ДИНАМИЧЕСКМИ ИСПЫТАНИЯМИ (НА УДАР)

Основным динамическим испытанием является метод испытания на удар. Метод основан на разрушении образца с надрезом (рис.4.10, а) одним ударом маятникового копра (рис.4.10, б).

Образец устанавливают на опорах копра и наносят удар по стороне образца, противоположной надрезу. Работа, затраченная на разрушение образца, определяется так:

А = P∙g∙(H - h) = P∙g∙l∙(cos α₂ - cos α₁)

где P - масса маятника; g - ускорение силы тяжести; Н, h - высота подъема маятника до удара и после разрушения образца; l - длина маятника; α₂, α₁ углы подъема маятника до удара и после разрушения образца.

а) б)

Рис.4.10. Схема испытаний на ударную вязкость

При испытаниях на удар определяют свойство вязкости.

Вязкость – способность материалов сопротивляться хрупкому разрушению при низких температурах.

Количественной характеристикой вязкости является ударная вязкость.

За величину ударной вязкости принимается отношение величины работы, затраченной на разрушение образца, к площади поперечного сечения образца в месте надреза.

Ударная вязкость обозначается КСU, размерность [Дж/см²].

KCU = A/S

где А — работа, затраченная на разрушение образца,

S— площадь поперечного сечения в месте надреза,

А = А_{3 тр}+А_{р тр},

где А_3тр— работа на зарождение трещины, а А_ртр— работа на развитие

трещины

В зависимости от вида надреза образца ударная вязкость может обозначаться:

KCU– в случае U- образного надреза;

KCV-- в случае V- образного надреза;

КСТ -- в случае надреза в виде трещины.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Эти свойства определяют в зависимости от условий работы того или

иного агрегата, детали, изделия. Помимо основных характеристик механических свойств, в каждом конкретном случае дополнительно оценивают количественные характеристики свойств эксплуатационных.

К эксплуатационным свойствам относятся хладноломкость, жаростойкость, жаропрочность, усталость, износостойкость.

Хладноломкость.

Хладноломкость – склонность металлов и сплавов к хрупкому разрушению при низких температурах.

Для оценки хладноломкости обычно проводят испытания серии образцов при различных температурах и определяют изменение значений ударной

вязкости. С понижением температуры по мере перехода материала в хрупкое состояние ударная вязкость понижается. Кривые зависимости ударной вязкости от температуры называют сериальными кривыми хладноломкости. С помощью этих кривых определяют температурный порог хладноломкости, соответствующий предельному безопасному значению ударной вязкости KCU.

Оценку хладноломкости также проводят по виду излома образцов после ударных испытаний. Определяется соотношение площадей вязких и хрупких участков в изломе образцов. Обычно за порог хладноломкости принимают температуру, при которой доля волокнистой составляющей структуры равна 50%.

Таким образом, количественной характеристикой хладноломкости является порог хладноломкости – температура, соответствующая доли вязкого разрушения, равной 50%.

Порог хладноломкости обозначается Т₅₀.

При температурах эксплуатации ниже порога хладноломкости металл применять не следует.

Жаропрочность.

Жаропрочность-способность материала сопротивляться воздействию внешних нагрузок при высоких температурах.

Основными критериями для оценки жаропрочных свойств являются: высокотемпературная прочность, предел длительной прочности и предел ползучести.

Учитывая, что при высоких температурах прочностные характеристики металлов и сплавов значительно снижаются, дополнительно для жаропрочных материалов вводятся следующие количественные характеристики:

-- Высокотемпературная (горячая) прочность – максимальное напряжение, которое выдерживает образец при рабочей температуре.

Обозначается σ^t_в. Измеряется в МПа.

-- Предел длительной прочности – напряжение, которое приводит к разрушению образца при рабочей температуре за время, соответствующее условиям эксплуатации.

Обозначается σ^t_τ. Измеряется в МПа.

Материалы, работающие в условиях высоких температур при одновременном воздействии внешних нагрузок, подвержены еще и такому явлению как ползучесть.