Uji kekuatan tarik terutama digunakan untuk menentukan kemampuan bahan logam untuk menahan kerusakan selama proses peregangan, dan merupakan salah satu indikator penting untuk mengevaluasi sifat mekanik bahan.
1. Tes tarik
Tes tarik didasarkan pada prinsip -prinsip dasar mekanika material. Dengan menerapkan beban tarik ke sampel material dalam kondisi tertentu, itu menyebabkan deformasi tarik sampai sampel pecah. Selama pengujian, deformasi sampel eksperimental di bawah beban yang berbeda dan beban maksimum ketika pecah sampel dicatat, sehingga dapat menghitung kekuatan luluh, kekuatan tarik dan indikator kinerja material lainnya.
Stres σ = f/a
σ adalah kekuatan tarik (MPA)
F adalah beban tarik (n)
A adalah luas penampang spesimen
2. Kurva tarik
Analisis beberapa tahap proses peregangan:
A. Pada tahap OP dengan beban kecil, perpanjangan berada dalam hubungan linier dengan beban, dan FP adalah beban maksimum untuk mempertahankan garis lurus.
B. Setelah beban melebihi FP, kurva tarik mulai mengambil hubungan non-linear. Sampel memasuki tahap deformasi awal, dan beban dihapus, dan sampel dapat kembali ke keadaan aslinya dan secara elastis berubah bentuk.
C. Setelah beban melebihi Fe, beban dihilangkan, bagian dari deformasi dipulihkan, dan bagian dari deformasi residual dipertahankan, yang disebut deformasi plastik. Fe disebut batas elastis.
D. Ketika beban meningkat lebih jauh, kurva tarik menunjukkan gigi gergaji. Ketika beban tidak meningkat atau berkurang, fenomena perpanjangan kontinu dari sampel eksperimental disebut hasil. Setelah menghasilkan, sampel mulai mengalami deformasi plastik yang jelas.
e. Setelah menghasilkan, sampel menunjukkan peningkatan resistensi deformasi, pengerasan kerja dan penguatan deformasi. Ketika beban mencapai FB, bagian yang sama dari sampel menyusut dengan tajam. FB adalah batas kekuatan.
F. Fenomena penyusutan menyebabkan penurunan kapasitas bantalan sampel. Saat beban mencapai FK, sampel pecah. Ini disebut beban fraktur.
Kekuatan luluh
Kekuatan luluh adalah nilai tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh bahan logam dari awal deformasi plastik untuk menyelesaikan fraktur ketika mengalami gaya eksternal. Nilai ini menandai titik kritis di mana transisi material dari tahap deformasi elastis ke tahap deformasi plastik.
Klasifikasi
Kekuatan luluh atas: Mengacu pada tegangan maksimum sampel sebelum gaya turun untuk pertama kalinya saat menghasilkan.
Kekuatan Hasil Lower: Mengacu pada tegangan minimum pada tahap hasil ketika efek transien awal diabaikan. Karena nilai titik hasil yang lebih rendah relatif stabil, biasanya digunakan sebagai indikator resistansi material, yang disebut titik hasil atau kekuatan luluh.
Formula Perhitungan
Untuk kekuatan luluh atas: r = f / sₒ, di mana f adalah gaya maksimum sebelum gaya turun untuk pertama kalinya dalam tahap hasil, dan Sₒ adalah luas penampang asli sampel.
Untuk kekuatan luluh yang lebih rendah: r = f / sₒ, di mana f adalah kekuatan minimum F mengabaikan efek transien awal, dan Sₒ adalah luas penampang asli sampel.
Satuan
Unit kekuatan luluh biasanya MPA (megapascal) atau N/mm² (Newton per milimeter persegi).
Contoh
Ambil baja karbon rendah sebagai contoh, batas hasil biasanya 207MPA. Ketika mengalami gaya eksternal yang lebih besar dari batas ini, baja karbon rendah akan menghasilkan deformasi permanen dan tidak dapat dipulihkan; Ketika mengalami kekuatan eksternal kurang dari batas ini, baja karbon rendah dapat kembali ke keadaan aslinya.
Kekuatan luluh adalah salah satu indikator penting untuk mengevaluasi sifat mekanik bahan logam. Ini mencerminkan kemampuan bahan untuk menahan deformasi plastik ketika mengalami kekuatan eksternal.
Kekuatan tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan bahan untuk menahan kerusakan di bawah beban tarik, yang secara khusus dinyatakan sebagai nilai tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh bahan selama proses tarik. Ketika tegangan tarik pada material melebihi kekuatan tariknya, bahan akan mengalami deformasi atau fraktur plastik.
Formula Perhitungan
Rumus perhitungan untuk kekuatan tarik (σt) adalah:
σt = f / a
Di mana F adalah gaya tarik maksimum (Newton, N) yang dapat ditahan spesimen sebelum pecah, dan A adalah luas penampang asli spesimen (milimeter persegi, mm²).
Satuan
Unit kekuatan tarik biasanya MPA (megapascal) atau N/mm² (Newton per milimeter persegi). 1 MPa sama dengan 1.000.000 Newton per meter persegi, yang juga sama dengan 1 N/mm².
Faktor yang mempengaruhi
Kekuatan tarik dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk komposisi kimia, struktur mikro, proses perlakuan panas, metode pemrosesan, dll. Bahan yang berbeda memiliki kekuatan tarik yang berbeda, jadi dalam aplikasi praktis, perlu untuk memilih bahan yang sesuai berdasarkan sifat mekanik dari bahan.
Aplikasi praktis
Kekuatan tarik adalah parameter yang sangat penting di bidang ilmu material dan teknik, dan sering digunakan untuk mengevaluasi sifat mekanik bahan. Dalam hal desain struktural, seleksi material, penilaian keselamatan, dll., Kekuatan tarik adalah faktor yang harus dipertimbangkan. Misalnya, dalam rekayasa konstruksi, kekuatan tarik baja merupakan faktor penting dalam menentukan apakah dapat menahan beban; Di bidang dirgantara, kekuatan tarik bahan ringan dan berkekuatan tinggi adalah kunci untuk memastikan keamanan pesawat.
Kekuatan kelelahan:
Kelelahan logam mengacu pada proses di mana bahan dan komponen secara bertahap menghasilkan kerusakan kumulatif permanen lokal di satu atau beberapa tempat di bawah tegangan siklik atau regangan siklik, dan retak atau fraktur total tiba -tiba terjadi setelah sejumlah siklus tertentu.
Fitur
Tiba -tiba dalam waktu: Kegagalan kelelahan logam sering terjadi tiba -tiba dalam waktu singkat tanpa tanda -tanda yang jelas.
Lokalitas dalam posisi: Kegagalan kelelahan biasanya terjadi di daerah lokal di mana stres terkonsentrasi.
Sensitivitas terhadap lingkungan dan cacat: Kelelahan logam sangat sensitif terhadap lingkungan dan cacat kecil di dalam bahan, yang dapat mempercepat proses kelelahan.
Faktor yang mempengaruhi
Amplitudo Stres: Besarnya stres secara langsung mempengaruhi kehidupan kelelahan logam.
Besarnya stres rata -rata: Semakin besar stres rata -rata, semakin pendek umur kelelahan logam.
Jumlah siklus: Semakin banyak logam di bawah tegangan atau ketegangan siklik, semakin serius akumulasi kerusakan kelelahan.
Tindakan pencegahan
Optimalkan Pemilihan Bahan: Pilih Bahan dengan batas kelelahan yang lebih tinggi.
Mengurangi konsentrasi tegangan: Mengurangi konsentrasi tegangan melalui desain struktural atau metode pemrosesan, seperti menggunakan transisi sudut bulat, meningkatkan dimensi cross-sectional, dll.
Perawatan Permukaan: Memoles, penyemprotan, dll. Pada permukaan logam untuk mengurangi cacat permukaan dan meningkatkan kekuatan kelelahan.
Inspeksi dan pemeliharaan: Periksa komponen logam secara teratur untuk segera mendeteksi dan memperbaiki cacat seperti retakan; Pertahankan bagian yang rentan terhadap kelelahan, seperti mengganti bagian yang usang dan memperkuat tautan lemah.
Kelelahan logam adalah mode kegagalan logam yang umum, yang ditandai dengan tiba -tiba, lokalitas dan sensitivitas terhadap lingkungan. Amplitudo stres, besarnya stres rata -rata dan jumlah siklus adalah faktor utama yang mempengaruhi kelelahan logam.
Kurva SN: Menjelaskan umur kelelahan bahan di bawah tingkat stres yang berbeda, di mana S mewakili stres dan N mewakili jumlah siklus tegangan.
Formula Koefisien Kekuatan Kelelahan:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Di mana (Ka) adalah faktor beban, (KB) adalah faktor ukuran, (KC) adalah faktor suhu, (KD) adalah faktor kualitas permukaan, dan (KE) adalah faktor reliabilitas.
Ekspresi matematika kurva SN:
(\ sigma^m n = c)
Di mana (\ sigma) adalah stres, n adalah jumlah siklus tegangan, dan M dan C adalah konstanta material.
Langkah Perhitungan
Tentukan konstanta material:
Tentukan nilai -nilai M dan C melalui percobaan atau dengan merujuk pada literatur yang relevan.
Tentukan faktor konsentrasi tegangan: Pertimbangkan bentuk dan ukuran sebenarnya dari bagian tersebut, serta konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh fillet, keyways, dll., Untuk menentukan faktor konsentrasi tegangan K. Hitung kekuatan kelelahan: sesuai dengan kurva SN dan tegangan Faktor konsentrasi, dikombinasikan dengan kehidupan desain dan tingkat stres kerja bagian, menghitung kekuatan kelelahan.
2. Plastisitas:
Plastisitas mengacu pada properti bahan yang, ketika mengalami gaya eksternal, menghasilkan deformasi permanen tanpa pecah ketika gaya eksternal melebihi batas elastisnya. Deformasi ini tidak dapat diubah, dan bahannya tidak akan kembali ke bentuk aslinya bahkan jika gaya eksternal dihilangkan.
Indeks plastisitas dan formula perhitungannya
Perpanjangan (δ)
Definisi: Perpanjangan adalah persentase dari total deformasi bagian pengukur setelah spesimen retak tarik ke panjang pengukur asli.
Formula: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Di mana l0 adalah panjang pengukur asli spesimen;
L1 adalah panjang pengukur setelah spesimen rusak.
Reduksi segmental (ψ)
Definisi: Pengurangan segmental adalah persentase dari pengurangan maksimum di area cross-sectional pada titik leher setelah spesimen dipecah ke luas penampang asli.
Formula: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Di mana F0 adalah luas penampang asli spesimen;
F1 adalah area cross-sectional pada titik leher setelah spesimen rusak.
3. Kekerasan
Kekerasan logam adalah indeks properti mekanis untuk mengukur kekerasan bahan logam. Ini menunjukkan kemampuan untuk menahan deformasi dalam volume lokal pada permukaan logam.
Klasifikasi dan representasi kekerasan logam
Kekerasan logam memiliki berbagai metode klasifikasi dan representasi sesuai dengan metode pengujian yang berbeda. Terutama termasuk yang berikut:
Brinell hardness (HB):
Lingkup aplikasi: Umumnya digunakan saat bahan lebih lembut, seperti logam non-ferrous, baja sebelum perlakuan panas atau setelah anil.
Prinsip Uji: Dengan ukuran beban uji tertentu, bola baja yang dikeraskan atau bola karbida dengan diameter tertentu ditekan ke permukaan logam yang akan diuji, dan beban diturunkan setelah waktu yang ditentukan, dan diameter indentasi lekukan tersebut di permukaan yang akan diuji diukur.
Rumus Perhitungan: Nilai kekerasan Brinell adalah hasil bagi yang diperoleh dengan membagi beban dengan luas permukaan bola lekukan.
Rockwell hardness (HR):
Lingkup aplikasi: Umumnya digunakan untuk bahan dengan kekerasan yang lebih tinggi, seperti kekerasan setelah perlakuan panas.
Prinsip Uji: Mirip dengan kekerasan Brinell, tetapi menggunakan probe yang berbeda (berlian) dan metode perhitungan yang berbeda.
Jenis: Tergantung pada aplikasinya, ada HRC (untuk bahan kekerasan tinggi), HRA, HRB dan jenis lainnya.
Vickers Hardness (HV):
Lingkup aplikasi: Cocok untuk analisis mikroskop.
Prinsip Uji: Tekan permukaan material dengan beban kurang dari 120kg dan indentor kerucut kuadrat berlian dengan sudut titik 136 °, dan bagi luas permukaan lubang indentasi material dengan nilai beban untuk mendapatkan nilai kekerasan Vickers.
LEEB HARGNESS (HL):
Fitur: Penguji kekerasan portabel, mudah diukur.
Prinsip Uji: Gunakan bouncing yang dihasilkan oleh kepala bola dampak setelah memengaruhi permukaan kekerasan, dan menghitung kekerasan dengan rasio kecepatan rebound dari 1mm dari permukaan sampel dengan kecepatan dampak.
Waktu posting: Sep 25-2024
