Що таке ударна в'язкість металів і як її відчувають

Фізичних параметрів у будь-якого матеріалу дуже багато. Це не тільки довжина, ширина і висота, а й інші, про які мало хто здогадується. У металів одним із найважливіших фізичних параметрів є ударна в'язкість. Що це таке і чому вона важлива? Як її вимірюють, а потім використовують?

Що називають ударною в'язкістю

Спочатку слід визначитися з термінологічною базою. Ударною міцністю називають здатність металу в процесі деформації поглинати механічну енергію, величина якої веде до руйнувань. Випробування проводиться до моменту руйнування або розриву досвідченого зразка і виражається в кДж/м 2 або у Дж/см 2 . Позначають ударну в'язкість металів літерами КС. В кінці є ще третій символ, який вказує на вид надрізу: V – є гострим, U – має радіус закруглення, Т – тріщина.




Встановлення ударної в'язкості може бути зроблено за допомогою різних лабораторних методів дослідження, які різняться:

Способами, якими закріплюється на зразок випробувальному стенді.

Об'єктом прикладання навантаження: маятник, гиря, молот.

Відсутністю або наявністю розрізів в місцях, де додається удар.

Ударна в'язкість металів дозволяє визначити схильність до деформації. І в залежності від типу руйнувань, який потенційно буде надаватися на матеріал, і вибирають метод дослідження. У статті буде розглянуто варіант встановлення ударної в'язкості за допомогою маятника. Відмінності від інших видів навантаження полягають в особливостях застосування інструментів. Так, якщо скористатися невеликим молоточком, який буде наносити удари по зразку, то можна перевірити схильність до руйнування при точкових ударів.

Маятниковий копер

Випробування на ударну в'язкість здійснюються з допомогою маятникового копра. Перш ніж на ньому проводити експерименти, необхідно виготовити зразки, які будуть мати форму маленького бруса, у якого квадратний поперечний переріз. Для можливості порівняння результатів випробування повинні проводитися в однакових умовах. Руйнування, наносимие в ході експерименту, мають різний характер, який залежить від характеристик металу. Так, при роботі з крихким матеріалом зразок просто розколеться, але його форма не буде змінена. Брусочки пластичних металів будуть мати значний вигин в тому місці, де буде злам.

Відбір зразків

До вибору брусочків підхід повинен бути ґрунтовним. Так, технологія виготовлення заготовок, місце вирізки і орієнтація осі концентратора прописана в ГОСТ 7565. Єдиний варіант виконання іншого – коли інше передбачено в технічній документації, виданої на продукцію. При створенні зразків потрібно стежити, щоб на ньому не було наклепу, а також, щоб він не нагрівався настільки, щоб змінювалися його властивості. Число і тип заготовок, а також порядок проведення повторних випробувань повинні зазначатися в технічній документації на розроблювану продукцію.

Підготовка до випробування і його проведення

Перш ніж приступати до з'ясування, яка ударна в'язкість металу, необхідно перевірити, чи правильно розташований покажчик роботи під час вільного падіння в маятнику. Для маятникового копра з цифровими пристроями звіту покажчик повинен показувати значення «нуль». Проводиться встановлення температур:

За градус експерименту приймають значення, яке є в момент удару.

Вказують кімнатну температуру (20 градусів за Цельсієм з відхиленням не більше 10 градусів).

При проведенні експерименту в умовах нижче кімнатних, зразок повинен бути заздалегідь переохолоджується.

Під час випробування в умовах вище кімнатних, зразок повинен бути перегрітий.

Порядок проведення експерименту із зразком:

Заготівля повинна вільно лежати, будучи покладеною на опори копра. Встановлюється вона на своє місце за допомогою шаблону, який в свою чергу забезпечує симетричне розташування концентратора щодо опор, при цьому похибка не повинна перевищувати 05 міліметра. У разі використання торцевих обмежувачів слід упевнитися, що вони не будуть заготівлі заважати вільно деформуватися під час проведення експериментів.

Випробування на ударну в'язкість відбувається при дотику маятника. Він під час експерименту рухається з боку, протилежного концентратора.

Робота удару визначається за допомогою шкали маятникового копра або подібних відлікових пристроїв, які можуть виміряти ударну в'язкість.

Результат значним чином буде залежати від цілого ряду причин. Наприклад, ударна в'язкість сталі в залежності від температури при переохолодженні може становити від 300 до 1000 кДж/м 2 .

Обробка отриманих результатів

Дані отримані, зараз необхідно призначити ударну в'язкість отриманих значень. Робота удару описується двома літерами. Спочатку йде До, яка є символом події дії. А друга може змінюватися – U,V або Т – в залежності від виду концентратора. Потім йдуть цифри, якими позначена максимальна енергія удару маятника, ширина зразка і грубина концентратора. Враховуючи, що маятниковий копер має обмеження по прикладеній силі, то зразки не завжди виявляються зруйнованими повністю. В таких випадках вважається, що встановити показник якості досліджуваного матеріалу не представилося можливим, а він сам – не знайдений. У протоколі дослідження необхідно вказати, що зразок додатку максимальної сили маятника не зруйнувався. Результати експерименту не враховуються в тих випадках, коли заготівля приходить в непридатність через дефектів металургійного виробництва.