Çekme mukavemeti testi esas olarak metal malzemelerin germe işlemi sırasında hasara karşı direnç gösterme yeteneğini belirlemek için kullanılır ve malzemelerin mekanik özelliklerinin değerlendirilmesinde önemli göstergelerden biridir.
1. Çekme testi
Çekme testi malzeme mekaniğinin temel prensiplerine dayanmaktadır. Malzeme numunesine belirli koşullar altında çekme yükü uygulanarak numune kırılana kadar çekme deformasyonuna neden olur. Test sırasında, malzemenin akma mukavemeti, çekme mukavemeti ve diğer performans göstergelerini hesaplamak amacıyla, deney numunesinin farklı yükler altında deformasyonu ve numune kırıldığında maksimum yük kaydedilir.
Gerilme σ = F/A
σ çekme mukavemetidir (MPa)
F, çekme yüküdür (N)
A, numunenin kesit alanıdır
2. Çekme eğrisi
Germe işleminin çeşitli aşamalarının analizi:
A. Küçük bir yükle OP aşamasında, uzama yük ile doğrusal bir ilişki içindedir ve Fp, düz çizgiyi korumak için maksimum yüktür.
B. Yük Fp'yi aştıktan sonra çekme eğrisi doğrusal olmayan bir ilişki almaya başlar. Numune ilk deformasyon aşamasına girer ve yük kaldırılır ve numune orijinal durumuna dönebilir ve elastik olarak deforme olabilir.
C. Yük Fe'yi aştıktan sonra yük kaldırılır, deformasyonun bir kısmı eski haline getirilir ve plastik deformasyon olarak adlandırılan artık deformasyonun bir kısmı korunur. Fe'ye elastik limit denir.
D. Yük daha da arttığında çekme eğrisi testere dişini gösterir. Yük artmadığında veya azalmadığında, deneysel numunenin sürekli uzaması olgusuna akma adı verilir. Akma sonrasında numune belirgin plastik deformasyona uğramaya başlar.
e. Akma sonrasında numune deformasyon direncinde, iş sertleşmesinde ve deformasyon güçlendirmesinde bir artış gösterir. Yük Fb'ye ulaştığında numunenin aynı kısmı keskin bir şekilde küçülür. Fb güç sınırıdır.
F. Büzülme olgusu numunenin taşıma kapasitesinde bir azalmaya yol açar. Yük Fk'ye ulaştığında numune kırılır. Buna kırılma yükü denir.
Akma Dayanımı
Akma dayanımı, bir metal malzemenin plastik deformasyonun başlangıcından dış kuvvete maruz kaldığında tam kırılmaya kadar dayanabileceği maksimum gerilme değeridir. Bu değer malzemenin elastik deformasyon aşamasından plastik deformasyon aşamasına geçtiği kritik noktayı işaret eder.
sınıflandırma
Üst akma mukavemeti: Akma meydana geldiğinde kuvvet ilk kez düşmeden önce numunenin maksimum stresini ifade eder.
Düşük akma dayanımı: Başlangıçtaki geçici etki göz ardı edildiğinde akma aşamasındaki minimum gerilimi ifade eder. Alt akma noktasının değeri nispeten kararlı olduğundan, genellikle akma noktası veya akma dayanımı olarak adlandırılan malzeme direncinin bir göstergesi olarak kullanılır.
Hesaplama formülü
Üst akma dayanımı için: R = F / Sₒ, burada F, akma aşamasında kuvvet ilk kez düşmeden önceki maksimum kuvvettir ve Sₒ, numunenin orijinal kesit alanıdır.
Daha düşük akma dayanımı için: R = F / Sₒ, burada F, başlangıçtaki geçici etkiyi göz ardı eden minimum F kuvvetidir ve Sₒ, numunenin orijinal kesit alanıdır.
Birim
Akma dayanımı birimi genellikle MPa (megapaskal) veya N/mm²'dir (Milimetre kare başına Newton).
Örnek
Örnek olarak düşük karbonlu çeliği ele alalım; akma sınırı genellikle 207 MPa'dır. Düşük karbonlu çelik, bu sınırdan daha büyük bir dış kuvvete maruz kaldığında kalıcı deformasyona neden olur ve eski durumuna döndürülemez; Bu sınırdan daha düşük bir dış kuvvete maruz kaldığında düşük karbonlu çelik orijinal durumuna dönebilir.
Akma dayanımı, metal malzemelerin mekanik özelliklerinin değerlendirilmesinde önemli göstergelerden biridir. Malzemelerin dış kuvvetlere maruz kaldığında plastik deformasyona direnme yeteneğini yansıtır.
Çekme mukavemeti
Çekme mukavemeti, bir malzemenin çekme yükü altında hasara karşı direnç gösterme yeteneğidir; bu, özellikle malzemenin çekme işlemi sırasında dayanabileceği maksimum gerilim değeri olarak ifade edilir. Malzeme üzerindeki çekme gerilimi çekme mukavemetini aştığında malzeme plastik deformasyona uğrayacak veya kırılacaktır.
Hesaplama formülü
Çekme mukavemeti (σt) için hesaplama formülü şöyledir:
σt = F / A
Burada F, numunenin kırılmadan önce dayanabileceği maksimum çekme kuvvetidir (Newton, N) ve A, numunenin orijinal kesit alanıdır (milimetre kare, mm²).
Birim
Çekme mukavemetinin birimi genellikle MPa (megapascal) veya N/mm²'dir (Milimetre kare başına Newton). 1 MPa, metrekare başına 1.000.000 Newton'a eşittir, bu da 1 N/mm²'ye eşittir.
Etkileyen faktörler
Çekme mukavemeti, kimyasal bileşim, mikro yapı, ısıl işlem süreci, işleme yöntemi vb. dahil olmak üzere birçok faktörden etkilenir. Farklı malzemeler farklı çekme mukavemetlerine sahiptir, bu nedenle pratik uygulamalarda, malzemenin mekanik özelliklerine göre uygun malzemelerin seçilmesi gerekir. malzemeler.
Pratik uygulama
Çekme mukavemeti, malzeme bilimi ve mühendisliği alanında çok önemli bir parametredir ve sıklıkla malzemelerin mekanik özelliklerini değerlendirmek için kullanılır. Yapısal tasarım, malzeme seçimi, güvenlik değerlendirmesi vb. açısından çekme dayanımı dikkate alınması gereken bir faktördür. Örneğin inşaat mühendisliğinde çeliğin çekme dayanımı, yüklere dayanıp dayanamayacağının belirlenmesinde önemli bir faktördür; Havacılık ve uzay alanında hafif ve yüksek mukavemetli malzemelerin çekme mukavemeti, uçakların güvenliğini sağlamanın anahtarıdır.
Yorgunluk gücü:
Metal yorgunluğu, malzemelerin ve bileşenlerin, döngüsel stres veya döngüsel gerinim altında bir veya birkaç yerde kademeli olarak yerel kalıcı kümülatif hasar ürettiği ve belirli sayıda döngüden sonra çatlaklar veya ani tam kırılmaların meydana geldiği süreci ifade eder.
Özellikler
Zaman içinde ani: Metal yorulması arızası genellikle kısa bir süre içinde, belirgin belirtiler olmadan aniden ortaya çıkar.
Konumdaki yerellik: Yorulma hatası genellikle stresin yoğunlaştığı yerel bölgelerde meydana gelir.
Çevreye ve kusurlara duyarlılık: Metal yorgunluğu çevreye ve malzeme içindeki küçük kusurlara karşı çok duyarlıdır, bu da yorulma sürecini hızlandırabilir.
Etkileyen faktörler
Gerilme genliği: Gerilmenin büyüklüğü metalin yorulma ömrünü doğrudan etkiler.
Ortalama gerilim büyüklüğü: Ortalama gerilim ne kadar büyük olursa metalin yorulma ömrü o kadar kısa olur.
Döngü sayısı: Metal ne kadar çok döngüsel gerilime veya gerilime maruz kalırsa, yorulma hasarının birikmesi de o kadar ciddi olur.
Önleyici tedbirler
Malzeme seçimini optimize edin: Daha yüksek yorulma limitlerine sahip malzemeleri seçin.
Gerilim konsantrasyonunu azaltmak: Yuvarlatılmış köşe geçişleri kullanmak, kesit boyutlarını artırmak vb. gibi yapısal tasarım veya işleme yöntemleri yoluyla gerilim konsantrasyonunu azaltın.
Yüzey işleme: Yüzey kusurlarını azaltmak ve yorulma mukavemetini arttırmak için metal yüzeye parlatma, püskürtme vb.
Denetim ve bakım: Çatlak gibi kusurları derhal tespit etmek ve onarmak için metal bileşenleri düzenli olarak inceleyin; Aşınmış parçaların değiştirilmesi ve zayıf bağlantıların güçlendirilmesi gibi yorulmaya yatkın parçaların bakımını yapın.
Metal yorgunluğu, anilik, yerellik ve çevreye duyarlılık ile karakterize edilen yaygın bir metal arıza modudur. Gerilme genliği, ortalama gerilme büyüklüğü ve çevrim sayısı metal yorgunluğunu etkileyen ana faktörlerdir.
SN eğrisi: Farklı stres seviyeleri altındaki malzemelerin yorulma ömrünü tanımlar; burada S, stresi ve N, stres döngüsü sayısını temsil eder.
Yorulma mukavemet katsayısı formülü:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Burada (Ka) yük faktörü, (Kb) boyut faktörü, (Kc) sıcaklık faktörü, (Kd) yüzey kalite faktörü ve (Ke) güvenilirlik faktörüdür.
SN eğrisinin matematiksel ifadesi:
(\sigma^m N = C)
(\sigma) gerilmeyi, N gerilme çevrimlerinin sayısını, m ve C ise malzeme sabitlerini göstermektedir.
Hesaplama adımları
Malzeme sabitlerini belirleyin:
M ve C değerlerini deneylerle veya ilgili literatüre başvurarak belirleyin.
Gerilim konsantrasyon faktörünü belirleyin: Gerilim konsantrasyon faktörünü K belirlemek için parçanın gerçek şeklini ve boyutunun yanı sıra dolgular, kama kanalları vb. nedeniyle oluşan gerilim konsantrasyonunu göz önünde bulundurun. Yorulma mukavemetini hesaplayın: SN eğrisine ve gerilime göre Konsantrasyon faktörü, parçanın tasarım ömrü ve çalışma gerilimi düzeyi ile birleştiğinde yorulma mukavemetini hesaplar.
2. Plastisite:
Plastisite, bir malzemenin dış kuvvete maruz kaldığında, dış kuvvet elastik sınırını aştığında kırılmadan kalıcı deformasyon üreten özelliğini ifade eder. Bu deformasyon geri döndürülemez ve dış kuvvet kaldırılsa bile malzeme orijinal şekline geri dönmeyecektir.
Plastisite indeksi ve hesaplama formülü
Uzama (δ)
Tanım: Uzama, numune orijinal ölçü uzunluğuna kadar çekmeyle kırıldıktan sonra ölçü bölümünün toplam deformasyonunun yüzdesidir.
Formül: δ = (L1 – L0) / L0 × %100
Burada L0 numunenin orijinal ölçü uzunluğudur;
L1, numune kırıldıktan sonraki ölçü uzunluğudur.
Segment azaltma (Ψ)
Tanım: Segmental azalma, numune orijinal kesit alanına kırıldıktan sonra boyun verme noktasındaki kesit alanındaki maksimum azalmanın yüzdesidir.
Formül: Ψ = (F0 – F1) / F0 × %100
Burada F0 numunenin orijinal kesit alanıdır;
F1, numune kırıldıktan sonra boyun verme noktasındaki kesit alanıdır.
3. Sertlik
Metal sertliği, metal malzemelerin sertliğini ölçmek için kullanılan bir mekanik özellik indeksidir. Metal yüzeyindeki lokal hacimdeki deformasyona karşı direnç gösterme yeteneğini gösterir.
Metal sertliğinin sınıflandırılması ve gösterimi
Metal sertliğinin farklı test yöntemlerine göre çeşitli sınıflandırma ve temsil yöntemleri vardır. Temel olarak aşağıdakileri içerir:
Brinell sertliği (HB):
Uygulama kapsamı: Genellikle demir dışı metaller, çelik gibi malzemenin daha yumuşak olduğu durumlarda ısıl işlemden önce veya tavlamadan sonra kullanılır.
Test prensibi: Belirli bir test yükü boyutunda, sertleştirilmiş bir çelik bilye veya belirli bir çaptaki karbür bilya, test edilecek metalin yüzeyine bastırılır ve yük belirli bir süre sonra boşaltılır ve girintinin çapı Test edilecek yüzeyde ölçüm yapılır.
Hesaplama formülü: Brinell sertlik değeri, yükün girintinin küresel yüzey alanına bölünmesiyle elde edilen bölümdür.
Rockwell sertliği (HR):
Uygulama kapsamı: Genellikle ısıl işlem sonrası sertlik gibi daha yüksek sertliğe sahip malzemeler için kullanılır.
Test prensibi: Brinell sertliğine benzer, ancak farklı problar (elmas) ve farklı hesaplama yöntemleri kullanılır.
Tipler: Uygulamaya bağlı olarak HRC (yüksek sertlikteki malzemeler için), HRA, HRB ve diğer tipleri mevcuttur.
Vickers sertliği (HV):
Uygulama kapsamı: Mikroskop analizi için uygundur.
Test prensibi: Malzeme yüzeyine 120 kg'dan daha az bir yük ve 136° köşe açısına sahip bir elmas kare koni girintisi ile bastırın ve Vickers sertlik değerini elde etmek için malzeme girinti çukurunun yüzey alanını yük değerine bölün.
Leeb sertliği (HL):
Özellikler: Taşınabilir sertlik test cihazı, ölçülmesi kolaydır.
Test prensibi: Sertlik yüzeyine çarptıktan sonra darbe bilyesi başlığının oluşturduğu sıçramayı kullanın ve numune yüzeyinden 1 mm'deki zımbanın geri tepme hızının darbe hızına oranıyla sertliği hesaplayın.
Gönderim zamanı: Eylül-25-2024
