Defnyddir y prawf cryfder tynnol yn bennaf i bennu gallu deunyddiau metel i wrthsefyll difrod yn ystod y broses ymestyn, ac mae'n un o'r dangosyddion pwysig ar gyfer gwerthuso priodweddau mecanyddol deunyddiau.
1. Prawf tynnol
Mae'r prawf tynnol yn seiliedig ar egwyddorion sylfaenol mecaneg deunyddiau. Trwy gymhwyso llwyth tynnol i'r sampl deunydd o dan amodau penodol, mae'n achosi anffurfiad tynnol nes bod y sampl yn torri. Yn ystod y prawf, dadffurfiad y sampl arbrofol o dan wahanol lwythi a'r llwyth uchaf pan fydd y toriad sampl yn cael ei gofnodi, er mwyn cyfrifo cryfder cynnyrch, cryfder tynnol a dangosyddion perfformiad eraill y deunydd.
Straen σ = F/A
σ yw'r cryfder tynnol (MPa)
F yw'r llwyth tynnol (N)
A yw ardal drawsdoriadol y sbesimen
2. cromlin tynnol
Dadansoddiad o sawl cam o'r broses ymestyn:
a. Yn y cam OP gyda llwyth bach, mae'r elongation mewn perthynas llinol â'r llwyth, a Fp yw'r llwyth uchaf i gynnal y llinell syth.
b. Ar ôl i'r llwyth fod yn fwy na Fp, mae'r gromlin tynnol yn dechrau cymryd perthynas aflinol. Mae'r sampl yn mynd i mewn i'r cam dadffurfiad cychwynnol, a chaiff y llwyth ei dynnu, a gall y sampl ddychwelyd i'w gyflwr gwreiddiol a dadffurfio'n elastig.
c. Ar ôl i'r llwyth fod yn fwy na Fe, caiff y llwyth ei dynnu, caiff rhan o'r dadffurfiad ei adfer, a chedwir rhan o'r dadffurfiad gweddilliol, a elwir yn ddadffurfiad plastig. Gelwir Fe yn derfyn elastig.
d. Pan fydd y llwyth yn cynyddu ymhellach, mae'r gromlin tynnol yn dangos sawtooth. Pan nad yw'r llwyth yn cynyddu neu'n lleihau, gelwir ffenomen elongation parhaus y sampl arbrofol yn ildio. Ar ôl cynhyrchu, mae'r sampl yn dechrau cael anffurfiad plastig amlwg.
e. Ar ôl ildio, mae'r sampl yn dangos cynnydd mewn ymwrthedd anffurfio, caledu gwaith a chryfhau anffurfiad. Pan fydd y llwyth yn cyrraedd Fb, mae'r un rhan o'r sampl yn crebachu'n sydyn. Fb yw'r terfyn cryfder.
dd. Mae'r ffenomen crebachu yn arwain at ostyngiad yng nghapasiti dwyn y sampl. Pan fydd y llwyth yn cyrraedd Fk, mae'r sampl yn torri. Gelwir hyn yn llwyth torri asgwrn.
Cryfder Cynnyrch
Cryfder cnwd yw'r gwerth straen uchaf y gall deunydd metel ei wrthsefyll o ddechrau dadffurfiad plastig i dorri asgwrn yn llwyr pan fydd yn destun grym allanol. Mae'r gwerth hwn yn nodi'r pwynt critigol lle mae'r deunydd yn trosglwyddo o'r cam dadffurfiad elastig i'r cam dadffurfiad plastig.
Dosbarthiad
Cryfder cnwd uchaf: yn cyfeirio at straen uchaf y sampl cyn i'r grym ostwng am y tro cyntaf pan fydd cynnyrch yn digwydd.
Cryfder cynnyrch is: yn cyfeirio at y straen lleiaf yn y cam cynnyrch pan anwybyddir yr effaith dros dro gychwynnol. Gan fod gwerth y pwynt cynnyrch is yn gymharol sefydlog, fe'i defnyddir fel arfer fel dangosydd ymwrthedd deunydd, a elwir yn bwynt cynnyrch neu gryfder cynnyrch.
Fformiwla cyfrifo
Ar gyfer cryfder cynnyrch uchaf: R = F / Sₒ, lle F yw'r grym mwyaf cyn i'r grym ostwng am y tro cyntaf yn y cam cynnyrch, a Sₒ yw ardal drawsdoriadol wreiddiol y sampl.
Ar gyfer cryfder cynnyrch is: R = F / Sₒ, lle F yw'r grym lleiaf F gan anwybyddu'r effaith dros dro gychwynnol, a Sₒ yw ardal drawsdoriadol wreiddiol y sampl.
Uned
Yr uned cryfder cnwd fel arfer yw MPa (megapascal) neu N/mm² (Newton fesul milimetr sgwâr).
Enghraifft
Cymerwch ddur carbon isel fel enghraifft, ei derfyn cynnyrch fel arfer yw 207MPa. Pan fydd yn destun grym allanol sy'n fwy na'r terfyn hwn, bydd dur carbon isel yn cynhyrchu dadffurfiad parhaol ac ni ellir ei adfer; pan fydd yn destun grym allanol llai na'r terfyn hwn, gall dur carbon isel ddychwelyd i'w gyflwr gwreiddiol.
Cryfder cynnyrch yw un o'r dangosyddion pwysig ar gyfer gwerthuso priodweddau mecanyddol deunyddiau metel. Mae'n adlewyrchu gallu deunyddiau i wrthsefyll anffurfiad plastig pan fyddant yn destun grymoedd allanol.
Cryfder tynnol
Cryfder tynnol yw gallu deunydd i wrthsefyll difrod o dan lwyth tynnol, a fynegir yn benodol fel y gwerth straen uchaf y gall y deunydd ei wrthsefyll yn ystod y broses tynnol. Pan fydd y straen tynnol ar y deunydd yn fwy na'i gryfder tynnol, bydd y deunydd yn cael anffurfiad plastig neu dorri asgwrn.
Fformiwla cyfrifo
Y fformiwla gyfrifo ar gyfer cryfder tynnol (σt) yw:
σt = F/A
Lle F yw'r grym tynnol mwyaf (Newton, N) y gall y sbesimen ei wrthsefyll cyn torri, ac A yw arwynebedd trawsdoriadol gwreiddiol y sbesimen (milimedr sgwâr, mm²).
Uned
Yr uned cryfder tynnol fel arfer yw MPa (megapascal) neu N/mm² (Newton fesul milimetr sgwâr). Mae 1 MPa yn hafal i 1,000,000 Newton fesul metr sgwâr, sydd hefyd yn hafal i 1 N/mm².
Ffactorau sy'n dylanwadu
Mae cryfder tynnol yn cael ei effeithio gan lawer o ffactorau, gan gynnwys y cyfansoddiad cemegol, microstrwythur, proses triniaeth wres, dull prosesu, ac ati Mae gan wahanol ddeunyddiau gryfderau tynnol gwahanol, felly mewn cymwysiadau ymarferol, mae angen dewis deunyddiau addas yn seiliedig ar briodweddau mecanyddol y defnyddiau.
Cymhwysiad ymarferol
Mae cryfder tynnol yn baramedr pwysig iawn ym maes gwyddoniaeth deunyddiau a pheirianneg, ac fe'i defnyddir yn aml i werthuso priodweddau mecanyddol deunyddiau. O ran dyluniad strwythurol, dewis deunydd, asesiad diogelwch, ac ati, mae cryfder tynnol yn ffactor y mae'n rhaid ei ystyried. Er enghraifft, mewn peirianneg adeiladu, mae cryfder tynnol dur yn ffactor pwysig wrth benderfynu a all wrthsefyll llwythi; ym maes awyrofod, cryfder tynnol deunyddiau ysgafn a chryfder uchel yw'r allwedd i sicrhau diogelwch awyrennau.
Cryfder blinder:
Mae blinder metel yn cyfeirio at y broses lle mae deunyddiau a chydrannau'n cynhyrchu difrod cronnol parhaol lleol yn raddol mewn un neu sawl man o dan straen cylchol neu straen cylchol, ac mae craciau neu doriadau cyflawn sydyn yn digwydd ar ôl nifer benodol o gylchoedd.
Nodweddion
Sydynrwydd mewn amser: Mae methiant blinder metel yn aml yn digwydd yn sydyn mewn cyfnod byr o amser heb arwyddion amlwg.
Lleoliad mewn lleoliad: Mae methiant blinder fel arfer yn digwydd mewn ardaloedd lleol lle mae straen wedi'i grynhoi.
Sensitifrwydd i'r amgylchedd a diffygion: Mae blinder metel yn sensitif iawn i'r amgylchedd a diffygion bach y tu mewn i'r deunydd, a all gyflymu'r broses flinder.
Ffactorau sy'n dylanwadu
Osgled straen: Mae maint y straen yn effeithio'n uniongyrchol ar fywyd blinder y metel.
Maint straen ar gyfartaledd: Po fwyaf yw'r straen ar gyfartaledd, y byrraf yw bywyd blinder y metel.
Nifer y cylchoedd: Po fwyaf o weithiau y mae'r metel dan straen cylchol neu straen, y mwyaf difrifol yw'r croniad o ddifrod blinder.
Mesurau ataliol
Optimeiddio dewis deunydd: Dewiswch ddeunyddiau â therfynau blinder uwch.
Lleihau crynodiad straen: Lleihau crynodiad straen trwy ddylunio strwythurol neu ddulliau prosesu, megis defnyddio trawsnewidiadau cornel crwn, cynyddu dimensiynau trawsdoriadol, ac ati.
Triniaeth arwyneb: sgleinio, chwistrellu, ac ati ar yr wyneb metel i leihau diffygion wyneb a gwella cryfder blinder.
Archwilio a chynnal a chadw: Archwiliwch gydrannau metel yn rheolaidd i ganfod ac atgyweirio diffygion megis craciau; cynnal rhannau sy'n dueddol o flinder, megis ailosod rhannau sydd wedi treulio ac atgyfnerthu cysylltiadau gwan.
Mae blinder metel yn fodd methiant metel cyffredin, a nodweddir gan sydynrwydd, lleoliad a sensitifrwydd i'r amgylchedd. Osgled straen, maint straen cyfartalog a nifer y cylchoedd yw'r prif ffactorau sy'n effeithio ar flinder metel.
Cromlin SN: yn disgrifio bywyd blinder deunyddiau o dan wahanol lefelau straen, lle mae S yn cynrychioli straen ac mae N yn cynrychioli nifer y cylchoedd straen.
Fformiwla cyfernod cryfder blinder:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Lle (Ka) yw'r ffactor llwyth, (Kb) yw'r ffactor maint, (Kc) yw'r ffactor tymheredd, (Kd) yw'r ffactor ansawdd wyneb, a (Ke) yw'r ffactor dibynadwyedd.
Mynegiant mathemategol cromlin SN:
(\sigma^m N = C)
Lle mae (\sigma) yn straen, N yw nifer y cylchoedd straen, ac mae m ac C yn gysonion materol.
Camau cyfrifo
Darganfyddwch y cysonion materol:
Darganfyddwch werthoedd m ac C trwy arbrofion neu drwy gyfeirio at lenyddiaeth berthnasol.
Darganfyddwch y ffactor crynodiad straen: Ystyriwch siâp a maint gwirioneddol y rhan, yn ogystal â'r crynodiad straen a achosir gan ffiledi, allweddellau, ac ati, i bennu'r ffactor crynodiad straen K. Cyfrifwch gryfder blinder: Yn ôl y gromlin SN a straen ffactor crynodiad, ynghyd â bywyd dylunio a lefel straen gweithio'r rhan, cyfrifwch y cryfder blinder.
2. Plastigrwydd:
Mae plastigrwydd yn cyfeirio at eiddo deunydd sydd, pan fydd yn destun grym allanol, yn cynhyrchu anffurfiad parhaol heb dorri pan fydd y grym allanol yn fwy na'i derfyn elastig. Mae'r anffurfiad hwn yn anghildroadwy, ac ni fydd y deunydd yn dychwelyd i'w siâp gwreiddiol hyd yn oed os caiff y grym allanol ei dynnu.
Mynegai plastigrwydd a'i fformiwla gyfrifo
elongation (δ)
Diffiniad: Elongation yw'r ganran o gyfanswm anffurfiad yr adran fesur ar ôl i'r sbesimen dorri'n tynnol i hyd y mesurydd gwreiddiol.
Fformiwla: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Lle L0 yw hyd mesurydd gwreiddiol y sbesimen;
L1 yw hyd y mesurydd ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri.
Lleihad segmentol (Ψ)
Diffiniad: Y gostyngiad segmentol yw canran y gostyngiad mwyaf yn yr ardal drawsdoriadol yn y pwynt gwddf ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri i'r ardal drawsdoriadol wreiddiol.
Fformiwla: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Lle F0 yw ardal drawsdoriadol wreiddiol y sbesimen;
F1 yw'r ardal drawsdoriadol yn y pwynt gwddf ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri.
3. Caledwch
Mae caledwch metel yn fynegai eiddo mecanyddol i fesur caledwch deunyddiau metel. Mae'n nodi'r gallu i wrthsefyll anffurfiad yn y gyfrol leol ar yr wyneb metel.
Dosbarthiad a chynrychiolaeth o galedwch metel
Mae gan galedwch metel amrywiaeth o ddulliau dosbarthu a chynrychiolaeth yn ôl gwahanol ddulliau prawf. Yn bennaf yn cynnwys y canlynol:
Caledwch Brinell (HB):
Cwmpas y cais: Defnyddir yn gyffredinol pan fo'r deunydd yn feddalach, fel metelau anfferrus, dur cyn triniaeth wres neu ar ôl anelio.
Egwyddor prawf: Gyda llwyth prawf o faint penodol, mae pêl ddur caled neu bêl carbid o ddiamedr penodol yn cael ei wasgu i wyneb y metel i'w brofi, ac mae'r llwyth yn cael ei ddadlwytho ar ôl amser penodol, a diamedr y mewnoliad ar yr wyneb sydd i'w brofi yn cael ei fesur.
Fformiwla cyfrifo: Gwerth caledwch Brinell yw'r cyniferydd a geir trwy rannu'r llwyth ag arwynebedd arwyneb sfferig y mewnoliad.
Caledwch Rockwell (AD):
Cwmpas y cais: Defnyddir yn gyffredinol ar gyfer deunyddiau â chaledwch uwch, megis caledwch ar ôl triniaeth wres.
Egwyddor prawf: Yn debyg i galedwch Brinell, ond gan ddefnyddio gwahanol stilwyr (diemwnt) a gwahanol ddulliau cyfrifo.
Mathau: Yn dibynnu ar y cais, mae HRC (ar gyfer deunyddiau caledwch uchel), HRA, HRB a mathau eraill.
caledwch Vickers (HV):
Cwmpas y cais: Yn addas ar gyfer dadansoddi microsgop.
Egwyddor prawf: Pwyswch arwyneb y deunydd gyda llwyth o lai na 120kg a mewnosodwr côn sgwâr diemwnt gydag ongl fertig o 136 °, a rhannwch arwynebedd y pwll mewnoliad deunydd â'r gwerth llwyth i gael gwerth caledwch Vickers.
caledwch Leeb (HL):
Nodweddion: Profwr caledwch cludadwy, hawdd ei fesur.
Egwyddor prawf: Defnyddiwch y bownsio a gynhyrchir gan ben y bêl effaith ar ôl effeithio ar y caledwch wyneb, a chyfrifwch y caledwch yn ôl cymhareb cyflymder adlam y dyrnu ar 1mm o wyneb y sampl i'r cyflymder effaith.
Amser postio: Medi-25-2024
