При выборе материала для деталей, подвергающихся динамическим воздействиям, руководствуются так называемой ударной пробой. Она заключается в том, что образцы материала подвергают разрушению изгибным ударом, измеряя количество энергии, затраченной на разрушение образца.
Испытание проводится на маятниковом копре МК-З0А.
Способность материала сопротивляться ударным нагрузкам характеризуется ударной вязкостью и определяется отношением работы W, затраченной на разрушение образца, к площади поперечного сечения А в месте излома:
aк=W/A (1)
Чем больше ударная вязкость aк, тем лучше материал сопротивляется динамическим нагрузкам. В технических условиях указывается наименьшее значение ударной вязкости при комнатной температуре для сталей; оно находится в интервале 0,6 - 1,0 Дж/мм2.
Согласно ГОСТ 9454-78 образцы для испытания должны иметь стандартные размеры и установленный надрез. Основной стандартный образец указан на рис. 8.1. Определяется ударная вязкость не менее чем на шести образцах.
|
|
Рис. 8.1. Испытание образца ударной нагрузкой
Удар падающего маятника должен приходиться по ослабленному месту (сечению); в зоне надреза создается объемное напряженное состояние с большой концентрацией напряжений.
При понижении температуры (уже до -20°С) ударная вязкость уменьшается и при достижении так называемой критической температуры (порядка -40, -60°С), резко снижается (в 2 - 4 раза). Поэтому для материалов, работающих при низких температурах, исследование влияния температуры обязательно. Испытания при комнатной температуре косвенно характеризуют работу материала и при низкой температуре.
Характерен вид места разрушения образца: при вязком разрушении поверхность излома матовая, волокнистая, мелкозернистая, при хрупком разрушения - зернистая, блестящая, с малозаметными остаточными деформациями.
Порядок выполнения и обработка результатов
После установки образца на опоры (рис. 8.1) и подъема маятника копра снимается значение энергий взведенного маятника Wвзв и заносится в журнал испытаний. Затем открывается предохранительный диск на раме копра и маятник, падая, разрушает образец.
На шкале отсчетного механизма по положению контрольной стрелки определяют величину Wост – остаточный запас энергии (работы) после удара. Определяется величина работы, затраченной на разрушение образца, W = Wвзв - Wост и ударная вязкость образца по формуле (1). Затем находится среднее для серии образцов значение ак и описывается характер разрушения образцов, эти данные заносятся в журнал испытаний.
Выполняемая работа позволяет также обнаружить пороки металла, которые являются скрытыми от статических механических испытания: трещины от закалки, рыхлость, усадочные трещины.
|
|
Контрольные вопросы
1. Что называется ударной вязкостью материала и что она характеризует?
2. Как определяется ударная вязкость стали?
3. Для чего образцы изготавливаются с надрезом?
4. От чего зависит величина ударной вязкости и для каких материалов она больше?
ПРИЛОЖЕНИЯ
В табл. 1 приводятся значения механических характеристик (в кН/м2) наиболее распространенных конструкционных материалов.
Таблица 1
Материал | s тр | s тс | s вр | s вс | Е ×10-8 |
Сталь | - | ||||
Чугун | 0.7 | ||||
Медь | - | 1.1 | |||
Алюминий | - | 0.75 |