Порядок выполнения работы

1 2 3 4 5 6 7

СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

К выполнению практических работ

По дисциплине

«Материаловедение и технология

Конструкционных материалов»

для студентов дневной и заочной форм

обучения направления

«Инженерная механика»

Севастополь

2012

УДК 669.584 (046)

Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «М и ТКМ» / Сост. Л.Б.Шрон, Г.П. Резинкина, Э.С. Гордеева, Богуцкий В.Б. – Севастополь: изд-во СевНТУ, 2012.- 68 с.

Целью издания методических указаний является помощь студентам в самостоятельном изучении научных и практических основ дисциплины «МиТКМ»

Методические указания обсуждены и утверждены на заседании кафедры «Технология машиностроения», протокол № 3 от 14 ноября 2011 г.

Допущены учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Сидоров Д.Е.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Практическая работа 1	4
2. Практическая работа 2	8
3. Практическая работа 3	11
4. Практическая работа 4	17
5. Практическая работа 5	27
6. Практическая работа 6	38
Библиографический список	44
Приложение А	45
Приложение Б	51
Приложение В	53
Приложение Г	55
Приложение Д	57
Приложение Е	61

Практическая работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Закрепление теоретического материала по методам определения твердости.

2. Расчет характеристик основных механических материалов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Под твердостью металла понимают сопротивление, оказываемое материалом при вдавливании в него более твердого тела. Вдавливаемый предмет при использовании прибора-твердомера называется индентором.

Наибольшее распространение получили статические методы испытания. К ним относятся методы Бринелля, Роквелла и Виккерса.

Число твердости по Бринеллю определяется как отношение нагрузки Р, передаваемой через шарик на образец, к площади отпечатка, полученного от внедрения индентора:

(1)

где Р – нагрузка на шарик, Н; F – поверхность отпечатка, мм²; D – диаметр шарика, мм; d – диаметр отпечатка, мм.

По методу Бринелля, применяя индентор из закаленной стали, можно измерять твердость пластмасс, цветных и черных металлов и сплавов в пределах от 8 до 450 единиц НВ.

Число твердости по Роквеллу HR является условной величиной и определяется разностью глубин, на которые переместился индентор под действием последовательно приложенных предварительной и общей нагрузок.

Твердость вычисляется, как безразмерная величина по формуле:

(2)

где h и h₀ – величины перемещения индентора под действием соответственно предварительной (Р₀=h₀) и общей (Р=h) нагрузок; k – постоянная величина, равная при испытании конусом 0,2 мм, шариком 0,26 мм.

В зависимости от типа индентора шарика или конуса, а также от нагрузки, при которой проводят испытания, число твердости обозначают НRВ, HRC, HRА.

Испытание на твердость по методу Виккерса производят вдавливанием в испытуемый образец четырехгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 136⁰, под действием нагрузок 10, 30, 50, 100, 200, 300, 500, 1000 и 1200Н.

Числа твердости по Виккерсу и Бринеллю имеют одинаковую размерность, а для материалов с твердостью до 450 ед. они совпадают.

Число твердости по Виккерсу обозначается НV и определяется, как соотношение нагрузки к площади пирамидального отпечатка, т.е.

(3)

где Р – нагрузка на пирамиду, Н; F – площадь отпечатка, мм²; d – среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка, мм; α = 136⁰ – угол между противоположными гранями пирамиды.

Статические испытания на растяжение (ГОСТ 1497-84), сжатие, изгиб, кручение и срез проводятся при плавном и постепенно возрастающем нагружении образца вплоть до его разрушения. При этом в любой момент можно с достаточной точностью при помощи силоизмерительного устройства испытательной машины определить величину усилия, приложенного к образцу, а при помощи тензометров измерить величину деформации образца.

Наиболее часто проводят испытания материалов на разрыв при растяжении на специальных разрывных машинах МР-0,05, МР-0,5 или гидравлических прессах.

Любая механическая нагрузка, действующая на материал, вызывает в нем напряжение σ, которое вычисляется по формуле:

σ = Р / F, МПА, (4)

где Р – действующая нагрузка, Н; F – площадь сечения образца, мм².

Условный предел прочности (или временное сопротивление разрыву) σ_в - напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, выдерживаемой образцом в процессе испытания

σ_в = Р_в / F₀

По результатам таких испытаний вычисляют также характеристики и пластичности:

, (5)

где l₀ и l_к- длины образцов до и после растяжения соответственно.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Изучить приведенный теоретический раздел.

3.2. Выбрать и записать вариант индивидуального задания в таблицы 1 и 2, используя таблицы А1 и А2.

3.3. Определить метод измерения твердости, вид индентора и описать предлагаемые методы.

3.4. Сравнить предложенные изделия по твердости, используя таблицу перевода твердостей А3. Сделать выводы.

3.5. Рассчитать предел прочности и относительное удлинение по формулам 4 и 5 теоретического раздела. Результаты занести в таблицу 2.

3.6. Сравнить механические характеристики прочности и пластичности предложенных материалов.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика твердости различных изделий

Вариант задания	Наименование изделия	Обозначение твердости	Метод измерения	Вид индентора