» » Испытание металлов

Испытание металлов

Ковка и штамповка оказывают существенное влияние на свойства металла. При изготовлении ответственных деталей к ним предъявляются особые требования по механическим свойствам. Выполнение этих требований проверяется с помощью механических испытаний образцов, вырезанных из детали. Кроме того, такие испытания применяют для проверки качества и свойств металла перед запуском его в производство. Производятся испытания в заводской лаборатории, где имеется специальное оборудование.
Такая проверка гарантирует от запуска в производство бракованного металла, предотвращает неприятные последствия от возможной путаницы марок сталей и, наконец, сигнализирует о нарушениях в технологическом процессе ковки и штамповки. Так, например, при перегреве металла ударная вязкость, его резко падает, и этот «провал» обнаруживается при испытаниях на удар.

Поэтому хороший кузнец должен знать, в чем состоит сущность испытания металлов и как они проводятся. Рассмотрим, наиболее распространенные механические испытания — на растяжение и на удар, а также определение твердости.
Испытания на растяжение производятся на цилиндрических образцах, имеющих на концах головки для захвата в испытательной машине (фиг. 15, а). Образец укрепляется в захватах машины и растягивается до разрыва. При испытаниях отмечается максимальная нагрузка P в кг, которую выдержал образец. Разделив эту нагрузку на первоначальную площадь поперечного сечения образца F в мм2, можно определить предел прочности, обозначаемый буквой ов:
ов = P/F кг/мм2

Предел прочности характеризует сопротивление металла действию разрушающей нагрузки и является основным показателем прочности.
В процессе испытаний происходит удлинение образца и уменьшение площади его поперечного сечения. Если обозначить первоначальную длину образца буквой l0, а длину после испытаний l, то увеличение длины определится разностью l—l0. Если это приращение длины разделить на первоначальную длину образца l0 и умножить на 100, то мы получим относительное удлинение, выраженное в процентах. Оно обозначается буквой b:
b = l-l0/l0 100%.

Нетрудно определить и относительное уменьшение площади поперечного сечения образца. Для этого обе части образца после испытания составляются вместе и производится замер диаметра шейки (фиг. 15, б). По этому диаметру определяют минимальную площадь поперечного сечения образца в месте разрушения f. Относительное уменьшение площади поперечного сечения образца обозначается буквой ф. Эту величину выражают также в процентах:
ф = F-f/F 100%.

Пластичность металла характеризуется величиной относительного удлинения и уменьшения площади поперечного сечения. Чем выше показатели 8 и тем пластичнее металл.
Испытания на удар производятся на специальных образцах квадратного сечения, имеющих посередине надрез (фиг. 16, а). Образец устанавливается на две опоры, и с помощью маятникового копра по нему наносится удар (фиг. 16, б). Энергия, затраченная на излом и отнесенная к площади поперечного сечения образца, называется ударной вязкостью и обозначается буквой ак в кгм/см2. Таким образом, ударная вязкость характеризует способность металла противостоять действию ударной нагрузки.

Результаты испытаний в большой мере зависят от места расположения образца в детали. Если образец вырезан вдоль направления волокна, то ударная вязкость будет выше, чем при поперечном расположении (фиг. 17). Это объясняется тем, что в первом случае волокна работают на растяжение, а во втором — они как бы отслаиваются друг от друга.

Определение твердости является одним из наиболее распространенных и доступных видов испытаний. При таких испытаниях применяются несложные приборы, а само изделие не разрушается и после испытания поступает в работу. Твердость определяется путем вдавливания в поверхность металла под определенной нагрузкой стандартных наконечников в виде стальных шариков или алмазных конусов. Сопротивление металла такому вдавливанию характеризует твердость.
В кузнечном производстве для измерения твердости поковок наиболее пригоден метод вдавливания стального шарика с помощью специального пресса, известного под названием пресса Бринелля. Этот прибор работает следующим образом (фиг. 18,а). Испытываемая деталь помещается на опорный столик 1 так, чтобы площадка, на которой будет производиться замер, была установлена в горизонтальном положении. Вращением маховичка 2 деталь подводится к наконечнику со стальным шариком 3. Включается электродвигатель 4, который приводит в действие систему рычагов, и в результате шарик усилием грузов 5 вдавливается в поверхность испытываемой детали. На поверхности остается отпечаток в виде лунки. Диаметр этой лунки замеряется с помощью лупы с делениями (фиг. 18, б). Чем выше твердость металла, тем меньше диаметр лунки, и наоборот.

В производстве принято твердость определять непосредственно диаметром лунки. Например, обозначение dHB = 3,5 мм означает, что твердость по Бринеллю соответствует диаметру лунки в 3,5 мм. В литературе твердость по Бринеллю обозначают трехзначным числом, которое определяют по таблицам в зависимости от диаметра отпечатка, например: Hв = 311. Данные для перевода диаметра лунки (отпечатка) в число твердости приводятся в табл. 2.

Механические свойства металлов предусмотрены Государственными Общесоюзными Стандартами (ГОСТ). Кроме того, механические свойства деталей, изготовляемых ковкой и штамповкой, могут быть предусмотрены в случае необходимости и специальными техническими условиями. Обычно такие условия составляются для деталей ответственного назначения, например, для коленчатых валов, дисков турбин и других деталей. Производя испытания металла или деталей, устанавливают соответствие их механических свойств ГОСТ или техническим условиям.

title-icon Подобные новости