O teste de resistência à tração é usado principalmente para determinar a capacidade dos materiais metálicos de resistir a danos durante o processo de alongamento e é um dos indicadores importantes para avaliar as propriedades mecânicas dos materiais.
1. Teste de tração
O teste de tração é baseado nos princípios básicos da mecânica do material. Ao aplicar uma carga de tração à amostra de material sob certas condições, ela causa deformação por tração até que a amostra quebre. Durante o teste, a deformação da amostra experimental sob diferentes cargas e a carga máxima quando as quebras da amostra são registradas, de modo a calcular a força de escoamento, a resistência à tração e outros indicadores de desempenho do material.
Estresse σ = f/a
σ é a resistência à tração (MPA)
F é a carga de tração (n)
A é a área de seção transversal da amostra
2. Curva de tração
Análise de vários estágios do processo de alongamento:
um. No estágio de OP com uma pequena carga, o alongamento está em uma relação linear com a carga e FP é a carga máxima para manter a linha reta.
b. Após a carga exceder o FP, a curva de tração começa a adotar um relacionamento não linear. A amostra entra no estágio de deformação inicial e a carga é removida e a amostra pode retornar ao seu estado original e se deformar elasticamente.
c. Após a carga exceder o Fe, a carga é removida, parte da deformação é restaurada e parte da deformação residual é retida, que é chamada deformação plástica. Fe é chamado de limite elástico.
d. Quando a carga aumenta ainda mais, a curva de tração mostra o dente de serra. Quando a carga não aumenta ou diminui, é chamado o fenômeno de alongamento contínuo da amostra experimental. Após ceder, a amostra começa a sofrer óbvia deformação plástica.
e. Após o rendimento, a amostra mostra um aumento na resistência à deformação, endurecimento do trabalho e fortalecimento da deformação. Quando a carga atinge o FB, a mesma parte da amostra diminui acentuadamente. O FB é o limite de força.
f. O fenômeno de encolhimento leva a uma diminuição na capacidade de rolamento da amostra. Quando a carga atinge o FK, a amostra quebra. Isso é chamado de carga de fratura.
Força de escoamento
A resistência ao escoamento é o valor máximo de tensão que um material de metal pode suportar desde o início da deformação plástica para completar a fratura quando submetida a força externa. Esse valor marca o ponto crítico em que o material faz a transição do estágio de deformação elástica para o estágio de deformação plástica.
Classificação
Resistência ao escoamento superior: refere -se à tensão máxima da amostra antes que a força caia pela primeira vez quando ocorre o rendimento.
Menor força de escoamento: refere -se à tensão mínima no estágio de rendimento quando o efeito transitório inicial é ignorado. Como o valor do ponto de rendimento mais baixo é relativamente estável, geralmente é usado como um indicador de resistência ao material, chamado ponto de escoamento ou força de escoamento.
Fórmula de cálculo
Para resistência ao escoamento superior: r = f / sₒ, onde f é a força máxima antes que a força caia pela primeira vez no estágio de rendimento, e Sₒ é a área de seção transversal original da amostra.
Para menor resistência de escoamento: r = f / sₒ, onde f é a força mínima f ignorando o efeito transitório inicial e sₒ é a área de seção transversal original da amostra.
Unidade
A unidade de força de escoamento é geralmente MPA (megapascal) ou N/mm² (Newton por milímetro quadrado).
Exemplo
Tome o aço baixo carbono como exemplo, seu limite de rendimento é geralmente 207MPa. Quando submetido a uma força externa maior que esse limite, o aço de baixo carbono produzirá deformação permanente e não poderá ser restaurada; Quando submetido a uma força externa menor que esse limite, o aço de baixo carbono pode retornar ao seu estado original.
A força de escoamento é um dos indicadores importantes para avaliar as propriedades mecânicas dos materiais metálicos. Reflete a capacidade dos materiais de resistir à deformação plástica quando submetida a forças externas.
Resistência à tracção
A resistência à tração é a capacidade de um material de resistir a danos sob carga de tração, que é especificamente expressa como o valor máximo de tensão que o material pode suportar durante o processo de tração. Quando a tensão de tração no material excede sua resistência à tração, o material sofre deformação ou fratura plástica.
Fórmula de cálculo
A fórmula de cálculo para resistência à tração (σt) é:
σt = f / a
Onde F é a força de tração máxima (Newton, n) que o espécime pode suportar antes de quebrar, e A é a área de seção transversal original da amostra (milímetro quadrado, mm²).
Unidade
A unidade de resistência à tração é geralmente MPA (megapascal) ou N/mm² (Newton por milímetro quadrado). 1 MPa é igual a 1.000.000 de Newtons por metro quadrado, que também é igual a 1 N/mm².
Fatores de influência
A resistência à tração é afetada por muitos fatores, incluindo a composição química, microestrutura, processo de tratamento térmico, método de processamento, etc. Materiais diferentes têm diferentes forças de tração; portanto, em aplicações práticas, é necessário selecionar materiais adequados com base nas propriedades mecânicas do Materiais.
Aplicação prática
A resistência à tração é um parâmetro muito importante no campo da ciência e engenharia de materiais e é frequentemente usado para avaliar as propriedades mecânicas dos materiais. Em termos de projeto estrutural, seleção de materiais, avaliação de segurança, etc., a resistência à tração é um fator que deve ser considerado. Por exemplo, na engenharia da construção, a resistência à tração do aço é um fator importante para determinar se pode suportar cargas; No campo do aeroespacial, a resistência à tração dos materiais leves e de alta resistência é a chave para garantir a segurança da aeronave.
Força de fadiga:
A fadiga metálica refere -se ao processo no qual materiais e componentes produzem gradualmente danos cumulativos permanentes locais em um ou vários locais sob tensão cíclica ou tensão cíclica, e rachaduras ou fraturas completas repentinas ocorrem após um certo número de ciclos.
Características
Súbita no tempo: a falha de fadiga de metal geralmente ocorre repentinamente em um curto período de tempo sem sinais óbvios.
Localidade na posição: a falha de fadiga geralmente ocorre em áreas locais onde o estresse é concentrado.
Sensibilidade ao meio ambiente e defeitos: a fadiga do metal é muito sensível ao ambiente e pequenos defeitos dentro do material, o que pode acelerar o processo de fadiga.
Fatores de influência
Amplitude do estresse: A magnitude do estresse afeta diretamente a vida útil da fadiga do metal.
Magnitude média do estresse: quanto maior o estresse médio, menor a vida útil da fadiga do metal.
Número de ciclos: Quanto mais vezes o metal estiver sob tensão ou tensão cíclica, mais grave o acúmulo de danos à fadiga.
Medidas preventivas
Otimize a seleção do material: selecione materiais com mais limites de fadiga.
Reduzindo a concentração de tensão: reduza a concentração de tensão por meio de métodos estruturais de projeto ou processamento, como o uso de transições de canto arredondadas, o aumento das dimensões transversais, etc.
Tratamento da superfície: polimento, pulverização, etc. Na superfície do metal para reduzir os defeitos da superfície e melhorar a força da fadiga.
Inspeção e manutenção: Inspecione regularmente os componentes metálicos para detectar e reparar prontamente defeitos como rachaduras; Mantenha as peças propensas a fadiga, como substituir peças gastas e reforçar os links fracos.
A fadiga de metal é um modo comum de falha de metal, caracterizado por repentina, localidade e sensibilidade ao meio ambiente. A amplitude do estresse, a magnitude média do estresse e o número de ciclos são os principais fatores que afetam a fadiga do metal.
Curva de SN: descreve a vida útil da fadiga dos materiais sob diferentes níveis de estresse, onde S representa o estresse e N representa o número de ciclos de estresse.
Fórmula do coeficiente de força de fadiga:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Onde (ka) é o fator de carga, (kb) é o fator de tamanho, (kc) é o fator de temperatura, (kd) é o fator de qualidade da superfície e (ke) é o fator de confiabilidade.
Expressão matemática da curva SN:
(\ sigma^m n = c)
Onde (\ sigma) é o estresse, n é o número de ciclos de estresse e M e C são constantes materiais.
Etapas de cálculo
Determine as constantes materiais:
Determine os valores de M e C através de experimentos ou referindo -se à literatura relevante.
Determine o fator de concentração de tensão: considere a forma e o tamanho reais da peça, bem como a concentração de tensão causada por filetes, chaveiros, etc., para determinar o fator de concentração de tensão K. Calcule a força da fadiga: de acordo com a curva SN e o estresse Fator de concentração, combinado com a vida útil do projeto e o nível de estresse de trabalho da peça, calcule a força da fadiga.
2. Plasticidade:
A plasticidade refere -se à propriedade de um material que, quando submetido a força externa, produz deformação permanente sem quebrar quando a força externa excede seu limite elástico. Essa deformação é irreversível e o material não retornará à sua forma original, mesmo que a força externa seja removida.
Índice de Plasticidade e sua fórmula de cálculo
Alongamento (δ)
Definição: O alongamento é a porcentagem da deformação total da seção de medidores após a amostra de tração fraturada no comprimento do medidor original.
Fórmula: δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Onde L0 é o comprimento original do medidor da amostra;
L1 é o comprimento do medidor após a quebra da amostra.
Redução segmentar (ψ)
Definição: A redução segmentar é a porcentagem da redução máxima na área da seção transversal no ponto de necking depois que a amostra é quebrada na área de seção transversal original.
Fórmula: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Onde F0 é a área de seção transversal original da amostra;
F1 é a área de seção transversal no ponto de necking após a quebra da amostra.
3. DRUSTE
A dureza metálica é um índice de propriedade mecânica para medir a dureza dos materiais metálicos. Indica a capacidade de resistir à deformação no volume local na superfície do metal.
Classificação e representação da dureza metálica
A dureza metálica possui uma variedade de métodos de classificação e representação de acordo com diferentes métodos de teste. Inclua principalmente o seguinte:
Dureza Brinell (HB):
Escopo de aplicação: geralmente usado quando o material é mais suave, como metais não ferrosos, aço antes do tratamento térmico ou após o recozimento.
Princípio do teste: com um certo tamanho de carga de teste, uma bola de aço endurecida ou bola de carboneto de um determinado diâmetro é pressionado na superfície do metal a ser testado, e a carga é descarregada após um tempo especificado e o diâmetro do recuo na superfície a ser testada é medido.
Fórmula de cálculo: O valor da dureza Brinell é o quociente obtido dividindo a carga pela área de superfície esférica do indentação.
Rockwell dureza (HR):
Escopo de aplicação: geralmente usado para materiais com maior dureza, como dureza após tratamento térmico.
Princípio do teste: semelhante à dureza Brinell, mas usando sondas diferentes (diamante) e diferentes métodos de cálculo.
Tipos: Dependendo da aplicação, existem HRC (para materiais de alta dureza), HRA, HRB e outros tipos.
Dureza de Vickers (HV):
Escopo de aplicação: Adequado para análise de microscópio.
Princípio do teste: Pressione a superfície do material com uma carga inferior a 120 kg e um indentador de cone quadrado de diamante com um ângulo de vértice de 136 ° e divida a área da superfície do poço de indentação do material pelo valor da carga para obter o valor da dureza Vickers.
Draz de Leeb (HL):
Recursos: Testador de dureza portátil, fácil de medir.
Princípio do teste: use o salto gerado pela cabeça da bola de impacto após afetar a superfície da dureza e calcule a dureza pela razão da velocidade de recuperação do soco a 1 mm da superfície da amostra para a velocidade de impacto.
Tempo de postagem: 25-2024 de setembro
