованого та зруйнованого зразка;
– використовуючи значення сил та деформацій у характерних точках визначити
характеристики міцності та пластичності матеріалу.

22.

Діаграма розтягування пластичного матеріалу
у координатах F – Δl, що характеризує властивості зразка (деталі)

23.

Звіт з виконання лабораторної роботи

24.

Для побудови діаграми важливо
правильно обрати масштаб!!!!
Для цього виписуємо:
• максимальне значення по вісі х
• максимальне значення по вісі у
Пропоную обрати масштаб:
• по вісі х -1 клітинка – 0,5 мм
• по вісі у – одна клітинка 1 кН
Діаграму будувати на окремому аркуші в
клітинку!!!!!
Довжину зразка після розриву прийняти:
lзал =56 мм
Діаметр шийки зразка після розриву прийняти:
dш =3,0 мм

25.

Висновок по роботі:
• визначено залежність між подовженням зразка та діючою
на нього силою (результати наведено в табл.2.1);
• побудувано діаграму розтягання;
• визначено характерні точки міцності (вказати значення) та
пластичності матеріалу (вказати значення).