Për të vlerësuar vetitë e performancës së produkteve dhe për të përcaktuar karakteristikat fizike dhe mekanike të materialeve, përdoren udhëzime të ndryshme, GOST dhe dokumente të tjera rregullatore dhe këshilluese. Rekomandohen gjithashtu metoda për testimin e shkatërrimit të një serie të tërë produktesh ose mostrash të të njëjtit lloj materiali. Kjo nuk është një metodë shumë ekonomike, por është efektive.
Përkufizimi i karakteristikave
Karakteristikat kryesore të vetive mekanike të materialeve janë si më poshtë.
1. Rezistenca në tërheqje ose qëndrueshmëria në tërheqje - ajo forcë sforcuese që fiksohet në ngarkesën më të lartë përpara shkatërrimit të kampionit. Karakteristikat mekanike të forcës dhe plasticitetit të materialeve përshkruajnë vetitë e trupave të ngurtë për t'i rezistuar ndryshimeve të pakthyeshme në formë dhe shkatërrim nën ndikimin e ngarkesave të jashtme.
2. Forca e rrjedhshmërisë së kushtëzuar është sforcimi kur sforcimi i mbetur arrin 0.2% të gjatësisë së kampionit. Kjo ështëstresi më i vogël ndërkohë që mostra vazhdon të deformohet pa një rritje të dukshme të stresit.
3. Kufiri i forcës afatgjatë quhet stresi më i madh, në një temperaturë të caktuar, duke shkaktuar shkatërrimin e kampionit për një kohë të caktuar. Përcaktimi i karakteristikave mekanike të materialeve fokusohet në njësitë përfundimtare të forcës afatgjatë - shkatërrimi ndodh në 7000 gradë Celsius në 100 orë.
4. Kufiri i kushtëzuar i zvarritjes është stresi që shkakton në një temperaturë të caktuar për një kohë të caktuar në kampion një zgjatim të caktuar, si dhe shpejtësinë e zvarritjes. Kufiri është deformimi i metalit për 100 orë në 7000 gradë Celsius me 0.2%. Zvarritja është një shkallë e caktuar e deformimit të metaleve nën ngarkim të vazhdueshëm dhe temperaturë të lartë për një kohë të gjatë. Rezistenca ndaj nxehtësisë është rezistenca e një materiali ndaj thyerjes dhe zvarritjes.
5. Kufiri i lodhjes është vlera më e lartë e stresit të ciklit kur dështimi i lodhjes nuk ndodh. Numri i cikleve të ngarkimit mund të jetë i dhënë ose arbitrar, në varësi të mënyrës se si është planifikuar testimi mekanik i materialeve. Karakteristikat mekanike përfshijnë lodhjen dhe qëndrueshmërinë e materialit. Nën veprimin e ngarkesave në cikël, dëmtimi grumbullohet, formohen çarje, duke çuar në shkatërrim. Kjo është lodhje. Dhe vetia e rezistencës ndaj lodhjes është qëndrueshmëria.
Zgjat dhe tkurr
Materiale të përdorura në inxhinieripraktikat ndahen në dy grupe. E para është plastike, për shkatërrimin e së cilës duhet të shfaqen deformime të konsiderueshme të mbetura, e dyta është e brishtë, duke u rrëzuar në deformime shumë të vogla. Natyrisht, një ndarje e tillë është shumë arbitrare, sepse çdo material, në varësi të kushteve të krijuara, mund të sillet si i brishtë ashtu edhe si duktil. Varet nga natyra e gjendjes së stresit, temperatura, shpejtësia e sforcimit dhe faktorë të tjerë.
Karakteristikat mekanike të materialeve në tension dhe ngjeshje janë elokuente si për duktil ashtu edhe për brishtë. Për shembull, çeliku i butë testohet në tension, ndërsa giza testohet në shtypje. Gize është e brishtë, çeliku është i urtë. Materialet e brishtë kanë rezistencë më të madhe në shtypje, ndërsa deformimi në tërheqje është më i keq. Plastika ka afërsisht të njëjtat karakteristika mekanike të materialeve në ngjeshje dhe tension. Megjithatë, pragu i tyre ende përcaktohet nga shtrirja. Janë këto metoda që mund të përcaktojnë më saktë karakteristikat mekanike të materialeve. Diagrami i tensionit dhe i ngjeshjes është paraqitur në ilustrimet për këtë artikull.
Brishtësia dhe plasticiteti
Çfarë është plasticiteti dhe brishtësia? E para është aftësia për të mos u shembur, duke marrë deformime të mbetura në sasi të mëdha. Kjo pronë është vendimtare për operacionet më të rëndësishme teknologjike. Përkulja, vizatimi, vizatimi, stampimi dhe shumë operacione të tjera varen nga karakteristikat e plasticitetit. Materialet duktile përfshijnë bakër të pjekur, bronz, alumin, çelik të butë, ari dhe të ngjashme. Shumë më pak bronz duktildhe dural. Pothuajse të gjithë çeliqet e lidhur janë shumë pak duktil.
Karakteristikat e forcës së materialeve plastike krahasohen me forcën e rendimentit, e cila do të diskutohet më poshtë. Karakteristikat e brishtësisë dhe plasticitetit ndikohen shumë nga temperatura dhe shpejtësia e ngarkimit. Tensioni i shpejtë e bën materialin të brishtë, ndërsa tensioni i ngad altë e bën atë duktil. Për shembull, qelqi është një material i brishtë, por mund të përballojë një ngarkesë afatgjatë nëse temperatura është normale, domethënë tregon vetitë e plasticitetit. Dhe çeliku i butë është duktil, por nën ngarkesën e goditjes duket si një material i brishtë.
Metoda e variacionit
Karakteristikat fiziko-mekanike të materialeve përcaktohen nga ngacmimi i dridhjeve gjatësore, përkulëse, përdredhëse dhe llojeve të tjera, edhe më komplekse, dhe në varësi të madhësisë së mostrave, formave, llojeve të marrësit dhe ngacmuesit, metodave. të fiksimit dhe skemave për aplikimin e ngarkesave dinamike. Produktet me përmasa të mëdha gjithashtu i nënshtrohen testimit duke përdorur këtë metodë, nëse metoda e aplikimit në metodat e aplikimit të ngarkesës, ngacmimi i dridhjeve dhe regjistrimi i tyre ndryshon ndjeshëm. E njëjta metodë përdoret për të përcaktuar karakteristikat mekanike të materialeve kur është e nevojshme të vlerësohet ngurtësia e strukturave me përmasa të mëdha. Megjithatë, kjo metodë nuk përdoret për përcaktimin lokal të karakteristikave të materialit në një produkt. Zbatimi praktik i teknikës është i mundur vetëm kur dihen dimensionet dhe dendësia gjeometrike, kur është e mundur të fiksohet produkti në mbështetëse dhe nëprodukt - konvertues, nevojiten kushte të caktuara të temperaturës, etj.
Për shembull, kur ndryshoni regjimet e temperaturës, ndodh një ose një tjetër ndryshim, karakteristikat mekanike të materialeve bëhen të ndryshme kur nxehen. Pothuajse të gjithë trupat zgjerohen në këto kushte, gjë që ndikon në strukturën e tyre. Çdo trup ka karakteristika të caktuara mekanike të materialeve nga të cilat përbëhet. Nëse këto karakteristika nuk ndryshojnë në të gjitha drejtimet dhe mbeten të njëjta, një trup i tillë quhet izotropik. Nëse ndryshojnë karakteristikat fizike dhe mekanike të materialeve - anizotropike. Kjo e fundit është një tipar karakteristik i pothuajse të gjitha materialeve, vetëm në një masë të ndryshme. Por ka, për shembull, çeliqe, ku anizotropia është shumë e parëndësishme. Ajo është më e theksuar në materiale të tilla natyrore si druri. Në kushtet e prodhimit, karakteristikat mekanike të materialeve përcaktohen përmes kontrollit të cilësisë, ku përdoren GOST të ndryshme. Një vlerësim i heterogjenitetit merret nga përpunimi statistikor kur përmblidhen rezultatet e testit. Mostrat duhet të jenë të shumta dhe të prera nga një dizajn specifik. Kjo metodë e marrjes së karakteristikave teknologjike konsiderohet mjaft e mundimshme.
Metodë akustike
Ekzistojnë shumë metoda akustike për përcaktimin e vetive mekanike të materialeve dhe karakteristikave të tyre, dhe të gjitha ato ndryshojnë në mënyrat e hyrjes, marrjes dhe regjistrimit të lëkundjeve në modalitetin sinusoidal dhe pulsues. Metodat akustike përdoren në studimin, për shembull, të materialeve të ndërtimit, trashësisë dhe gjendjes së tensionit të tyre, gjatë zbulimit të defekteve. Karakteristikat mekanike të materialeve strukturore përcaktohen gjithashtu duke përdorur metoda akustike. Tashmë janë duke u zhvilluar dhe prodhuar në masë pajisje të shumta elektronike akustike të ndryshme, të cilat lejojnë regjistrimin e valëve elastike, parametrat e përhapjes së tyre si në modalitetin sinusoidal ashtu edhe në atë pulsues. Në bazë të tyre, përcaktohen karakteristikat mekanike të forcës së materialeve. Nëse përdoren lëkundje elastike me intensitet të ulët, kjo metodë bëhet absolutisht e sigurt.
Dizavantazhi i metodës akustike është nevoja për kontakt akustik, gjë që nuk është gjithmonë e mundur. Prandaj, këto punime nuk janë shumë produktive nëse është e nevojshme të merren urgjentisht karakteristikat mekanike të forcës së materialeve. Rezultati ndikohet shumë nga gjendja e sipërfaqes, format dhe dimensionet gjeometrike të produktit në studim, si dhe mjedisi ku kryhen provat. Për të kapërcyer këto vështirësi, një problem specifik duhet të zgjidhet me një metodë akustike të përcaktuar rreptësisht ose, përkundrazi, disa prej tyre duhet të përdoren menjëherë, kjo varet nga situata specifike. Për shembull, tekstil me fije qelqi i përshtatet mirë një studimi të tillë, pasi shpejtësia e përhapjes së valëve elastike është e mirë, dhe për këtë arsye tingulli nga skaji në skaj përdoret gjerësisht, kur marrësi dhe emetuesi ndodhen në sipërfaqe të kundërta të kampionit.
Defektoskopi
Metodat e defektoskopisë përdoren për të kontrolluar cilësinë e materialeve në industri të ndryshme. Ka metoda jo destruktive dhe shkatërruese. Jo-shkatërruese përfshijnë sa vijon.
1. Zbulimi i defektit magnetik përdoret për të përcaktuar çarjet sipërfaqësore dhe mungesën e depërtimit. Zonat që kanë defekte të tilla karakterizohen nga fusha endacake. Mund t'i zbuloni me pajisje speciale ose thjesht të aplikoni një shtresë pluhuri magnetik në të gjithë sipërfaqen. Në vendet e defekteve, vendndodhja e pluhurit do të ndryshojë edhe kur aplikohet.
2. Defektoskopia kryhet edhe me ndihmën e ultrazërit. Rrezja e drejtimit do të reflektohet (shpërndahet) ndryshe, edhe nëse ka ndonjë ndërprerje thellë brenda kampionit.
3. Defektet në material tregohen mirë nga metoda e hulumtimit të rrezatimit, bazuar në ndryshimin në përthithjen e rrezatimit nga një medium me densitet të ndryshëm. Përdoret zbulimi i të metave gama dhe rrezet X.
4. Zbulimi i defekteve kimike. Nëse sipërfaqja është e gdhendur me një tretësirë të dobët të acidit nitrik, acid klorhidrik ose një përzierje të tyre (aqua regia), atëherë në vendet ku ka defekte shfaqet një rrjet në formën e vijave të zeza. Ju mund të aplikoni një metodë në të cilën printimet e squfurit hiqen. Në vendet ku materiali është johomogjen, squfuri duhet të ndryshojë ngjyrën.
Metodat shkatërruese
Metodat shkatërruese tashmë janë çmontuar pjesërisht këtu. Mostrat testohen për përkulje, ngjeshje, tension, domethënë përdoren metoda shkatërruese statike. Nëse produktitestohen me ngarkesa ciklike të ndryshueshme në lakimin e goditjes - përcaktohen vetitë dinamike. Metodat makroskopike nxjerrin një pamje të përgjithshme të strukturës së materialit dhe në vëllime të mëdha. Për një studim të tillë nevojiten mostra të lëmuara posaçërisht, të cilat i nënshtrohen gravurës. Pra, është e mundur të identifikohet forma dhe rregullimi i kokrrave, për shembull, në çelik, prania e kristaleve me deformim, fibrave, guaskave, flluskave, çarjeve dhe johomogjeniteteve të tjera të aliazhit.
Metodat mikroskopike studiojnë mikrostrukturën dhe zbulojnë defektet më të vogla. Mostrat janë bluar paraprakisht, lëmuar dhe pastaj gdhendur në të njëjtën mënyrë. Testimi i mëtejshëm përfshin përdorimin e mikroskopëve elektrikë dhe optikë dhe analizën e difraksionit me rreze X. Baza e kësaj metode është ndërhyrja e rrezeve që shpërndahen nga atomet e një lënde. Karakteristikat e materialit kontrollohen duke analizuar modelin e difraksionit të rrezeve X. Karakteristikat mekanike të materialeve përcaktojnë forcën e tyre, e cila është gjëja kryesore për ndërtimin e strukturave që janë të besueshme dhe të sigurta në funksionim. Prandaj, materiali testohet me kujdes dhe me metoda të ndryshme në të gjitha kushtet që ai mund të pranojë pa humbur një nivel të lartë të karakteristikave mekanike.
Metodat e kontrollit
Për kryerjen e testeve jo-shkatërruese të karakteristikave të materialeve, zgjedhja e duhur e metodave efektive ka një rëndësi të madhe. Më të sakta dhe interesante në këtë drejtim janë metodat e zbulimit të të metave - kontrolli i defekteve. Këtu është e nevojshme të njihen dhe të kuptohen ndryshimet midis metodave për zbatimin e metodave të zbulimit të defekteve dhe metodave për përcaktimin ekarakteristikat mekanike, pasi ato janë thelbësisht të ndryshme nga njëra-tjetra. Nëse këto të fundit bazohen në kontrollin e parametrave fizikë dhe në korrelacionin e tyre të mëvonshëm me karakteristikat mekanike të materialit, atëherë zbulimi i defektit bazohet në shndërrimin e drejtpërdrejtë të rrezatimit që reflektohet nga një defekt ose kalon nëpër një mjedis të kontrolluar.
Gjëja më e mirë, sigurisht, është kontrolli kompleks. Kompleksiteti qëndron në përcaktimin e parametrave fizikë optimalë, të cilët mund të përdoren për të identifikuar forcën dhe karakteristikat e tjera fizike dhe mekanike të kampionit. Dhe gjithashtu, në të njëjtën kohë, zhvillohet dhe zbatohet një grup mjetesh optimale për kontrollin e defekteve strukturore. Dhe, së fundi, shfaqet një vlerësim integral i këtij materiali: performanca e tij përcaktohet nga një sërë parametrash që ndihmuan në përcaktimin e metodave jo-shkatërruese.
Prova mekanike
Vetitë mekanike të materialeve testohen dhe vlerësohen me ndihmën e këtyre testeve. Ky lloj kontrolli u shfaq shumë kohë më parë, por ende nuk e ka humbur rëndësinë e tij. Edhe materialet moderne të teknologjisë së lartë kritikohen shpesh dhe ashpër nga konsumatorët. Dhe kjo sugjeron që ekzaminimet duhet të kryhen më me kujdes. Siç është përmendur tashmë, testet mekanike mund të ndahen në dy lloje: statike dhe dinamike. Të parët kontrollojnë produktin ose kampionin për rrotullim, tension, ngjeshje, përkulje, dhe i dyti për ngurtësinë dhe forcën e goditjes. Pajisjet moderne ndihmojnë për të kryer këto procedura jo shumë të thjeshta me cilësi të lartë dhe për të identifikuar të gjitha problemet operacionale.vetitë e këtij materiali.
Testimi i tensionit mund të zbulojë rezistencën e një materiali ndaj efekteve të stresit tërheqës konstant ose në rritje. Metoda është e vjetër, e testuar dhe e kuptueshme, e përdorur për një kohë shumë të gjatë dhe ende përdoret gjerësisht. Mostra shtrihet përgjatë boshtit gjatësor me anë të një fiksimi në makinën e testimit. Shkalla e tërheqjes së mostrës është konstante, ngarkesa matet me një sensor të veçantë. Në të njëjtën kohë, monitorohet zgjatimi, si dhe përputhshmëria e tij me ngarkesën e aplikuar. Rezultatet e testeve të tilla janë jashtëzakonisht të dobishme nëse duhen bërë dizajne të reja, pasi askush nuk e di ende se si do të sillen nën ngarkesë. Vetëm identifikimi i të gjithë parametrave të elasticitetit të materialit mund të sugjerojë. Stresi maksimal - forca e rrjedhshmërisë bën përcaktimin e ngarkesës maksimale që mund të përballojë një material i caktuar. Kjo do të ndihmojë në llogaritjen e marzhit të sigurisë.
Testi i fortësisë
Ngurtësia e materialit llogaritet nga moduli i elasticitetit. Kombinimi i rrjedhshmërisë dhe ngurtësisë ndihmon në përcaktimin e elasticitetit të materialit. Nëse procesi teknologjik përmban operacione të tilla si hapja, rrotullimi, shtypja, atëherë është thjesht e nevojshme të dihet madhësia e deformimit të mundshëm plastik. Me plasticitet të lartë, materiali do të jetë në gjendje të marrë çdo formë nën ngarkesën e duhur. Një test kompresimi mund të shërbejë gjithashtu si një metodë për përcaktimin e kufirit të sigurisë. Sidomos nëse materiali është i brishtë.
Ngurtësia testohet duke përdorurIdentator, i cili është bërë nga një material shumë më i fortë. Më shpesh, ky test kryhet sipas metodës Brinell (një top shtypet brenda), Vickers (një identifikues në formë piramide) ose Rockwell (përdoret një kon). Një identifikues shtypet në sipërfaqen e materialit me një forcë të caktuar për një periudhë të caktuar kohe dhe më pas studiohet gjurmët e mbetura në mostër. Ekzistojnë teste të tjera mjaft të përdorura gjerësisht: për forcën e goditjes, për shembull, kur rezistenca e një materiali vlerësohet në momentin e aplikimit të një ngarkese.
