Металтану және термиялық өндеу

1.статикалық жүктеу -жүктелуі жай және қалыпты өседі

2.динамикалық жүктеу -жүктеу қарқынды жылдамдықпен өседі және өзіне тән

сипаттамалары бар.

3.кайталама немесе циклды жүктеу-жүктеуі жұмыс кезінде көп ретті және бағыты

бойынша жиі ауысып отырады.

Беріктік- материалдың деформацияға және бұзылуға қарсы тұруы.

Сынақ созылу диаграммасын жазатын арнайы машинада жүргізіледі.

Сүр.6.7. Созылу диаграммасы:а)абсолютті б)салыстырмалы в) аққыштық шегін анықтайтын

схема

Материал үлгісінде болатын жүктеудін осуін қорытындылайық. Диаграммада оа сызығы

серпимді деформация Гук заңына тауелді жүреді. Серпімді деформацияға сәйкес келетін а

нүктесіндегі кернеуді пропорциональды шегі деп атаймыз.

Пропорциональды шегі деформация мен кернеу арасындағы сызықтық тәуелділікті

сақтайтын жоғарғы кернеу.

Пропорциональды шегінен жоғары кернеу кезінде тепе тең пластикалық деформация

өтеді. Практика жүзінде серпімсіз жағдайға өту нүктесін белгілеу мүмкін емес болғандықтан,

38

серпімді деформация ала алатын жоғары кернеу шартты серпімділік шегін белгілейді.

Қалдықты деформация өте аз болғандағы кернеуді есептейді.

Қалдықты деформацияның -аққыштық шегі- белгіленуі:

Өту шегі материалдың аз пластикалық деформацияға қарсы тұруын мінездейді.

Материалдың табиғатына байланысты физикалық шартты шегі қолданылады. Физикалық

өту шегі бұл тұрақты жүктелгендегі деформацияның үлкеюінен пайда болатын кернеу.

Өту пластикалық материалдарға байланысты. Бірақ қорытпа мен металдың көп бөлігі өту

аймағына жатпайды. Шартты өту шегі бұл қалдықты деформацияны тудыратын кернеу -

аққыштық шегі

Физикалық немесе шартты өту шегі материалдың ең қажетті есептеу мінездемесі болып

табылады. Бөлшекке әсер ететін кернеу өту шегінен кем болу керек. Барлық жағынан

пластикалық деформация тең көлемді өту шегіне дейін жалғасады. Пластикалық деформация

в нүктесінің өте әлсіз жерінде –мойын (шейка) құрылуы басталады, ол қуатты үлгінің

жергілікті басылуы болып табылады. Өту шегі бұл жоғары жүктелуге сәйкес келетін және

уақытша жоғарылауға қарсы тұратын кернеу. Мойынның (шейка) қалыптасуы пластикалық

материалдарға тән, олардың созылу диаграммасы максимальды мәнге ие.

Беріктік шегі бұл машина деформациясына қарсы мәндерінің тепе теңдігін мінездейтін

беріктілік.В нүктесіндегі мойынның дамуы барысында С нүктесіне ауырлық түсіп бұзылу

байқалады. Негізгі бұзылуға қарсылық үлгінің бұзылу үақытында материалды ұстап

тұратын максимальды кернеу. Бұзылуға негізгі қарсылық үлгінің көлденең қимасының түпкі

аймағына қатысты анықталатын болғандықтан, беріктік шегінен барынша үлкен болады.

Сүр.6.8.Созылудың негізгі диаграммасы

Бақылау сұрақтары:

1.Деформация дегеніміз не?

2.Деформация түрлері қандай?

3.Бұзылудың маңызды механикалық құрамдыры

4.Қандай жүктеулер бар?

5.Пластикалық деформация қалай жүреді?

Глоссарий

1. Деформация - кернеу әсерінен дененің өлшемі мен формасының өзгеріске ұшырауы.

2. Кернеу- бөлшектің бір бірлік қима ауданына әсер ететін күш.

3.Серпімді деформация- кернеулерді алып тастағанда толығымен жоғалып кететін

деформация.

39

4.Пластикалық немесе қалдықты деформация- кернеу тудыратын әрекеттер тоқтағаннан

кейінгі деформация.

5.Шартты өту шегі қалдықты деформацияны тудыратын кернеу.

6.Өту шегі жоғары жүктелуге сәйкес келетін және уақытша жоғарылауға қарсы тұратын

кернеу.

7.Беріктік шегі машина деформациясына қарсы мәндерінің тепе теңдігін мінездейтін

беріктілік.

8.Әлсіз бұзылу- нормальды созу кернеуі арқылы атомдардың бір қабатын басқа

қабаттарынан үзу.

9.Тәуелділік шегі деформация мен кернеу арасындағы сызықтық тәуелділікті сақтайтын

жоғарғы кернеу.

10.Беріктік- материалдың деформацияға және бұзылуға қарсы тұруы.

7 Дәріс

Механикалық қасиеттер (жалғасы).

Технологиялық және пайдаланымдық қасиеттер.

1.Механикалық қасиеттер және анықтау амалдарының сандық сипаттамалары: қаттылық,

тұтқырлық, тозуға шыдамдылық.

2.Бриннель бойынша қаттылық (ГОСТ 9012)

3.Роквелл әдісі ГОСТ 9013

4.Виккерс әдісі

5.Тырнау әдісі

6.Динамикалық әдіс (Шор бойынша)

7.Температураның әсері

8.Тұтқырлықты бағалау тәсілдері

9.Сынық түрі бойынша тұтқырлықты бағалау

10.Негізгі сипаттамалар

11.Технологиялық қасиеттер

12.Пайдаланымдық қасиеттер

Механикалық қасиеттер және анықтау амалдарының сандық

сипаттамалары: қаттылық, тұтқырлық, тозуға шыдамдылық.

Қаттылық – бұл материалдың бетіне стандарттық денелі (индентордың) енуіне

қарсылық көрсетуі, сынау кезінде деформацияланбайтын.Оның кең таралуы арнайы

үлгілердің қажетсіздігімен түсіндіріледі.

Бұзылмайтын тәсіл. Термиялық өңделген бұйымның сапасын тексерудің негізгі тәсілі.

Қаттылықты не индентордың ену тереңдігі бойынша, не салмақ салған кезде қалған із

бойынша бағаланады ( Бринелл, Виккерс тәсілдері, микроқаттылық)

Барлық жағдайларда материалдардың пластикалық деформациясы болады. Неғұрлым

материалдардың пластикалық деформациясының қарсылығы көп болса, соғұрлым

қаттылығы көбірек болады.

Бринелл, Роквелл, Виккерс, микроқаттылық әдісі кең қолданысқа ие болады. Сынау

схемасы 7.1 суретінде көрсетілген.

40

Сур. 7.1. Қаттылықты анықтау схемасы:

а-Бринелл бойынша, б-Роквелл бойынша,в- Виккерс бойынша.

Бринелл бойынша қаттылық ( ГОСТ 9012)

Сынау Бринелл бойынша қаттылық өлшегішімен жүргізіледі (сурет 7.1.)

Бұйымның қалыңдығы бойынша индентор ретінде диаметрі 2,5; 5, 10 мм болат шаригі

қолданылады. Қүші Р, өлшенетін қаттылықтың шаригінің диаметріне байланысты,

термиялық өңделген болат және шойын үшін Р=30 D2, құйылған қола және жез Р-10 D2,

алюминий және басқа да жұмсақ металдар үшін Р-2,5 D2.

“Ұстап қалу ұзақтығы”: болат пен шойын үшін – 10с, жез және қола үшін 30с.

Берілген таңба Бринелл үлкейткіш шыны көмегімен бойынша екі бағытта өлшенеді.

Қаттылық берілген қүштің сфералық таңбалы бетімен анықталады.

HB=

D

P

=

( )

2

ПD D D2 d 2

P

 

Стандарттық жағдайлар болып D-10мм, Р-3000кгс, т-10с. Бұл жағдайда Бринелл

қаттылығы НВ 250 болып белгіленеді, ал басқа жағдайларда былай болады: НВ D / Р / т, НВ

5 / 250 / 30-80.

Роквелл әдісі ГОСТ 9013

Берілген күштің ұштығының түсірімінің әсерімен негізделген (сур 7.1.)

Жұмсақ материалдар үшін индентор (НВ-230 дейін) диаметрі 1/16 (0,16мм) болат

шаригі қаттырақ материалдар үшін – алмазды конус.

Жүктелуі 2 кезеңінен іске асырылады. Біріншіден, ұштықтың тығыз жанасуы алдын-

ала күшімен қолданылады. Содан соң негізгі қүш қолданылады, бір қатар уақыт ішінде ортақ

күш жұмыс жасайды, негізгі күш алынған соң қаттылығын анықтайды.

Материалдың жаратылысына байланысты 3 қаттылық шкаласы қолданылады.

Кесте 7.1.Роквелл бойынша қаттылықты анықтайтын шкаласы

Шкала Белгілеу Индентор Жүктеу ,кг

Р0 Р1 Р2

Қолдану аумағы

А HRA Алмазды

конус<1200

10 50 60 Аса қатты

материалдарға

B HRB Шындалған

болатты

шарикǾ1/16

10 90 100 Салыстырмалы

жүмсақ

материалдарға

C HRC Алмазды

конус<1200

10 140 150 Салыстырмалы

қатты

материалдарға

41

Виккерс әдісі

Қаттылық түскен таңбаның мөлшерімен анықталады(рис.7.1 в).Индентор ретінде

алмазды төрт қырлы пирамиданы қолданылады, бұрышының ұшы 136°тең. Қаттылық күштің

Р түскен таңбасының аумағының F қатынасымен есептеледі.

HV= 2 2 2 1,8544

2 sin

d

P

d

P

V

P  



P салмақ құрайды 5...10кгс. Таңбаның диагоналі d микроскоп көмегімен өлшенеді,

қондырғыда орнатылған.

Бұл амалдың артықшылығы әр материалдың қаттылығын анықтауға болады, жұқа

бұйымның, беттік қабығың. Ең жоғарғы дәлдік және сезімталдық әдіс болып келеді.

Микроқаттылық әдісі –қорытпаның құрлымының құраушылар мен фазаларды,өте

жіңішке беттік қабығын анықтауға арналған.

Сондай-ақ Виккерс әдісіне ұқсас, индентор – пирамида аз өлшемді, қысу кезінде Р

салмақты құрайды 5 ден 500 кгс.

Н200= 1,854 Р/ d2

Тырнау әдісі

Алмаздық конуспен, пирамида мен немесе шарикпен тырнау жүргізіледі, ол өлшеу болып

табылады. Басқа материалдарда тырналау кезінде олардың қаттылығы салыстырылады.

Тырнауды ені бойынша жүргізуге болады және де салмақ түсіру арқылы. Енін берген кезде

салмақтың мөлшерін анықтаймыз,.

Динамикалық әдіс.

Жоғарыдан шарикті белгілі қабаттан лақтырады, ол бір мөлшерге жылжиды. Жылжу

мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым материал қатты болады. Нәтижесінде

динамикалық тәжірибе кезінде, айналма соққы арқылы кесілген арнайы үлгілермен (ГОСТ

9454) материалдардың тұтқырлық күйден сынғыш күйге өтуі анықталады.

Тұтқырлық – пластикалық деформация арқылы материалдың ішкі күштегі механикалық

энергиясын тұтынуы болып табылады.

Материалдың энергетикалық сипаттамасы болып табылады, жұмыс мөлшерімен

сипатталады. Металдың және де балқымасының тұтқырлығы олардың химиялық құрамымен,

термиялық өңделеумен және де басқа да ішкі факторлармен анықталады. Сонымен қатар

тұтқырлық жағдайға байланысты, металдың жұмыс істеуіне ( температура, жылдамдық

салмағы, концентраттардың күш салуымен) тәуелді.

Температура әсері

Температураның жоғарлауымен тұтқырлық жоғарлайды( 7.2 сур). Температураның

өзгеруімен аққыштық шегі өзгереді, қарсылас жұлыну (отрыву) температураға бағынбайды.

Тн температураның жоғарлауымен аққыштық шегі қарсылас жұлынудан аз болады. Жүктеме

кезінде ең бірінші пластикалық деформация орын алады, содан кейін бұзылу басталады.

Металл тұтқырлық күйде болады.

Тн температураның төмендеуімен қарсылас жұлыну аққыштық шектен аз болады. Бұл

жағдай металл деформация көмексіз бұзылады, сынғыштық күйде болады. Тұтқырлық

күйден сынғыштық күйге өтуі температура интервалдарына байланысты.

Мортсынғыштық дегеніміз температураның төмендеуімен металдың сынғыштық күйге

өтуі.

Мортсынғыштықтарға темір, вольфрам, цинк және т.б металдар, көлемдік центрленген

кубтық және де гексагональді тығыз негізделген кристалдық тордың болуы.

42

Сур.7.2.Пластикалық және сынғыштық күйдегі температураның әсері

Тұтқырлықты бағалаудағы тәсіл.

Соққыш тұтқырлық металдың сенімділігін сипаттайды, оның мортсынғыштығына

қарсылас көрсету қабилеті.

Тәжірибені анықталған формада және де кесілген үлгіде жүргізеледі. Үлгіні кесілген

жағымен қазыққа қағып, қарама-қарсы жағын ұруға дайындап, белгілі биіктікке көтереді (7,3

сур)

7.3. – сурет. Соққы тұтқырығының тәжірибелік кестесі: а) маятникті копрдың схемасы; б)

кесілген стандартты үлгі; в) концентрантты кернеу түрлері; г) тұтқырлықты температурадан

тәуелділігі.

Үлгінің бұзылуына жұмсалатын жұмыс: А = Р(Н - h )

Мұндағы;

Р – маяктник салмағы

Н – соққыға дейінгі маятниктің көтерілу биіктігі.

Һ – соққыдан кейінгі маятниктің көтерілу биіктігі.

Соққы тұтқырлығы - сипаттамалы тұтқырлық болып табылады (аH) –жұмыстың

бөлініп бұзылуы, аH =АH / F0 , Мұндағы: F0 – кесік орындағы көлденен қима ауданы.

43

ГОСТ 9454 – 78 бойынша соққы тұтқырлықты KCV, KCU, КСТ деп белгіленеді. КС- соққы

тұтқырлықтың символы, үшінші символ тіліктің түрін көрсетеді: өткір(V), дөнгелектенген

радиусты(U),жарықты(Т) (сур.7.3 в).

Металды морт сыңғыштығын бағалау үшін және критикалық

басталуын анықтау үшін сериялық сынаулар.

Әртүрлі температурада үлгінің сериясын сынайды және сызықтарды құрады- соққы

тұтқырлықтың температурадан байланысының ( ан- Т), солай ақ морт сыңғыштың басталуын

анықтайды (сур. 7.3 г).

Морт сыңғыштың басталуы-бүзылудың өзгеру сипаттамасының температуралық

интервалы,конструкционды беріктіктің маңызды параметры болып есептеледі.

Неғұрлы морт сыңғыштың басталуы төмендеу болса, соғұрлы металл жүктеудің

шоғырлауна, деформацияның жылдамдығына әсерлігіші төмендейді .

Сынық түрі бойынша тұтқырлықты бағалау

Шыдамдылыққа сынақ (ГОСТ 2860) – беріктіктің шаршау сипаттамасын береді.

Тозу - жүктеудің белгілі өзгерткіш қайталану кезіндегі материалдың бұзылуы, яғни

шамасы аққыштық шегінен аспайды.

Тозуға процессі 3 сатыдан құралады, сынықтағы осы сатыларға сәйкес аймақтар 7.4

суретте көрсетілген.

1.Ең жүктелген кесіңңің болінде сынықтың пайда болуы.

2.Сынықтың бірте – бірте таралуы

3.Соңғы бұзылуы

Беріктіктің шаршау сипаттамалары циклдық сынауларда анықтайды, 7.5.суретте схемасы

келтірілген.

Сур.7.5. Шаршау сынағы(а) , шаршау қисығы (б).

44

Негізгі мінездемелер.

Шыдам шегі σ-1 – жүктеудің симметриялық өзгерісі кезінде, жүктеудің симметриялық

емес өзгересі кезінде– салмақ салудың үлкен циклы кезіндегі материал шыдай алатын

максималды жиктеу.

Шектеулі шыдам шегі – салмақ салудың немесе уақыттың белгілі бір сандық мәнінің

циклы кезіндегі материалдың шыдай алатын максималды жиктеу.

Өміршеңділік ( живучесть) – бұл, алғашқы жарықшалардың пайда болу цикл саны мен

толықтай бұзылу цикл санының арасындағы айырмашылық.

Технологиялық қасиеттер.

Технологиялық қасиеттер – материалдың салқындай және ыстықтай өңдеуге түсу

қабілетін сипаттайды .

1.Құйылымдық қасиеттер – бұл берілген материалдаң одан сапалы құйма алуға болатын

қабілеттілігін сипаттайды.

Сұйықтай аққыштық – бұл балқыған металдың құю формыларын толтыра алу қабілетін

сипаттайды

Отырымдылық ( сызықтық және көлемдік) – металдың салқындау және қату кезіндегі

өзінің сызықтық және көлемдік өлшемдерін өзгерту қабілетін сипаттайды. Модель жасау

кезінде сызықтық отырымдылықтың алдын алу үшін стандартты емес метрлер қолданылады.

Ликвация – материалдың көлемі бойынша химиялық құрамының біртекті еместігі.

2.Материалды қысыммен өңдеуге қабілеттілігі – бұл материалдардың сыртқы жиктеу

кезінде сынбай өзінің формасы мен өлшемдерін өзгерте алу қасиеті. Ол максималды түрде

өндірістік жағдайларға ортада өтетін технологиялық сынамалар қорытындысы бойынша