ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оценка конструктивной прочности деталей по механическим свойствам из "Технология термической обработки стали " Опыт показывает, что очень редко удается найти тесную связь между характеристиками механических свойств, определяемых на образцах, и службой деталей, в широких диапазонах охватывающих сразу значительное количество производства и методов нагружения. Разнообразие условий работы деталей требуют для оценки конструктивной прочности и различных характеристик механических свойств. В зависимости от характера действующих нагрузок механические испытания прежде всего следует разделить на 1) статические испытания при нормальных температурах или длительные статические испытания при повышенных температурах 2) ударные динамические испытания при различных температурах 3) испытания при повторных знакопостоянных или знакопеременных нагрузках при нормальных температурах. [c.8] К статическим испытаниям относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, статический изгиб и ползучесть. [c.8] Пластичность материала при растяжении определяется величиной удлинения о 10% и относительным сужением площади поперечного сечения V %. [c.9] Поперечным сужением оценивается максимальная деформация в месте разрушения, а удлинением — деформация всей рабочей части образца. [c.9] Величина относительного удлинения зависит от размеров образца, уменьшаясь с увеличением отношения расчетной длины образца к его диаметру, в связи с чем при обозначении относительного удлинения индексом указывается кратность образца, т. е. отношение расчетной длины к диаметру образца. [c.9] Форма и размеры образцов для испытания на растяжение установлены ГОСТ 1492-42. [c.9] При значительных пластических деформациях, когда образуется шейка и деформация ограничивается узким участком длины образца, диаграммы условных напряжений не дают представления о поведении металла под нагрузкой. Поэтому в последнее время широко используют диаграммы истинных напряжений, когда нагрузт а относится к сечению образца в каждый данный момент времени. Истинные напряжения возрастают вплоть до разрушения образца, которое характеризуется истинным нормальным конечным напряжением 5 [1]. [c.9] Диаграмма истинных жений. [c.9] При прочих равных условиях пластичность и статическая вязкость материала возрастают с увеличением 5, н уменьшением ц О. [c.9] Наиболее важными характеристиками прочности, определяющими устойчивость элементов конструкции и отсутствие остаточных деформаций, служат предел текучести и предел упругости. Особенно важны они для деталей, в которых недопустима значительная пластическая деформация (стяжные болты, щпильки, прулснны, рессоры, специальные валы, пластинчатые цепи и др.). Величина предела текучести часто принимается для установления допускаемых напряжений при расчете прочности. Предел текучести имеет значение также для деталей с надрезами, определяя собой начало перераспределения напряжений. [c.10] Однако в ряде конструкций для работы материала имеет значение сопротивление разрущению, так как их выход из строя связан с разрушением детали, а расчеты прочности (в том числе и в авиационной технике) принято вести на разрушение . Условный предел прочности определяет характер сопротивления материала разрущению только в случае хрупкого разрущения при растяжении. При других видах нагружения изгибе, кручении, вязком разрущении при растяжении, при наличии концентраторов напряжений момент разрущения определяется истинным пределом прочности Хл. [c.10] Истинная прочность деталей и характер разрущения сильно зависит от сопротивления отрыву 5 . Под сопротивлением отрыву понимается разрушающее напряжение при отсутствии пластической деформации. Сопротивление отрыву мало меняется от температуры и скорости деформации, тогда как сопротивление пластической деформации — предел текучести 3 , как правило, возрастает с понижением температуры и с увеличением скорости приложения нагрузки. На фиг. 3 приведена схема А. Ф. Иоффе, показывающая влияние температуры и скорости деформации на сопротивление отрыву 5 и на сопротивление пластической деформации, выраженное пределом текучести [2]. [c.10] При испытании образцов особое значение имеет вид изло.ма. Механические испытания отражают действительный характер разрушения деталей лишь при условии одинакового вида излома образцов и детали. Реальные детали всегда имеют концентраторы напряжений в виде надрезов, резких переходов сечений, местных напряжений, поэтому очень часто высокие свойства прочности, полученные при статических испытаниях гладких образцов, не отражают напряженного состояния реальных деталей при их эксплуатации. [c.11] Советскими учеными показано, что повышение предела прочности стали должно быть ограничено определенным уровнем, выше кото poro выгоды от упрочнения теряются вследствие повышенной чувствительности деталей к надрезам [3]. Поэтому был разработан ряд методов испытания гладких образцов с надрезом и перекосами, с определением численных характеристик чувствительности к надрезу . Вследствие наличия в надрезе поперечных растягивающих напряжений разрушение надрезанного образца из высокопрочных сталей может произойти хрупко. Истинный предел прочности умень щается в зависимости от жесткости надреза и от увеличения перекоса. [c.11] Хорошие результаты в отношении чувствительности к надрезам дает статический изгиб надрезанных образцов с диаметром не менее 20 мм, с кольцевой выточкой под углом 90°, глубиной 2 мм, с радиусом закругления 0,1 мм (величина надреза 36% ) [ 41. Неоднородное напряженное состояние при изгибе увеличивает чувствительность к надрезу. Чувствительность материала к надрезу косвенна указывает на относительно низкое значение хрупкой прочности. Для вязких материалов номинальная прочность надрезанных образцов может даже повышаться, так как надрезы способствуют разгру-жению и более равномерному распределению напряжений при испытании [5]. [c.11] Попытка Г. В. Ужика [6] применить надрезанные образцы для непосредственного определения сопротивления отрыву не увенчалась успехом. Для пластичных материалов излом при испытании надрезанных образцов при комнатной температуре был в значительной степени вязким, а разрушение начиналось с трещин среза. [c.11] Поэтому пока сопротивление отрыву может быть достоверно оп ределено только для хладноломких. материалов путем испытания на растяжение гладких образцов при низких температурах. [c.11] Ряд исследователей [8] предлагает определять сопротивление отрыву путем испытания дисков (диаметром 55 мм, толщиной не менее л л ), опирающихся по контуру, на круговой изгиб при температуре —196°. [c.12] Высокая пластичность материала (З, ) имеет большое значение как характеристика, определяющая резервы материала для восприятия деталями эксплуатационных и монтажных перегрузок. При высокой пластичности происходит выравнивание местных перегрузок. Малая пластичность не в состоянии выравнять эту неоднородность, в связи с чем разрушение даже высокопрочного образца происходит при нагрузках, значительно меньших истинного сопротивления разрушению. [c.12] Из характеристик, определяющих пластичность материала при статических испытаниях на растяжение, наиболее показательно относительное сужение площади поперечного сечения, которое к тому же не зависит от размеров образца. При одном и том же условно1вг пределе прочности относительное сужение дает косвенные указания на величину истинного предела прочности. Для оценки пластичности при эксплуатации реальных деталей, имеющих концентраторы напряжений, важна не столько пластичность гладкого, сколько надрезанного образца — пластичность в надрезе. Чем больше пластич ность в надрезе, тем меньше чувствительность к перекосам и надрезам реальных деталей. Определение относительного сужения площади поперечного сечения при статических испытаниях на растяжение образцов с надрезом может часто заменять ударные испытания, так как в большинстве случаев пластичность в надрезе изменяется в том же направлении, что и ударная работа. Вследствие более жесткого нагружения конструкционная пластичность еще лучше характеризуется пластичностью в надрезе, определяемом при статическом изгибе. [c.12] Вернуться к основной статье