Механічні випробування металів

Твердість за Віккерсом (HV) визначається шляхом вдавлювання алмазної піраміди, яка має кут при вершині 136º. Твердість за Віккерсом – це твердість матеріалу, обчислена з розміру відбитка, виробленого навантаженням алмазної пірамідки індентора. Індентор, що застосовується в тестах з Віккерс – пірамідка з квадратною основою, протилежні сторони якої сходяться на вершині під кутом 136 º.

Метод Віккерса дозволяє визначати твердість азотованих та цементованих поверхонь, а також тонких листових матеріалів.

Сучасна конструкція твердоміра Брінелля дозволяє плавно впроваджувати індентор в зразок, забезпечує високу точність застосування навантаження (похибка не більше 1,0%), що дозволяє отримувати відбитки з високою повторюваністю, необхідної для забезпечення точності вимірювання твердості.

Як індентори використовуються кульки з твердого сплаву діаметром 1; 2,5; 5 та 10 мм. Величину навантаження та діаметр кульки вибирають залежно від досліджуваного матеріалу, який розділений на 5 основних груп:

1 – сталь, нікелеві та титанові сплави;

2 – чавун;

3 – мідь та сплави міді;

4 – легкі метали та їх сплави;

5 – свинець, олово.

Проба на бортування труб (ГОСТ 8693-58) застосовується тільки для труб діаметром від 30 мм і вище і проводиться на цілих трубах або відрізках довжиною 1,5 +100 мм, де (I – зовнішній діаметр труби. Відгинання борту проводиться ручником з напівкруглою головкою на підставці із заокругленням радіусом.

Визначення умовної межі пружності називається напруга, у якому залишкова (пластична) деформація становить 0.01%. Складаючи діаграму розтягування для визначення межі пружності знаходження на ній точки А*, що відповідає умовній межі пружності, необхідно скористатися законом розвантаження та повторного навантаження.

Механічні випробування на вигин необхідні для крихких та малопластичних металів. Крім того, випробування міцності на вигин дає уявлення про температуру переходу їх тендітного в пластичний стан.

При випробуванні зразків матеріалів на вигин прикладають зосереджену силу по центру між опорами або прикладають силу двох точках, рівновіддалених від опор.

Випробування металів на розрив необхідне для встановлення міцності, що є особливо важливим при подальшому його використанні. Дане випробування проводиться на спеціалізованих машинах, де зразок піддається зусиллям, що розтягують, до руйнування. Прилад на машині визначає масштаб розтягування у вигляді діаграми. Чим пластичніший метал, тим довше його опір, і навпаки.

При випробуванні на розрив зразок поміщають спеціальні розривні машини, де його розтягують до руйнування, тобто розриву. У момент випробування швидкість не змінюється, при цьому визначається:

– плинність;

– пружність;

– пропорційність;

– відносне подовження;

– тимчасове опір до розриву, тобто навантаження руйнування.

У опорі матеріалів дана характеристика означає напругу, у якому пластична деформація продовжує розвиватися без збільшення навантаження. Це визначення актуальне насамперед для металу.

Сам процес вимірювання межі плинності металу в лабораторних умовах полягає в наступному:

– випробуваний матеріал (виріб) доводиться до необхідних за стандартом обладнання зразків (згідно з ГОСТ 1497-84);

– поміщається у захоплення розривної машини;

– після чого відбувається розтяг, причому навантаження при цьому поступово збільшують;

– зміни розмірів зразка за певного навантаження фіксують, цей графік називається діаграма умовного розтягування.

Зразок згинають спочатку вліво або вправо на 90⁰, а потім щоразу на 180⁰ протилежну сторону. Критерієм закінчення випробування є руйнування зразка або досягнення заданої кількості перегинів без руйнування.

Випробування на сплющення зазвичай проводять на зразках, вирізаних із трубчастих виробів, і проводять шляхом сплющення кілець із труби із заданим ступенем між двома паралельними плитами. Тяжкість сплющування – виміряна відстань між плитами при певному навантаженні не повинна бути більшою за необхідне. Тест на сплющування труби, використовується для визначення того, чи труба ламатиметься при сплющуванні.

Ця характеристика по суті визначає міцність виробу (болт, гвинт) у місці переходу (спряження) різьбового стрижня і головки. Саме місце сполучення стрижня та головки вважається найбільш небезпечним з точки зору забезпечення надійності.

Цей аналіз призначений визначення «механіки» кріпильних деталей оснащених різьбленням. Ця характеристика по суті визначає міцність виробу (болт, гвинт) у місці переходу (спряження) різьбового стрижня і головки. Саме місце сполучення стрижня та головки вважається найбільш небезпечним з точки зору забезпечення надійності.

При випробуванні міцності на розрив на косій шайбі, до прикладу застосовується зусилля на розрив – до повної деформації випробуваного зразка. Якщо він настає на його стрижні або різьбленні, він приймається як прийнятний для норм ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898/1-78).

Якщо розрив трапляється у місці, де стрижень кріпитися до головки болта, зразок вважається таким, що не відповідає стандартам. Відповідно до вимог нормативних документів руйнування виробу під головкою неприпустимо за будь-яких умов.

Відносне подовження після розриву характеризує пластичність матеріалу. Залежно від величини цього подовження матеріали ділять на пластичні та тендітні.

До пластичних матеріалів відносяться маловуглецева сталь, мідь, свинець та ін., а до тендітних – загартована сталь, чавун.

Зазор у підшипнику потрібен для запобігання заклинювання тіл обертання (кульок, роликів) підшипника з кільцями під час роботи.

Цей зазор компенсує зменшення відстані між внутрішнім та зовнішнім кільцем підшипника.
– при значному нагріванні підшипникового вузла під час роботи та розширення або стиснення деталей
– при посадці з натягом
– для компенсації деякого усунення підшипника щодо інших частин

Зазор є одним із важливих факторів, що впливають на довговічність роботи підшипника. При цьому в радіальних (нерегульованих) підшипниках прийнято розглядати радіальні зазори, а в радіально-упорних підшипниках, де радіальний та осьовий зазор регулюються, прийнято розглядати тільки осьовий зазор. Вибір підшипника з оптимальним для даних умов експлуатації радіальним або осьовим зазором дозволяє забезпечити раціональний розподіл навантаження між тілами кочення, максимальне зменшення вібрації підшипника під час роботи, зменшення шуму, що виникає під час роботи підшипника.