» Строительство »

Методи оцінки пластичності металу

1. Прокатка клиновидних зразків до товщини 2 мм; при цьому ступінь деформації уздовж зразка змінюється від 0 до 90%. На одній з прямокутних граней виробляють кернение через 10 мм. Технологічна пластичність характеризується величиною критичного обтиску, при якій утворюється тріщина на крайках в залежності від досліджуваних факторів: температури зразків, домішок та ін.

Для зменшення відходів при виготовленні зразків з плоских злитків застосовували спеціальні виливниці, що дозволяють відливати клиновидні злитки товщиною в> верхній частині 23 мм, в нижній 2 мм; висота зливка 175 мм, ширина 200 мм. Злитки такої форми не мають усадочною рихлості, яка нерідко спостерігається у плоских злитків при лабораторної литві (рис. 7). Після поздовжнього розрізання клиновидного злитка виходить 5 зразків.

Деформація таких зразків найближче відповідає поведінці матеріалу при прокатці; визначення пластичності даним методом з успіхом виконано в ряді робіт, проведених в різних інститутах нашої країни. Недолік розглянутого методу - труднощі зіставлення отриманих результатів з даними інших дослідників, оскільки не визначається будь-яка стандартна характеристика механічних властивостей.

Цей метод є технологічною пробою для оцінки пластичності. Результати випробувань залежать від умов прокатки (діаметра валків стану, числа оборотів) і в значній мірі від уміння прокатати зразки без великого зниження їх температури при перенесенні з печі до прокатного стану.

2. Випробування на ударний вигин надрізаних або гладких зразків. При цьому методі зразки нагрівають в печі, потім швидко переносять на опори маятникового копра і розбивають, визначаючи витрачену при цьому роботу. Перевага методу - висока продуктивність, оскільки випробування тривають кілька секунд, а в печі нагрівається кілька зразків.

Недоліки методу:

а) питома робота деформації не характеризує пластичність зразків, так як залежить і від міцності. Міцність металу знижується з підвищенням температури, тому крива температурної залежності ударної в'язкості показує помилкові (занижені) значення температури максимальної пластичності [18]; для усунення цього недоліку запропоновано оцінювати пластичність кутом вигину складених половинок зразка;

б) при перенесенні зразка з печі і знаходженні на опорах копра значно знижується температура; втрата залежить від температури, швидкості переносу і матеріалу зразка. Для ліквідації нестачі слід нагрівати зразок на опорах копра за допомогою пропускання через пружні контакти електричного струму великої сили і низької напруги. Цей метод дозволяє за короткий час відчувати велике число зразків з досить високим електричним опором;

в) неможливість кількісної оцінки високопластичних матеріалів, які, не руйнуючись, проходять через опори копра.

3. Випробування на стиск циліндричних зразків з визначенням величини обтиску, при якій утворюється тріщина. Перевага методу близька аналогія з процесом деформації при прокатці. Недоліки методу:

а) необхідність випробування серії зразків з різним обжатием для визначення критичної ступеня деформації при кожній даній температурі;

б) втрата температури зразка під час випробування (за винятком проведення випробування зразків, що знаходяться в печі);

в) зразки досить високою пластичності деформуються не руйнуючись, що виключає можливість кількісної оцінки пластичності.

4. Випробування на статичний вигин зразків, які нагрівають і відчувають в спеціальному пристосуванні, не виймаючи з печі. Циліндричний зразок 4, кінцями спирається на стінки матриці 2 з двома діаметрально розташованими прорізами, піддають вигину за допомогою пуансона. Матрицю з зразком і пуансоном поміщають в сталеву ванну 3, що дозволяє робити випробування в різних рідких середовищах при високих і низьких температурах. При цьому методі температура зразка під час випробування підтримується значно точніше, ніж в попередніх випадках. Кількісна оцінка пластичності зразків обмежена граничним кутом пристосування.

5. Випробування на розтягнення з визначенням відносного подовження і відносного звуження найкраще виявляє властивості матеріалу. На круглі зразки з різьбленням на кінцях нагвинчують досить довгі стрижні з малотеплопроводнимі стали. Зразки разом зі стрижнями поміщають в трубчасту електричну піч опору; виступаючі з печі кінці стрижнів захоплюють в затискачі випробувальної машини.

Температуру зразка вимірюють термопарою, спай якої прикріплюють до зразка і захищають невеликим екраном від теплового впливу внутрішньої стінки печі. Проводили також випробування довгих циліндричних зразків без зміцнюючих головок, оскільки більш холодні кінці зразків міцніше, ніж знаходиться в печі їх середина.

Герметизація печі дозволяла відчувати зразки в атмосфері інертних або активних газів.

6. Випробування при 20 ° С на видавлювання лунки з стрічки товщиною 0,1-2 мм по Еріксену і на згортку та витяжку ковпачків з стрічки товщиною 0,3-0; 7 мм [28]. Встановлено, що метод Еріксена є лише технологічної пробою і не може служити оцінкою пластичності, так як немає строгої відповідності не тільки між глибиною лунки і подовженням і звуженням при розриві, а й між глибиною лунки і здатністю до штампування і глибокої витяжки.

Випробування із застосуванням методу накатаній сітки показало, що деформація лунки істотно відрізняється від деформації ковпачка. Крім того, глибина лунки залежить від сили затиску стрічки в приладі (зменшується зі збільшенням сили) і наявності мастила (збільшується).

Відносне подовження не у всіх випадках точно відображає пластичність. Так, наприклад, при холодної прокатки міді на 20% ця величина зменшується в 3 рази, тоді як здатність міді до подальшої прокатки знижується незначно і мідь можна деформувати з сумарним обтисненням більше 95%.

Інший недолік оцінки пластичності по відносному подовженню - залежність її від розмірів зразка і від місця розриву по розрахунковій довжині його. Величина повного звуження - дуже гарна характеристика пластичності металу, його здатності до деформації при прокатці, куванні, осаді. Однак для оцінки тягучість металу - його здатності до волочіння, витяжці (в тому випадку, коли необхідно передати деформуюче зусилля через деформується метал, наприклад через передню частину прутка або дроту) більш підходящої характеристикою є рівномірний відносне подовження і рівномірне відносне звуження.

На жаль, ці характеристики не завжди визначають. Повний звуження свинцю дорівнює 100%., Але він не зміцнюється при 20 ° С. Волочіння свинцевого дроту неможливо через зосередженої деформації, що призводить до обривів. Тому її виготовляють видавлюванням через матрицю. Аналогічні труднощі виникають під час волочіння дуже чистого алюмінію.

Чисті метали з низькою температурою рекристалізації дуже мало упрочняются при деформації, тому місцеве зменшення поперечного перерізу зразка призводить до його ослаблення, так як не компенсується деформаційних зміцненням. У даній ділянці зосереджується подальша деформація і відбувається розрив; кут між дотичною до поверхні шийки і віссю зразка - великий. Відносне звуження в цьому випадку наближається до 100%., Що свідчить про високу пластичності, однак відносне подовження (рівномірний) невелика.

При зниженні температури деформації або після легування метал набуває здатності до великого зміцнення. Ділянки зі зменшеним в результаті розтягування перетином стають міцнішими інших; в зразку відбувається послідовна рівномірна деформація, яка веде до високих значень подовження. Більш строго - застосовувати в якості характеристики пластичності натуральний логарифм відносини початкової площі перетину до кінцевої або.

Істотна відмінність в оцінці пластичності за цим показником виявляється при i> 90,%, а особливо при> 98%. Однак для практичних цілей немає необхідності уточнювати, чому дорівнює істинна пластичність металу, що має звуження> 90%, оскільки воно досить високо для проведення пластичної деформації. Крім того, при малому кінцевому перетині площі зразка істотно зростає помилка вимірювання.

Точність визначення величини відносного звуження залежить від багатьох факторів, наприклад від похибок у визначенні розмірів зразка (до і після випробування), температури. На величину відносного звуження впливає також технологія виготовлення металу.

Однак у металу, виготовленого з високоякісного злитка (наприклад, з чистої міді електронно-променевого плавки), ця величина однакова при 20 ° С і після лиття (91%), і після холодної прокатки (90%), і після відпалу (90%). При високих температурах ця величина також однакова незалежно від технології обробки і дорівнює 100%,


Современные строительные технологии Геология, города и строительство © Все права сохранены.