Упрочняющие технологии для элементов конструкций почвообрабатывающих орудий

Допускается обозначать работу удара двумя индексами ( ): первый (А) – символ работы удара, второй (i) – символ типа образца в соответствии с таблицей.

5.3. Ударную вязкость  обозначают сочетанием буки и  цифр.

Первые две буквы  КС обозначают символ ударной вязкости, третья буква-вид концентратора; первая цифра-максимальную энергию удара маятника, вторая-глубину концентратора и третья-ширину образца. Цифры не указывают в случае, оговоренном в п. 5.2.

Допускается обозначать ударную вязкость двумя индексами ( ); первый ( )-символ ударной вязкости; второй (i)-символ типа образца в соответствии с таблицей.

Для обозначения работы удара и ударной вязкости при  пониженной и повышенной температурах вводится цифровой индекс, указывающий температуру испытания. Цифровой индекс ставят вверху после буквенных составляющих.

Например:

КV 50/2/2-работа удара, определенная на образце с концентратором вида V при температуре минус 40 °С. Максимальная энергия удара маятника 50 Дж, глубина концентратора 2 мм, ширина образца 2 мм.

КСТ 150/3/7,5-ударная вязкость, определенная на образце с концентратором вида Т при температуре плюс 100 °С. Максимальная энергия удара маятника 150 Дж, глубина концентратора 3 мм, ширина образца 7,5 мм.

КСU (KCV)-ударная вязкость, определенная на образце с концентратором вида U (V) при комнатной температуре. Максимальная энергия удара маятника 300 Дж, глубина концентратора 2 мм, ширина образца 10 мм.

-ударная вязкость, определенная  на образце типа 11 при температуре минус 60 °С. Максимальная энергия удара маятника 300 Дж.

5.4. Ударную вязкость (КС) Дж/см (кгс×м/см ) вычисляют по формуле:

 

                                                               (1)

где К-работа удара, Дж (кгс×м);

S -начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, см , вычисляемая по формуле:

                                                       (2)

где Н -начальная высота рабочей части образца, см;

В-начальная ширина образца, м (см).

H и В измеряют с погрешностью не более ±0,05 мм (±0,005 см). S округляют: при ширине образца 5 мм и менее-до третьей значащей цифры, при ширине образца более 5 мм-до второй значащей цифры.

Для образцов с концентратором вида Т значение H¢1 определяют как разность между полной высотой Н, измеренной до испытания с погрешностью не более ±0,05 мм (±0,005 см) и расчетной глубиной концентратора , измеренной с помощью любых оптических средств с увеличением не менее 7 на поверхности, излома образца после его испытания по схеме, приведенной на рис. 32, с погрешностью не более ±0,05 мм (±0,005 см).

5.5. Значение КС записывают в протоколе с округлением: до 1 (0,1) Дж/см (кгс×м/см )-при значении КС более 10 (1) Дж/см (кгс×м/см ); до 0,1 (0,01) Дж/см (кгс×м/см )-при значении КС менее 10 (1) Дж/см (кгс×м/см ).

5.6. Если в результате  испытания образец не разрушился  полностью, то показатель качества материала считается не установленным. В этом случае в протоколе испытания указывают, что образец при максимальной энергии удара маятника не был разрушен.

Результаты испытаний  не учитывают при изломе образцов по дефектам металлургического производства.

5.7. При замене образца  причину указывают в протоколе  испытания.

5.8. Исходные данные  и результаты испытания образца  записывают в протоколе испытания.

 

 

Рисунок 32. abc-фронт усталостной трещины; I-I-положение визирной линии окуляра микроскопа в начальный момент измерения (совпадает с гранью образца); II-II-положение визирной линии микроскопа при окончании измерения (положение II-IIвыбирается так, чтобы заштрихованная площадь выше линии была бы равновелика незаштрихованной площади ниже визирной линии) [11].

 

3.2 Испытание металлов на растяжение.

 

Пределом прочности  при растяжении - в европейской  инженерной школе считается напряжение, которое может быть достигнуто при  максимальном приложении усилия без изменения первоначального поперечного сечения образца.

Металлы и сплавы, используемые в качестве конструкционных материалов, должны обладать определенными механическими свойствами – прочностью, упругостью, пластичностью, твердостью.

Прочность – это способность  металла сопротивляться деформации и разрушению.

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних сил. Деформации подразделяются на упругие и пластические. Упругие деформации исчезают, а пластические остаются после окончания действия сил. В основе пластических деформаций – необратимые перемещения атомов от исходных положений на расстояния, большие межатомных, изменение формы отдельных зерен металла, их расположения в пространстве.

Способность металлов пластически  деформироваться называется пластичностью. Пластичность обеспечивает конструктивную прочность деталей под нагрузкой и нейтрализует влияние концентратов напряжений – отверстий, вырезов и т.п. При пластическом деформировании металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств, в частности при холодном деформировании повышается прочность, но снижается пластичность [13].

Большинство механических характеристик металла определяют в результате испытания образцов на растяжение (ГОСТ 1497-84).

При растяжении образцов с площадью поперечного сечения  и рабочей (расчетной) длиной строят диаграмму растяжения в координатах: нагрузка Р – удлинение Dl образца (рис. 33).

Диаграмма растяжения характеризует  поведение металла при деформировании от момента начала нагружения до разрушения образца. На диаграмме выделяют три участка: упругой деформации – до нагрузки ; равномерной пластической деформации от до  и сосредоточенной пластической деформации от  до . Если образец нагрузить в пределах , а затем полностью разгрузить и замерить его длину, то никаких последствий нагружения не обнаружится. Такой характер деформирования образца называется упругим. При нагружении образца более появляется остаточная (пластическая) деформация. Пластическое деформирование идет при возрастающей нагрузке, так как металл упрочняется в процессе деформирования. Упрочнение металла при деформировании называется наклепом. При дальнейшем нагружении пластическая деформация, а вместе с ней и наклеп все более увеличиваются, равномерно распределяясь по всему объему образца. После достижения максимального значения нагрузки в наиболее слабом месте появляется местное утонение образца – шейка, в которой в основном и протекает дальнейшее пластическое деформирование. В это время между деформированными зернами, а иногда и внутри самих зерен могут зарождаться трещины. В связи с развитием шейки, несмотря на продолжающееся упрочнение металла, нагрузка уменьшается от до , и при нагрузке  происходит разрушение образца. При этом упругая деформация образца (Dl ) исчезает, а пластическая (Dl ) остается (рис. 33).

 

 

Рисунок 33. Диаграмма растяжения металла

 

При деформировании твердого тела внутри него возникают внутренние силы. Величину сил, приходящуюся на единицу площади поперечного сечения образца, называют напряжением. Размерность напряжения кгс/мм , или МПа

(1кгс/мм =10 МПа).

Отмеченные выше нагрузки на кривой растяжения ( , , , ) служат для определения основных характеристик прочности (напряжений): предела упругости, физического предела текучести, временного сопротивления (предела прочности) и истинного сопротивления разрушению. В технических расчетах вместо предела прочности обычно используется условный предел текучести, которому соответствует нагрузка Р (рис. 34).

 

 

Рисунок 34. Участок диаграммы растяжения металла

 

При растяжении образец  удлиняется, а его поперечное сечение  непрерывно уменьшается. Но поскольку  площадь поперечного сечения  образца в каждый данный момент определить сложно, то при расчете предела упругости, предела текучести и временного сопротивления пользуются условными напряжениями, считая, что поперечное сечение образца остается неизменным. Истинное напряжение рассчитывается только при определении сопротивления разрушению.

Условный предел текучести (s ) – это напряжение, при котором образец получает остаточное (пластическое) удлинение, равное 0,2 % своей расчетной длины:

                                                              (3)

где Р – нагрузка, вызывающая остаточное (пластическое) удлинение; равное 0,2 %, кгс (Н);

F – начальная площадь поперечного сечения образца, мм .

Временное сопротивление (предел прочности) s – это напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.

                                                                 (4)

где Р – максимальная нагрузка, предшествующая разрушению, кгс (H).

Временное сопротивление (предел прочности) характеризует несущую  способность материала, его прочность, предшествующую разрушению.

Истинное сопротивление разрушению ( ) – истинное напряжение, предшествующее моменту разрушения образца.,

                                                                 (5)

где Р – нагрузка, непосредственно предшествующая моменту разрушения, кгс (Н).

F – площадь поперечного сечения образца в месте разрушения, мм .

Несмотря на то, что  Р больше Р , истинное сопротивление разрушению S > s , поскольку площадь поперечного сечения образца в месте разрушения F значительно меньше начальной площади поперечного сечения F .

 

Для оценки пластичности металла служат относительное остаточное удлинение образца при растяжении (d , %) и относительное остаточное сужение площади поперечного сечения образца (y , %).

Относительное остаточное удлинение (d , %) определяется по формуле:

                                                    (6)

где l – рабочая длина образца после испытания, мм;

l – рабочая длина до испытания, мм.

 

Относительное остаточное сужение (y , %) определяется из выражения:

                                                    (7)

где F – начальная площадь поперечного сечения образца, мм ;

F – площадь сечения образца вместе разрушения, мм .

Практически для определения  нагрузки, которая вызывает деформацию, соответствующую условному пределу  текучести, следует выполнить следующие действия.

На диаграмме растяжения провести прямую ОА (рис. 34), совпадающую с прямолинейным участком диаграммы растяжения.

Определить положение  точки О. Через точку О провести ось ординат ОР. Масштаб записи диаграммы по нагрузке: одному миллиметру ординаты соответствует 2 кгс нагрузки. Численная величина искомой нагрузки Р (кгс) равна соответствующей ординате диаграммы (мм), умноженной на масштаб диаграммы (2 кгс/мм).

Для определения нагрузки, соответствующей условному пределу  текучести Р , необходимо от начала координат по оси абсцисс отложить отрезок ОВ, величина которого равна заданному остаточному удлинению 0,2 %. Длина отрезка ОВ (мм) рассчитывается исходя,

                                                           (8)

где l – рабочая длина образца, мм;

М – масштаб записи диаграммы по деформации.

 

Из точки В провести прямую ВД, параллельную прямолинейному участку диаграммы растяжения (рис. 34), до пересечения с диаграммой.

Используя известный масштаб записи диаграммы по нагрузке, определить численные значения нагрузок Р , Р , Р , после чего рассчитать соответствующее напряжения: s , s , S . Полученные данные занести в протокол испытания [13].

 

3.3 Метод испытания материалов на износостойкость ГОСТ 23.208-79.

 

Износостойкость, сопротивление материалов к изнашиванию. Износостойкость деталей оценивается при испытаниях на стенде или в эксплуатационных условиях по длительности работы подвергаемых испытаниям материалов или изделий до заранее заданного или предельного значения износа. И. материалов определяется как их условная техническая характеристика при испытании на специальных лабораторных машинах, обеспечивающих моделирование реальных процессов изнашивания.

Настоящий стандарт распространяется на металлические материалы и металлические покрытия и устанавливает метод их испытаний на абразивное изнашивание при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы.