Определение предела текучести.
Предел текучести – механическая характеристика, характеризующая напряжение, при котором пластическая деформация растет без увеличения нагрузки. Другими словами, граница между упругой и пластичной деформациями.
Из определения понятно, что предел текучести является важной прочностной характеристикой любого материала, будь то металл, сплавы, пластмассы и другие композиты.
Рассмотрим значимость предела текучести на примере стали, как наиболее широко применяющегося в жизни материала.
Актуальность предела текучести.
Знание предела текучести позволяет определить момент нагрузки на изделие, при котором оно начнет разрушаться. В свою очередь это позволяет при проектировании избежать серьезных последствий, связанных с разрушением деталей, узлов и конструкций в целом.
Кроме этого, на стадии разработки появляется возможность правильного выбора марки стали, что в конечном итоге приводит к сокращению используемого материала без ухудшения его прочностных характеристик. Такой подход способствует уменьшению массы разрабатываемой конструкции, а значит к удешевлению строительства либо производства.
Ошибки при определении предела текучести материала приводят к необратимым последствиям. На представленном фото видна часть разрушенного складского стеллажа, не подлежащего восстановлению.
Таким образом, предел текучести является основой для принятия решения о возможности применения выбранного материала для изготовления элементов конструкции или их замены другим, более прочным.
Испытание металла на определение предела текучести.
От качества отдельных составляющих зависит надежность, долговечность и безопасность эксплуатации всей конструкции в целом. Для исключения ошибок при выборе материала, проверки соответствия, предъявляемые к конструкции, проводятся его лабораторные испытания. Основными характеристиками механических свойств при определении соответствия выбранного для изготовления материала являются:
- Предел пропорциональности;
- Модуль упругости;
- Физический предел текучести;
- Условный предел текучести;
- Временное сопротивление;
- Относительное равномерное удлинение;
- Относительное удлинение после разрыва;
- Относительное сужение поперечного сечения после разрыва.
В данной статье рассмотрим содержание испытательного процесса только на определение предела текучести.
Отбор образцов.
Методы подбора образцов для испытаний подробно описаны в ГОСТ 1497-84. Вырезка заготовок производится на металлорежущих станках, ножницах или штампах с припусками и параметрами обработки, указанными в нормативно-технической документации на металлоконструкцию. Для испытания подготавливаются два образца. Предельные отклонения размеров должны соответствовать табличным.
Вид головки образцов определяются формой и размером захватов испытательной машины. В зависимости от формы металлоизделия образцы для испытания могут быть плоскими.
Размеры таких образцов подбираются из таблиц Приложения 3 ГОСТ 1497-84.
Оборудование для испытаний.
Разрывные испытательные машины подбираются в соответствии с требованиями ГОСТ 28840-90. Предназначаются для испытания образцов на разрыв.
Штангенциркули предназначены для точного измерения линейных размеров образцов. Подбираются по ГОСТ 166.
Микрометры должны соответствовать ГОСТ 6507, используются для измерения малых линейных размеров с точностью до 1/100 мм.
Тензометры подбираются по требованиям нормативно-технической документации. Применяются для определения условного предела текучести.
Испытание образцов.
Подготовленный образец фиксируется в разрывной машине. Скорость нагружения при определении верхнего и нижнего физического пределов текучести должна соответствовать табличной.
После разрушения образца обрабатываются результаты испытания.
Необходимость вычисления значения условного предела прочности обусловлена отсутствием площадки текучести на испытываем образце.
По диаграмме, полученной на испытательной машине, определяется условный предел текучести испытываемого материала. Для корректировки (в случаях необходимости) полученных результатов, условный предел текучести определяется по диаграмме растяжения, полученной с помощью тензометра.
При определении условного предела текучести образец устанавливается в захваты испытательной машины. При достижении нагрузки не более 10% от ожидаемого условного предела текучести на образец устанавливается тензометр. Затем на образец прикладываются последовательные нагружения и разгружения с выдержкой под нагрузкой в течение 10-12 с. Начиная с усилия 70-80% от ожидаемого условного предела текучести производятся замеры остаточного удлинения образца после его разгрузки. Испытания завершаются, когда остаточное удлинение превысит заданную величину.
Условным пределом текучести считается значение усилия превышения остаточного удлинения заданной величины. При вычислениях значений пределов прочности применяются специальные формулы.
Допускается определение предела текучести по явно выраженной остановке стрелки либо значения цифрового индикатора силоизмерительного устройства испытательной машины.
Оформление результатов испытаний.
Все полученные при испытаниях результаты заносятся в протокол, форма которого определена Приложением 10 настоящего стандарта.
