Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 6
Лабораторна робота №1
Тема: Випробування сталевого зразка на розрив
Мета: Визначення механічних характеристик сталі
При виконанні проектувальних робіт, перевірці міцності та жорсткості елементів конструкцій та деталей машин необхідно знати фізико-механічні властивості конструкційних матеріалів. Для цього проводять експериментальні випробування зразків, виготовлених з досліджуваного матеріалу, на зсув, кручення, осьове розтягання та стискання тощо. У більшості випадків випробовування виконують шляхом проведення стандартних досліджень властивостей матеріалів, випробовуючи зразки на розтягання при статичному навантаженні. Для цього існують спеціальні випробувальні машини. Випробування на розтягання використовуються також для контролю якості різних металів, сталей при їх виробництві і перевірці відповідності їх механічних характеристик вимогам ГОСТів.
1. Схема установки
Дослідження проводяться на випробувальній машині розривної дії з зусиллям в 4 тони ИМ-4Р (Рис.1). Машина має електромеханічний привід, але може бути використана також і в ручному режимі. При необхідності машину можна використовувати для проведення випробувань на стискання та зріз. Машина складається з рами, приводу і пристрою для викреслювання діаграм.
Рис.1
Рама машини включає основу 1, верхню поперечину 2, сполучені між собою чотирма стійками 6. При випробуванні зразок 7 встановлюється в утримуючі пристрої машини 5 та 8. Від електродвигуна, встановленого в основі 1, або від ручного приводу через редуктор обертання передається зубчатій гайці 3, що втягує в себе гвинт 4, у верхній частині якого розташований утримуючий пристрій 5. Створюване при цьому зусилля передається через зразок 7 і утримуючий пристрій 8 на маятниковий вимірювач сили. Відхилення маятника пропорційно прикладеному навантаженню і фіксується на папері шляхом переміщення записуючого пристрою уздовж діаграмного барабана 10. Одночасно з цим рухома стрілка рухається уздовж встановленій під барабаном шкали 11, фіксуючи величину навантаження на зразок. Переміщення нижнього утримуючого пристрою 5, дорівнює абсолютному подовженню зразка, через елементи записуючого пристрою передається на барабан, поворот якого пропорційний подовженню зразка, і записується на папері.
Ескіз зразка
Рис.2
2. Порядок виконання роботи
1. Виконати виміри зразка і результати вимірів занести в таблицю 1. Розрахункова довжина зразка замірюється між його головками. При визначенні діаметра діаметр вимірюється в трьох різних місцях уздовж довжини зразка і по цим розмірам обчислюється середнє арифметичне значення.
Таблиця 1
Дані виміру зразка
|
Найменування |
Розміри |
Найменування |
Розміри |
|
До випробування |
Після випробування |
||
|
Довжина розрахункової частини |
(мм) |
Довжина розрахункової частини |
(мм) |
|
Діаметр зразка |
(мм) |
Діаметр зразка |
(мм) |
|
Площа поперечного перерізу |
(см2) |
Площа поперечного перерізу |
(см2) |
|
Об’єм зразка |
(см3) |
Об’єм зразка |
2.Вставити папір в записуючий пристрій машини.
3. Закріпити зразок в машині за допомогою спеціальних утримуючих пристроїв і за допомогою електродвигуна або вручну, поволі навантажуючи зразок, провести необхідні вимірювання величини навантажень при досягненні зразком відповідних характерних станів і занести у перший рядок таблиці 2. Судити про настання цих станів можна або по поведінці стрілки вимірювального пристрою, або по характеру поведінки записуючого пристрою при побудові діаграми розтягання. До таких навантажень слід віднести наступні:
навантаження, що відповідає границі пропорційності;
навантаження, що відповідає границі пружності;
навантаження, що відповідає границі текучості;
максимальне навантаження, що виникає у зразку.
Навантаження в момент розриву практичного значення не має, тому і не вимірюється.
При вимірюванні зусилля в зразку за допомогою вимірювального пристрою слід знати, що 1 мм на вимірювальній шкалі машини відповідає 100Н.
Таблиця 2
Зміряні зусилля у зразку
|
(кН) |
(кН) |
(кН) |
(кН) |
(мм) |
(мм) |
(мм) |
4. Провести цикл “навантаження-розвантаження” на ділянці самозміцнення (Ділянка №4 діаграми розтягання. Рис.3). Явище, пов'язане з зміною властивостей матеріалу при розвантаженні і повторному навантаженні на ділянці самозміцнення, отримало назву “наклепа”.
5. Після розриву зразка вийняти його частини з машини, скласти їх і виміряти довжину зразка і діаметр у шийці (з точністю до 0,1мм). При вимірюванні діаметру в шийці виміряти діаметр у двох взаємно перпендикулярних напрямах і узяти середнє арифметичне значення). Дані вимірювань занести в таблицю 1.
5. Вийняти діаграму розтягання з машини і обробити її. Через конструктивні особливості записуючого пристрою машини діаграма розтягання має вигляд, наведений на рис.3. Зазвичай діаграму розтягання зображують зліва направо у вигляді дзеркального зображення рис.3 відносно вертикальної осі. При обробці діаграми розтягання знайти початок відліку, як це показано на рис.3, і провести горизонтальну вісь абсолютних подовжень і вертикальну вісь навантажень (внутрішніх зусиль в зразку).
Рис.3
6. Зміряти ординати, які відповідають раніше зміряним навантаженням , , , , і уточнити деякі з них. Уточнені значення навантажень занести в другий рядок таблиці 2. При вимірюванні на діаграмі розтягання навантажень слід зважати на те, що 1см на діаграмі відповідає 1кН навантаження.
7. Зміряти на діаграмі розтягання деформації зразка: повне абсолютне подовження у момент розриву; пружна деформація, зникаюча після розриву зразка за рахунок пружних властивостей сталі; залишкова деформація у зразку, яка не зникає після зняття навантаження. Результати вимірювань занести в таблицю 2.
8. Зобразити діаграму розтягання сталі зліва направо, використовуючи набуті уточнені значення навантажень і деформацій (Рис.4).
Рис.4
9. Обчислити механічні характеристики міцності сталі:
– границя пропорційності;
– границя пружності;
границя текучості;
– границя міцності або тимчасовий опір.
Дані розрахунку занести в таблицю 3.
Таблиця 3
Механічні характеристики міцності і пластичності сталі
|
(МПа) |
(МПа) |
(МПа) |
(МПа) |
(%) |
(%) |
10. Обчислити характеристики пластичності сталі:
відносне залишкове подовження;
відносне звуження зразка.
Результати занести в таблицю 3.
11. За даними розрахунку побудувати діаграму напружень (Рис.5).
Рис.5
Вигляд цієї діаграми є умовним, оскільки при визначенні механічних характеристик міцності використовувалася початкова площа поперечного перерізу зразка, а не реальна. Відомо, що при розтяганні в зразку зменшуються розміри поперечних перерізів. Отже, реальна площа поперечних перерізів зразка на різних стадіях розтягання буде меншою за початкову площу до випробування. При побудові діаграми напружень заздалегідь слід знайти величини відносної деформації у різні моменти за формулами:
; ;
12. Обчислити повну роботу, витрачену на розрив зразка, яка чисельно дорівнює площі діаграми розтягання (Рис.4). Її визначають за формулою:
(Нм),
де коефіцієнт заповнення діаграми (для пластичної сталі ).
13. Обчислити питому роботу, витрачену на розрив одиниці об'єму матеріалу:
(Н/м2).
Цю саму роботу можна знайти як площу умовної діаграми напружень:
(Н/м2).
Висновки:
1. В результаті випробувань сталевого зразка на розрив були побудовані діаграма розтягання та діаграма напруження сталі та визначені механічні характеристики сталі: характеристики міцності і пластичності (Таблиця 3).
2. Визначені значення повної і питомої роботи, витраченої на розрив зразка.
3. Результати випробувань дозволяють встановити марку сталі: маловуглецева сталь Ст.3.