Postupak ispitivanja vlačne čvrstoće: Opsežan vodič

Postupak vlačnog ispitivanja uključuje pričvršćivanje uzorka na ispitni stroj i primjenu sile dok materijal ne pukne. Rezultati se obično bilježe u dijagramu naprezanje-deformacija.

Najvažniji parametri mjereni u ispitivanju su granična vlačna čvrstoća, granica razvlačenja i istezanje pri prekidu.

Što je ISPITIVANJE RAZVOJA ili ISPITIVANJE RAZVOJA?​

Ispitivanje zatezanjem ili Ispitivanje zatezanjem također je poznato kao Ispitivanje zatezanjem je metoda razornog ispitivanja i najčešća vrsta mehaničkog ispitivanja.

Vlačno ispitivanje koristi se za određivanje granice tečenja ili granice tečenja, vlačne čvrstoće ili krajnjeg vlačnog naprezanja i postotnog istezanja metala.

Metoda zateznog ispitivanja mjeri silu potrebnu za lomljenje metalnog, kompozitnog ili plastičnog uzorka i opseg do kojeg se uzorak rasteže ili izdužuje do te točke loma.

Postupak ispitivanja vlačne čvrstoće

Vlačni uzorak standardnih dimenzija izrađen od metala umeće se u stroj za ispitivanje rastezanja (prikazan na donjoj slici).

Stroj se u osnovi sastoji od dva dijela: uređaja za naprezanje ili povlačenje i uređaja za mjerenje i bilježenje opterećenja na brojčaniku. Na uzorak se primjenjuje postupno rastuće vlačno opterećenje i promatra se rezultirajuće rastezanje (ili deformacija) uzorka.

Odnos između primijenjenog naprezanja (tj. opterećenja podijeljenog poprečnim presjekom) i istezanja ili istezanja naznačen je krivuljom naprezanja i deformacije kao što je ona prikazana na donjoj slici, što je tipično za duktilni ugljični čelik.

Do točke P na krivulji je naprezanje proporcionalno naprezanju kao što je prikazano ravnom linijom. Naziva se granica proporcionalnosti.

Iznad P, krivulja odstupa od ravne linije. Točka E na krivulji je granica elastičnosti. To znači da se do te točke uzorak nakon uklanjanja opterećenja vraća na svoje izvorne dimenzije i tako pokazuje elastičnost.

Kako se opterećenje povećava iznad granice elastičnosti, dolazi do točke u kojoj dolazi do iznenadnog istezanja, što je naznačeno padom grede i kontinuiranim istezanjem s nižim opterećenjem.

Ako se opterećenje ukloni, uzorak ne vraća svoje izvorne dimenzije i kaže se da je podvrgnut plastičnoj deformaciji ili plastičnom tečenju.

U gornjoj krivulji, gornja granica tečenja označena je s Yu, najvećim naprezanjem prije naglog rastezanja, a na njegovu vrijednost utječu završna obrada površine, oblik ispitnog komada i brzina opterećenja.

Donja granica razvlačenja, koja se obično mjeri u komercijalnim ispitivanjima, označena je s YL, najnižim naprezanjem koje proizvodi najveće istezanje. Tako veliko produljenje metala događa se u vrlo malom broju materijala, poput kovanog željeza i mekog čelika.

Kako se opterećenje povećava, uzorak se nastavlja rastezati (tj. plastična deformacija) sve dok ne dođe do suženja u mjernoj duljini i greda padne.

To odgovara maksimalnom opterećenju (točka M na krivulji) na uzorku. Opterećenje sada djeluje na sve manju površinu i stvara naprezanje dovoljno da slomi uzorak.

Ovo maksimalno naprezanje ‘M’ je vlačna čvrstoća metala. Stvarno prekidno naprezanje koje je niže od naprezanja na M nikada se ne koristi u praksi.

Dimenzije uzoraka za vlačno ispitivanje

U vlačnom uzorku, mjerna duljina i paralelna duljina su standardne dimenzije. Oni su prikazani na donjoj slici.

Mjerna duljina koja je obično 50 mm označava se s dvije točke na uzorku prije ispitivanja, a konačna se mjeri nakon loma.

Eksperiment ispitivanja vlačne čvrstoće

Svrha vlačnog ispitivanja je odrediti jedno ili više svojstava čvrstoće (npr. vlačna čvrstoća i granica tečenja) i deformacije (postotak istezanja ili smanjenja površine) u skladu s određenim uvjetima (npr. sobna temperatura ili povišena temperatura) kako je navedeno u ispitivanju. standarda ili kodeksa.

Ovdje se vlačni ispitni kupon općenito opterećuje do točke loma i bilježi se potrebna vlačna sila.

Budući da vlačno ispitivanje ima poseban značaj u ocjeni osnovnih materijala i ispitivanju zavarenih spojeva, eksperimentalni uvjeti moraju biti definirani što preciznije, tako da različiti ispitni laboratoriji uvijek izvještavaju o čistim i usporedivim rezultatima.

Proračuni ispitivanja zatezanja

Tijekom ispitivanja kontinuirano se mjeri vrijednost primijenjenog opterećenja (F) i promjena ukupne duljine ((∆L) ispitnog uzorka.

Vrijednost naprezanja (sila/jedinica površine, označeno sa σ) ili naprezanje tečenja ili vlačno naprezanje, i deformacija (postotak istezanja, označeno sa ε) dobivaju se rezultatom vlačnog ispitivanja.

Za izračunavanje vrijednosti naprezanja ili vlačne čvrstoće potrebna je površina poprečnog presjeka (u središtu ispitnog uzorka) ispitnog uzorka.

Formula i izračun vlačne čvrstoće

Ispitivanje vlačne čvrstoće na temelju podataka ispitivanja vlačne čvrstoće izračunava se pomoću formule u nastavku:

Naprezanje (σ) = sila (F) / površina poprečnog presjeka ispitnog uzorka (A)

Gdje je sila u Newtonu & površina u mm2 ili inch2.

Slično, vrijednost deformacije (ε) izračunava se dijeljenjem promjene duljine (∆L) s izvornom duljinom (L) ispitnog uzorka.

Naprezanje se također naziva drugim imenom ili postotno produljenje ili postotno smanjenje.

Postotak produljenja/postotak smanjenja površine Formula

Postotak istezanja mjera je rastezljivosti metala i označava faktor sigurnosti kada je pod opterećenjem tijekom rada. Duktilnost se može definirati kao svojstvo koje omogućuje uvlačenje metala u žicu pomoću vlačne sile.

Postotak smanjenja površine još je jedna mjera duktilnosti koja se može mjeriti u ispitivanju rastezanja. Dobiva se pažljivim spajanjem krajeva slomljenog vlačnog uzorka i mjerenjem dimenzija najmanjeg poprečnog presjeka.

Razlika između ove površine i izvorne površine poprečnog presjeka, podijeljena s izvornom površinom poprečnog presjeka i pomnožena sa 100 daje postotak smanjenja površine.

Deformacija ili postotak istezanja ili postotak smanjenja površine može se izračunati sljedećom formulom:

naprezanje (ε) = (∆LL)/∆L*100

Gdje,

1. ∆L je konačna mjerna duljina,
2. L je početna mjerna duljina

Postotak istezanja ili istezanja nakon loma u vlačnom ispitivanju je preostala varijacija duljine (∆LL) koja se naziva početna mjerna duljina (L) nakon loma.

Slično, smanjenje površine, Z najveća je preostala promjena poprečnog presjeka koja se odnosi na početni presjek nakon loma ispitnog uzorka.

Primjer izračuna postotka (%) istezanja

Ako je izvorna mjerna duljina 50 mm (L1) povećao na 60 mm (L2) na kraju ispitivanja, postotak istezanja izračunava se kako slijedi:

(L1–L2)/L1 *100 = 60-50/50*100 = 20%

Dakle, postotak istezanja bit će 20%.

Standardi i specifikacije za ispitivanje vlačne čvrstoće

Glavni standardi i specifikacije za ispitivanje rastezanja navedeni su u nastavku. Ove su norme primjenjive za ispitivanje materijala i zavarenih spojeva.

1. ASTM E8/E8M – Ispitivanje vlačne čvrstoće metalnih materijala
2. BS EN ISO 4136: Destruktivna ispitivanja zavarenih spojeva u metalnim materijalima. Ispitivanje poprečnim zatezanjem
3. BS EN 895: Destruktivna ispitivanja zavarenih spojeva u metalnim materijalima. Ispitivanje poprečnim zatezanjem
4. ISO 6892 – Ispitivanje vlačne čvrstoće metalnih materijala
5. ASTM D412 – Ispitivanje vlačne čvrstoće elastomera
6. ISO 37 – Ispitivanje vlačne čvrstoće elastomera
7. ASTM D638 – Ispitivanje vlačne čvrstoće plastike
8. ISO 527-2 – Vlačno ispitivanje plastike
9. ASTM A370 – Standardne metode ispitivanja i definicije za mehaničko ispitivanje proizvoda od čelika

Važnost ispitivanja zatezanjem

Tispitivanje siliranja je najvažniji mehanički test koji je neophodan za sav mehanički dizajn i konstrukciju.

Test pruža važne podatke za odabir materijala, procjenu i osiguranje kvalitete. Ispitivanje pomaže u davanju kritičnih inputa za osiguranje cjelovitosti materijala da će zadovoljiti minimalnu potrebnu vlačnu čvrstoću/napon tečenja i istezanje tijekom životnog vijeka proizvoda.

Svi kritični inženjerski projekti kao što su mostovi, željeznice, zrakoplovi i strojevi gdje ljudski životi mogu biti ugroženi, oslanjaju se na pouzdanost podataka dobivenih ispitivanjem vlačnosti.

U ovim primjenama, uloge ispitivanja rastezanja su vrlo važne. Pogrešan rezultat ili nepridržavanje standarda dizajna može ugroziti i financijski i ljudski život.

Financijski trošak takvih fatalnih incidenata uzrokovanih nekvalitetnim izborom materijala puno je veći od troška izvođenja uobičajenog ispitivanja vlačne čvrstoće materijala.

Koje su vrste ispitivanja na vlačnost?

Ispitivanja rastezanja mogu se klasificirati u sljedeće vrste na temelju dolje navedenih namjena:

• Pod stalno rastućim (glatkim) opterećenjem—klasično kvazi-statičko vlačno ispitivanje
• Pod stalnim mirovanjem (statičkim) opterećenjem — Statičko vlačno ispitivanje
• Pod izmjeničnim opterećenjem za određivanje krivulje cikličkog naprezanja i deformacije—LCF (niskociklični zamor)
• Na sobnoj temperaturi (10 do 35 °C): Standardno ispitivanje vlačne čvrstoće
• Na povišenim temperaturama (više od 1000 °C): Ispitivanje vlačnom vlačnošću pri povišenoj temperaturi ili Ispitivanje vlačnom vlačnošću u vrućem stanju
• Na niskim temperaturama ili Ispitivanje vlačne čvrstoće na niskoj temperaturi (do -269 °C)
• Pri vrlo malim ispitnim brzinama—ispitivanje puzanja
• Pri povišenim ispitnim brzinama — Vlačno ispitivanje velikom brzinom.

Koja svojstva dobivamo testom vlačne čvrstoće?

Vlačno ispitivanje daje informacije o različitim mehaničkim svojstvima određenog materijala. Osnovno vlačno ispitivanje provodi se kako bi se saznalo o granici razvlačenja, vlačnoj čvrstoći i istezanju.

Ovdje su navedeni najvažniji od njih:

1. Vlačna čvrstoća
2. Čvrstoća popuštanja
3. Postotak istezanja (deformacija)
4. Postotak smanjenja površine (naprezanje)
5. Opterećenje kod kvara
6. Youngov modul
7. Maksimalno opterećenje

Krivulja naprezanje-deformacija

Vlačne krivulje naprezanje-deformacija ističu deformaciju materijala kao odgovor na vlačno opterećenje, tlačno opterećenje ili torzijsku primjenu.

Na temelju vrste materijala za ispitivanje (krti ili duktilni na primjer), krivulja naprezanje-deformacija također može dati glavna svojstva materijala.

Grafikon naprezanja i deformacije govori nam o mnogim važnim mehaničkim svojstvima, na primjer, vlačnom granicom i granicom tečenja, elastičnošću, točkom tečenja i postotkom istezanja i smanjenja površine tijekom opterećenja vlačnog ispitnog kupona.

Ova svojstva su od najveće vrijednosti za mnoge inženjerske primjene koje imaju uspješan i pouzdan dizajn.

Tipična krivulja naprezanje-deformacija s različitim pričvršćenim točkama prikazana je na donjoj slici.

Krti i duktilni lom u ispitivanju na vlačnost

U inženjerskim materijalima, lom materijala odvija se prema sljedećim vrstama:

1. Krhak prijelom, (kohezijski ili cijepajući prijelom)
2. Duktilni lom
3. Mješavina krtog i duktilnog loma

Kod krhkog loma, lomu materijala nedostaje veća plastična deformacija, pa stoga vlačni uzorak nakon loma pokazuje ravnu površinu bez ikakvog grla u području loma.

Krti lom javlja se i u transgranularnom i u intergranularnom. Uglavnom se opaža u kubičnim (BCC) materijalima s tjelesnim središtem jer oni gube sposobnost klizanja (gube duktilnost i plastičnost) na atomskoj razini kako temperatura pada.

Uvjeti za ovaj mehanizam loma postoje kada se prekorači najveće normalno vlačno naprezanje materijala. Stoga su krti prijelomi normalni stresni prijelomi.

S druge strane, duktilni lom pokazuje značajnu plastičnu deformaciju kao grlo u području loma. Ovdje se materijal ponaša plastično i stoga je duktilan.

U smislu atomske strukture materijala, duktilni lom može se pojaviti u BCC (tjelesno centriran kubik), HCP (šesterokutno zatvoreno pakiranje) i FCC (face-centriran kubik).

Osim FCC, BCC i HCP ovise o temperaturi. Obično, u BCC & HCP materijalima kako temperatura pada, počinju pokazivati ​​krte lomove.

Postoji značajan pad ove pojave na temperaturama ispod ništice. Stoga je to značajan čimbenik pri projektiranju dijelova za niske temperature i svojstva žilavosti (udarno opterećenje).

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content