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. Drwy roi llwyth tynnol ar y sampl deunydd o dan rai amodau, mae'n achosi anffurfiad tynnol nes bod y sampl yn torri. Yn ystod y prawf, cofnodir anffurfiad y sampl arbrofol o dan wahanol lwythi a'r llwyth uchaf pan fydd y sampl yn torri, 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 arwynebedd trawsdoriadol y sbesimen
2. Cromlin tynnol
Dadansoddiad o sawl cam o'r broses ymestyn:
a. Yn y cyfnod OP gyda llwyth bach, mae'r ymestyniad mewn perthynas linellol â'r llwyth, ac Fp yw'r llwyth mwyaf i gynnal y llinell syth.
b. Ar ôl i'r llwyth fod yn fwy na Fp, mae'r gromlin tynnol yn dechrau cymryd perthynas anlinellol. Mae'r sampl yn mynd i mewn i'r cam anffurfio cychwynnol, a chaiff y llwyth ei dynnu, a gall y sampl ddychwelyd i'w gyflwr gwreiddiol ac anffurfio'n elastig.
c. Ar ôl i'r llwyth fod yn fwy na Fe, caiff y llwyth ei dynnu, caiff rhan o'r anffurfiad ei adfer, a chaiff rhan o'r anffurfiad gweddilliol ei gadw, a elwir yn anffurfiad plastig. Gelwir Fe yn derfyn elastig.
d. Pan fydd y llwyth yn cynyddu ymhellach, mae'r gromlin tynnol yn dangos dannedd llifio. Pan nad yw'r llwyth yn cynyddu nac yn lleihau, gelwir y ffenomen o ymestyn parhaus y sampl arbrofol yn ildio. Ar ôl ildio, mae'r sampl yn dechrau cael ei hanffurfio'n blastig amlwg.
e. Ar ôl ildio, mae'r sampl yn dangos cynnydd mewn ymwrthedd i anffurfiad, 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.
f. 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 toriad.
Cryfder Cynnyrch
Cryfder cynnyrch yw'r gwerth straen mwyaf y gall deunydd metel ei wrthsefyll o ddechrau'r anffurfiad plastig i'r toriad cyflawn pan gaiff ei roi dan rym allanol. Mae'r gwerth hwn yn nodi'r pwynt critigol lle mae'r deunydd yn newid o'r cyfnod anffurfiad elastig i'r cyfnod anffurfiad plastig.
Dosbarthiad
Cryfder cynnyrch uchaf: yn cyfeirio at y straen mwyaf yn y sampl cyn i'r grym ostwng am y tro cyntaf pan fydd ildio yn digwydd.
Cryfder cynnyrch is: yn cyfeirio at y straen lleiaf yn y cyfnod 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 o wrthwynebiad deunydd, a elwir yn bwynt cynnyrch neu gryfder cynnyrch.
Fformiwla gyfrifo
Ar gyfer cryfder cynnyrch uchaf: R = F / Sₒ, lle mae F yn cynrychioli'r grym mwyaf cyn i'r grym ostwng am y tro cyntaf yn y cyfnod cynnyrch, ac Sₒ yw arwynebedd trawsdoriadol gwreiddiol y sampl.
Ar gyfer cryfder cynnyrch is: R = F / Sₒ, lle mae F yn cynrychioli'r grym lleiaf F gan anwybyddu'r effaith dros dro gychwynnol, ac Sₒ yw arwynebedd trawsdoriadol gwreiddiol y sampl.
Uned
Fel arfer, yr uned ar gyfer cryfder cynnyrch 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 gaiff ei roi dan rym allanol sy'n fwy na'r terfyn hwn, bydd dur carbon isel yn cynhyrchu anffurfiad parhaol ac ni ellir ei adfer; pan gaiff ei roi dan rym allanol sy'n llai na'r terfyn hwn, gall dur carbon isel ddychwelyd i'w gyflwr gwreiddiol.
Mae cryfder cynnyrch yn un o'r dangosyddion pwysig ar gyfer gwerthuso priodweddau mecanyddol deunyddiau metel. Mae'n adlewyrchu gallu deunyddiau i wrthsefyll anffurfiad plastig pan gânt eu rhoi dan rym allanol.
Cryfder tynnol
Cryfder tynnol yw gallu deunydd i wrthsefyll difrod o dan lwyth tynnol, a fynegir yn benodol fel y gwerth straen mwyaf y gall y deunydd ei wrthsefyll yn ystod y broses dynol. Pan fydd y straen tynnol ar y deunydd yn fwy na'i gryfder tynnol, bydd y deunydd yn cael ei anffurfio'n blastig neu'n torri.
Fformiwla gyfrifo
Y fformiwla gyfrifo ar gyfer cryfder tynnol (σt) yw:
σt = F / A
Lle mae F yn cynrychioli'r grym tynnol mwyaf (Newton, N) y gall y sbesimen ei wrthsefyll cyn torri, ac A yw arwynebedd trawsdoriadol gwreiddiol y sbesimen (milimetr sgwâr, mm²).
Uned
Fel arfer, yr uned ar gyfer cryfder tynnol yw MPa (megapascal) neu N/mm² (Newton fesul milimedr sgwâr). Mae 1 MPa yn hafal i 1,000,000 Newton fesul metr sgwâr, sydd hefyd yn hafal i 1 N/mm².
Ffactorau dylanwadol
Mae cryfder tynnol yn cael ei effeithio gan lawer o ffactorau, gan gynnwys y cyfansoddiad cemegol, y microstrwythur, y broses trin gwres, y dull prosesu, ac ati. Mae gan wahanol ddefnyddiau gryfderau tynnol gwahanol, felly mewn cymwysiadau ymarferol, mae angen dewis deunyddiau addas yn seiliedig ar briodweddau mecanyddol y deunyddiau.
Cymhwysiad ymarferol
Mae cryfder tynnol yn baramedr pwysig iawn ym maes gwyddor a pheirianneg deunyddiau, ac fe'i defnyddir yn aml i werthuso priodweddau mecanyddol deunyddiau. O ran dylunio strwythurol, dewis deunyddiau, asesu 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 cronnus parhaol lleol yn raddol mewn un neu sawl lle o dan straen cylchol neu straen cylchol, ac mae craciau neu doriadau cyflawn sydyn yn digwydd ar ôl nifer penodol 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 safle: Mae methiant blinder fel arfer yn digwydd mewn ardaloedd lleol lle mae straen wedi'i ganolbwyntio.
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 blinder.
Ffactorau dylanwadol
Osgled straen: Mae maint y straen yn effeithio'n uniongyrchol ar oes blinder y metel.
Maint straen cyfartalog: Po fwyaf yw'r straen cyfartalog, y byrraf yw oes blinder y metel.
Nifer y cylchoedd: Po fwyaf o weithiau y mae'r metel dan straen neu straen cylchol, y mwyaf difrifol yw croniad y difrod blinder.
Mesurau ataliol
Optimeiddio dewis deunyddiau: 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 wyneb y metel i leihau diffygion arwyneb a gwella cryfder blinder.
Arolygu a chynnal a chadw: Archwiliwch gydrannau metel yn rheolaidd i ganfod ac atgyweirio diffygion fel craciau yn brydlon; cynnal a chadw rhannau sy'n dueddol o flinder, fel ailosod rhannau sydd wedi treulio ac atgyfnerthu cysylltiadau gwan.
Mae blinder metel yn ddull methiant metel cyffredin, sy'n cael ei nodweddu 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 oes blinder deunyddiau o dan wahanol lefelau straen, lle mae S yn cynrychioli straen ac N yn cynrychioli nifer y cylchoedd straen.
Fformiwla cyfernod cryfder blinder:
(Kf = Ka ≤ Kb ≤ Kc ≤ Kd ≤ Ke)
Lle mae (Ka) yn ffactor llwyth, (Kb) yn ffactor maint, (Kc) yn ffactor tymheredd, (Kd) yw ffactor ansawdd yr arwyneb, a (Ke) yw ffactor dibynadwyedd.
Mynegiant mathemategol cromlin SN:
(\sigma^m N = C)
Lle mae (\sigma) yn straen, N yw nifer y cylchoedd straen, ac m a C yw cysonion deunydd.
Camau cyfrifo
Penderfynwch ar y cysonion deunydd:
Pennwch werthoedd m a C drwy arbrofion neu drwy gyfeirio at lenyddiaeth berthnasol.
Penderfynwch ar 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'r ffactor crynodiad straen, ynghyd â bywyd dylunio a lefel straen gweithio'r rhan, cyfrifwch y cryfder blinder.
2. Plastigrwydd:
Mae plastigrwydd yn cyfeirio at briodwedd deunydd, pan gaiff ei destun grym allanol, sy'n 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 ddileu.
Mynegai plastigrwydd a'i fformiwla gyfrifo
Ymestyniad (δ)
Diffiniad: Ymestyniad yw canran cyfanswm anffurfiad yr adran fesur ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri'n dynnol i hyd gwreiddiol y mesurydd.
Fformiwla: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Lle mae L0 yn hyd mesur gwreiddiol y sbesimen;
L1 yw hyd y mesurydd ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri.
Gostyngiad segmental (Ψ)
Diffiniad: Y gostyngiad segmental yw canran y gostyngiad mwyaf yn yr arwynebedd trawsdoriadol wrth y pwynt gwddf ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri i'r arwynebedd trawsdoriadol gwreiddiol.
Fformiwla: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Lle mae F0 yn arwynebedd trawsdoriadol gwreiddiol y sbesimen;
F1 yw'r arwynebedd trawsdoriadol wrth y pwynt gwddf ar ôl i'r sbesimen gael ei dorri.
3. Caledwch
Mae caledwch metel yn fynegai priodweddau mecanyddol i fesur caledwch deunyddiau metel. Mae'n nodi'r gallu i wrthsefyll anffurfiad yn y gyfaint lleol ar wyneb y metel.
Dosbarthu a chynrychiolaeth caledwch metel
Mae gan galedwch metel amrywiaeth o ddulliau dosbarthu a chynrychioli yn ôl gwahanol ddulliau profi. Yn bennaf mae'r canlynol yn cael eu cynnwys:
Caledwch Brinell (HB):
Cwmpas y cymhwysiad: Defnyddir yn gyffredinol pan fydd y 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 phwyso i wyneb y metel i'w brofi, ac mae'r llwyth yn cael ei ddadlwytho ar ôl amser penodol, a mesurir diamedr y pant ar yr wyneb i'w brofi.
Fformiwla gyfrifo: Gwerth caledwch Brinell yw'r cymhareb a geir trwy rannu'r llwyth ag arwynebedd sfferig y mewnoliad.
Caledwch Rockwell (HR):
Cwmpas y cais: Defnyddir yn gyffredinol ar gyfer deunyddiau â chaledwch uwch, fel caledwch ar ôl triniaeth wres.
Egwyddor prawf: Yn debyg i galedwch Brinell, ond gan ddefnyddio chwiliedyddion gwahanol (diemwnt) a dulliau cyfrifo gwahanol.
Mathau: Yn dibynnu ar y cymhwysiad, mae HRC (ar gyfer deunyddiau caledwch uchel), HRA, HRB a mathau eraill.
Caledwch Vickers (HV):
Cwmpas y cais: Addas ar gyfer dadansoddi microsgop.
Egwyddor prawf: Pwyswch wyneb y deunydd gyda llwyth o lai na 120kg a pheiriant mewnoli côn sgwâr diemwnt gydag ongl fertig o 136°, a rhannwch arwynebedd y pwll mewnoli deunydd â'r gwerth llwyth i gael y 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 taro'r wyneb caledwch, 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
