Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Moderná výroba potrebuje veľa výrobkov z odolnej ocele. Pri výstavbe mostov, domov, zložitých stavieb využívajúcich rôzne ocele. Jedným z hlavných problémov je výpočet pevnosti kovu a hodnota napätia oceľovej výstuže. Aby štruktúry mohli slúžiť dlhý čas a boli bezpečné, je potrebné poznať presnú medzu klzu oceľového materiálu, ktorý je vystavený hlavnému zaťaženiu.
Základná definícia
V procese použitia má každá konštrukcia rôzne zaťaženie vo forme kompresie, napätia alebo nárazu. Môžu konať samostatne a spoločne.
Moderné dizajnéri sa snažia znížiť hmotnosť oceľových častí, aby sa ušetrilo materiál, ale zároveň zabránili kritickému zníženiu nosnosti celej konštrukcie. Je to spôsobené redukciou oceľovej výstužnej časti.
V závislosti od účelu predmetu sa môžu zmeniť niektoré požiadavky na oceľ, ale existuje zoznam štandardných a dôležitých ukazovateľov. Ich hodnoty sú vypočítané vo fáze návrhu častí a komponentov budúcej konštrukcie. Obrobok musí mať vysokú pevnosť s príslušnou ťažnosťou.
Po prvé, pri výpočte pevnosti oceľového výrobku sa venuje pozornosť medze klzu . Táto hodnota charakterizuje správanie súčiastok pri ich vystavení.
Medza klzu materiálu je veľkosť kritického napätia, pri ktorom sa materiál naďalej deformuje bez zvýšenia zaťaženia. Táto vlastnosť sa meria v Pascaloch a umožňuje vypočítať maximálne možné namáhanie pre tvárnú oceľ.
Po prechode týmto limitom sa v materiáli vyskytujú nenapraviteľné skreslenia kryštálovej mriežky. S následným zvýšením nárazovej sily na obrobok a prekonaním medze klzu sa deformácia zvyšuje.
Medza prieťažnosti sa niekedy zamieňa s limitom elasticity . Toto sú podobné koncepty, ale limit elasticity je hodnota maximálnej odolnosti kovu a je tesne pod medzou klzu.
Hodnota výťažnosti je asi o päť percent vyššia ako medza pružnosti.
Zloženie oceľových zliatin
Vlastnosti kovov závisia od vytvorenej kryštálovej mriežky, ktorá je zase určená obsahom uhlíka. Závislosť typov mriežky na množstve uhlíka je dobre sledovaná v štruktúrnom diagrame. Ak napríklad v oceľovej mriežke existuje až 0, 06% uhlíka, potom je to klasický ferit, ktorý má zrnitú štruktúru. Takýto materiál je krehký, ale tekutý a má veľký limit rázovej pevnosti.
Štruktúra ocele je rozdelená na: \ t
- feritové;
- perlitu-ferit;
- cementitu-ferit;
- cementitický perlit;
- perlit.
Prísady uhlíka a pevnosť
Zákon aditivity je potvrdený percentuálnymi zmenami v cementite a ferite v oceli. Ak je množstvo uhlíkovej prísady asi 1, 2%, medza klzu oceľového materiálu sa zvyšuje a zvyšuje odolnosť voči tvrdosti, pevnosti a teplote. S následným zvýšením obsahu uhlíka sa technické parametre zhoršujú. Oceľ je zle zvarená a neochotne prístupná k razeniu. Najlepší spôsob zvárania zliatin sa správa s nízkym obsahom uhlíka.
Mangán a kremík
Vo forme aditíva sa na zvýšenie stupňa dezoxidácie pridáva mangán. Okrem toho tento prvok znižuje škodlivé účinky síry. Obsah mangánu zvyčajne nepresahuje 0, 8% a nemá vplyv na technologické vlastnosti zliatiny. Ako tuhá zložka.
Silikón tiež zvlášť neovplyvňuje vlastnosti kovu. Je potrebné zvýšiť kvalitu zváracích dielov. Obsah tohto prvku nepresahuje 0, 38% a pridáva sa počas procesu dezoxidácie.
Síra a fosfor
Síra je obsiahnutá vo forme krehkých sulfitov. Zvýšené množstvo tohto prvku ovplyvňuje mechanické vlastnosti zliatiny. Čím viac síry, tým horšia je ťažnosť, tekutosť a viskozita zliatiny. Ak je prekročený limit 0, 06%, potom je výrobok náchylnejší na koróziu a stáva sa schopný silného oderu.
Prítomnosť fosforu zvyšuje index toku, ale zároveň znižuje ťažnosť a viskozitu. Všeobecne platí, že zvýšený obsah fosforu významne znižuje kvalitu kovu. Zvlášť škodlivé pre vlastnosti spoločného vysokého obsahu fosforu a uhlíka. Platné limity obsahu fosforu sú hodnoty od 0, 025 do 0, 044%.
Dusík a kyslík
Ide o nekovové nečistoty, ktoré znižujú mechanické vlastnosti zliatiny. Ak je obsah kyslíka vyšší ako 0, 03%, potom kov starne rýchlejšie, hodnoty duktility a viskozity klesajú. Doplnky dusíka zvyšujú pevnosť, ale v tomto prípade sa znižuje medza klzu. Zvýšený obsah dusíka spôsobuje, že oceľ je krehká a prispieva k rýchlemu starnutiu kovovej konštrukcie.
Správanie sa prísad do zliatin
Na zlepšenie všetkých fyzikálnych parametrov ocele sa do zliatiny pridávajú špeciálne legovacie prvky. Takéto aditíva môžu byť volfrám, molybdén, nikel, chróm, titán a vanád. Pridanie spoja v požadovaných pomeroch poskytuje najprijateľnejšie výsledky.
Doping výrazne zvyšuje rýchlosť prúdenia, húževnatosť a zabraňuje deformácii a praskaniu.
Kontrola zliatiny
Pred začatím výroby študovať vlastnosti kovovej zliatiny, vykonávať skúšky. Vzorky kovov sú ovplyvnené rôznymi zaťaženiami až do úplnej straty všetkých vlastností.
Zaťaženia sú:
- Štatistické zaťaženie.
- Skontrolujte odolnosť a únavu ocele.
- Natiahnutie položky.
- Skúška ohybom a krútením.
- Ohyb v ohybe a pevnosť v ťahu.
Na tieto účely používajte špeciálne stroje a vytvárajte podmienky čo najbližšie k spôsobu prevádzky budúceho dizajnu.
testovanie
Na skúšanie valcovej vzorky s prierezom dvadsať milimetrov a predpokladanou dĺžkou desať milimetrov sa aplikuje ťahové zaťaženie. Samotná vzorka má dĺžku viac ako desať milimetrov, takže sa dá spoľahlivo zachytiť a je označená dĺžkou desať milimetrov a nazýva sa vypočítaná. Napínacia sila sa zvyšuje a meria sa zvyšujúce sa predĺženie vzorky. Z dôvodu prehľadnosti sa údaje vynesú do grafu. To sa nazýva podmienené stretch graf.
Pri malom zaťažení sa vzorka proporcionálne predlžuje . Keď sa dostatočne zvýši napínacia sila, dosiahne sa hranica proporcionality. Po prechode tejto hranice začína neprimerané predĺženie materiálu s jednotnou zmenou pevnosti v ťahu. Potom sa dosiahne limit, po ktorom sa vzorka nemôže vrátiť na pôvodnú dĺžku. Pri prechode tejto hodnoty nastáva zmena skúšobného kusa bez zvýšenia ťahovej sily. Napríklad pre oceľové tyče Art. 3, táto hodnota sa rovná 2450 kg na štvorcový centimeter.
Nevysoký bod prietoku
Ak je s konštantnou silou nárazu, materiál je schopný sa dlho deformovať, potom sa nazýva ideálnym plastom.
Pri skúškach sa často stáva, že medza klzu je definovaná ako fuzzy, potom sa zavádza definícia medznej pevnosti. To znamená, že sila pôsobiaca na kov spôsobila deformáciu alebo zvyškovú zmenu asi 0, 2%. Hodnota zvyškovej zmeny závisí od ťažnosti kovu.
Čím viac kovu je plast, tým vyššia je hodnota zvyškového napätia. Typické zliatiny, v ktorých táto deformácia nie je jasne vyjadrená, sú meď, mosadz, hliník, nízko uhlíková oceľ. Vzorky týchto zliatin sa nazývajú zhutnené.
Keď kov začína „prúdiť“, ako to ukazujú experimenty a výskum, v kryštálovej mriežke sú silné zmeny. Na jeho povrchu sa objavujú šmykové čiary a vrstvy kryštálov sa výrazne menia.
Potom, čo sa kov spontánne natiahol, prechádza do ďalšieho stavu a opäť získava schopnosť odolať. Potom zliatina dosiahne svoju silu a detaily jasne ukazujú najslabšiu oblasť, kde dochádza k ostrému zúženiu vzorky.
Prierezová plocha sa zmenšuje a na tomto mieste dochádza k rozbitiu a zničeniu. Veľkosť ťahovej sily v tomto momente klesá spolu s hodnotou namáhania a zlomom dielu.
Vysoko pevné zliatiny odolávajú zaťaženiu až 17 500 kg na štvorcový centimeter. Pevnosť v ťahu ocele ST.3 je v rozmedzí 4 - 5 tisíc kilogramov na centimeter štvorcový.
Charakteristiky plastickosti
Plasticita materiálu je dôležitým parametrom, ktorý sa musí zohľadniť pri navrhovaní konštrukcií. Plasticita je určená dvoma ukazovateľmi:
- zvyškové predĺženie;
- zúženie pri prerušení.
Zvyškové predĺženie sa vypočíta meraním celkovej dĺžky dielu po jeho zlomení. Pozostáva zo súčtu dĺžok každej polovice vzorky. Potom sa v percentách stanoví pomer k pôvodnej podmienenej dĺžke. Čím silnejšia je kovová zliatina, tým nižšia je hodnota relatívneho predĺženia.
Zvyškové zúženie je pomer v percentách najužšieho bodu zlomu k počiatočnej ploche prierezu skúmanej tyče.
Miera nestability
Najviac krehká kovová zliatina je nástrojová oceľ a liatina. Nestabilita je vlastnosťou, ktorá je opačná ako plasticita, a je trochu arbitrárna, pretože silne závisí od vonkajších podmienok.
Tieto podmienky môžu zahŕňať:
- Teplota okolia Čím nižšia je teplota, tým je výrobok krehkejší.
- Miera zmeny aplikovaného úsilia.
- Vlhkosť a iné parametre.
Pri zmene vonkajších podmienok sa rovnaký materiál správa odlišne. Ak sa zvierka zo surového železa zovrie zo všetkých strán, nepraská sa ani pri značnom zaťažení. A napríklad, keď sú na oceľovej tyči drážky, časť sa stáva veľmi krehkou.
Preto sa v praxi neuplatňuje pojem limitu krehkosti, ale stav vzorky sa určuje ako krehký alebo skôr plastový.
Pevnosť materiálu
Táto mechanická vlastnosť obrobku a je charakterizovaná schopnosťou odolať zaťaženiu nie je úplne zničená. Pre testovanú vzorku sú vytvorené podmienky, ktoré odrážajú najpoužívanejšie prevádzkové podmienky a aplikujú rôzne účinky a postupne zvyšujú záťaž. Zvýšenie nárazových síl spôsobuje plastickú deformáciu vo vzorke. Pri tvárnych materiáloch dochádza k deformácii na jednej, výrazne výraznej ploche nazývanej krk. Krehké materiály sa môžu naraz rozpadať na viacerých miestach.
Oceľ prechádza skúškou, aby presne určila rôzne vlastnosti s cieľom získať odpoveď na možnosť jej použitia v určitých podmienkach pri výstavbe a tvorbe komplexných konštrukcií.
Hodnoty výnosov rôznych druhov ocele sú uvedené v špeciálnych normách a technických podmienkach. Existujú štyri hlavné triedy. Hodnota výnosov výrobkov prvej triedy môže dosiahnuť 500 kg / cm štvorcových., Druhá trieda spĺňa požiadavky na zaťaženie do 3 tisíc kg / cm štvorcových, tretí - do 4 tisíc kg / cm štvorcových. a štvrtá trieda vydrží až 6 tisíc kg / cm štvorca.