Metal malzemenin çekme mukavemeti ve ölçüm yöntemi nedir?

Gerilim basit bir mekanik özellik testidir. Test ölçüm mesafesi içinde, stres tekdüzedir, stres, gerinim ve performans göstergelerinin ölçümü kararlı, güvenilir ve teorik hesaplama için uygundur. Çekme testi sayesinde, pozitif elastik modül E ve akma dayanımı σ 0.2 gibi elastik deformasyon, plastik deformasyon ve kırılma sürecindeki en temel mekanik özellik indeksleri ölçülebilir. Verim noktası σ s. Çekme mukavemeti σ b. Kırılmadan sonra uzama hızı δ Ve alanın azalması ψ vb. Çekme testinde elde edilen e σ 0.2、 σ s、 σ b、 δ、ψ vb. gibi mekanik özellik indeksleri, malzemelerin doğal temel özellikleridir ve ana temeldir. mühendislik tasarımında.

Metal plastik deformasyon ve çekme mukavemeti arasındaki ilişki

Çoğu metal malzeme için elastik deformasyon bölgesinde gerilim ve gerinim orantılı hale gelir. Gerilim veya gerinim artmaya devam ettiğinde, belirli bir noktada gerinim uygulanan gerilimle orantılı olmayacaktır.

Bu noktada, bitişik ilk atomlarla olan bağ kırılmaya başlar ve yeni bir atom grubuyla değiştirilir. Bu durumda, gerilme ortadan kalktıktan sonra malzeme eski haline dönmez, yani deformasyon kalıcı ve geri döndürülemez hale gelir ve daha sonra malzeme plastik deformasyon bölgesine girer (Şekil 1).

Aslında, malzemenin elastik bölgeden plastik bölgeye geçtiği tam noktayı belirlemek zordur. Şekil 2'de gösterildiği gibi, 0,002 gerinimli paralel bir çizgi çizilir. Gerilim-gerinim eğrisi bu çizgi ile kesilir ve akma gerilimi, akma dayanımı olarak belirlenir. Akma dayanımı, önemli plastik deformasyonun meydana geldiği gerilime eşittir. Çoğu malzeme tek tip değildir ve mükemmel ideal malzemeler de değildir. Malzemelerin verimi, genellikle sertleştirmenin eşlik ettiği bir süreçtir, bu nedenle belirli bir nokta değildir.

Çoğu metal malzeme için, gerilim-gerinim eğrisi Şekil 3'te gösterilene benzer görünür. Yükleme başladığında, gerilim sıfırdan artar ve gerinim doğrusal olarak artar. Malzeme akana kadar eğri doğrusallıktan sapmaya başlar.

Gerilimi artırmaya devam edin ve eğri maksimum değere ulaşır. Maksimum değer, şekilde m ile gösterilen eğrinin maksimum gerilme değeri olan çekme mukavemetine karşılık gelir. Kırılma noktası, malzemenin nihayet kırıldığı noktadır ve şekilde F ile gösterilmektedir.

Tipik gerilme-gerinim test cihazı ve test numunesi geometrisi Şekil 4'te gösterilmiştir. Çekme testi sırasında numune yavaşça çekilir ve uzunluk ve uygulanan kuvvet değişiklikleri kaydedilir. Kuvvet yer değiştirme eğrisi kaydedilir. Gerilme-gerinim eğrisi, numunenin orijinal uzunluğu, ölçü uzunluğu ve kesit alanı kullanılarak çizilebilir.

Şekil 4 stres gerinim testi

Gerilme plastik deformasyona uğrayabilen malzemeler için en yaygın olarak iki tür eğri kullanılır: Mühendislik gerilme-mühendislik gerinim eğrisi ve gerçek gerilme-gerilme eğrisi. Aralarındaki fark, gerilmenin hesaplanmasında kullanılan alanın farklı olmasıdır. İlki numunenin ilk alanını kullanır ve ikincisi, çekme işlemi sırasında gerçek zamanlı kesit alanını kullanır. Bu nedenle, gerilme-gerinim eğrisinde gerçek gerilme genellikle mühendislik gerilmesinden daha yüksektir.

Şekil 6, çeşitli gerçek metal malzemelerin gerçek gerilim ve gerçek gerinim eğrileri

En yaygın iki tür çekme eğrisi vardır: biri belirgin akma noktasına sahip çekme eğrisidir; İkincisi, belirgin bir akma noktası olmayan çekme eğrisi. Akma noktası, metalin ilk plastik deformasyona karşı direncini temsil eder. Bu, mühendislik teknolojisindeki en önemli mekanik özelliklerden biridir.

Metal plastik deformasyondan çekme mukavemeti nasıl ölçülür?

Artık plastik deformasyon önemli bir temeldir. Genel olarak, belirli bir artık plastik deformasyon yapay olarak akma mukavemeti olarak alındığında mühendislik metaline karşılık gelen direnç, aynı zamanda koşullu akma mukavemeti olarak da bilinir. Yani, belirgin bir plastik akma noktası yoktur ve belirgin bir akma dayanımı yoktur. Gerçek metalin akma dayanımını bilmek istiyorsanız, bir yargı koşuluna ihtiyacınız vardır, bu nedenle koşullu akma dayanımı vardır. Farklı metal bileşenler için koşullu akma dayanımına karşılık gelen artık deformasyon farklıdır. Bazı sert metal bileşenler için, artık deformasyon küçük olmalı, sıradan metal bileşenlerin karşılık gelen artık deformasyonu, koşullar altında aktıklarında büyük olmalıdır. Yaygın olarak kullanılan artık deformasyon 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.5% ve 1.0%'dir.

Metal verimi, dislokasyon hareketinin sonucudur, bu nedenle metal verimi dislokasyon hareketinin direnci ile belirlenir. Saf metaller için, kafes direncini, dislokasyon etkileşim direncini ve diğer kusurlar veya yapılarla dislokasyon etkileşim direncini içerir.

Çekme eğrisi üzerindeki düz kısma, yani elastik kısma karşılık gelen alan, elastik özelliktir. Elastik deformasyonun başlangıcından kırılma sürecine kadar, numune tarafından emilen toplam enerjiye kırılma işi denir ve metal tarafından kırılmadan önce emilen enerjiye kırılma tokluğu denir. Gerçek metallerin mekanik özellikleri genellikle çekme işlemi sırasında değişir ve en belirgin olay iş sertleşmesidir. Metalin işlenerek sertleştirilmesi, aşırı yüklendiğinde pratik mühendislik bileşenlerinin ani kırılmasını ve feci sonuçlara yol açmasını önlemeye yardımcı olur.

Metal plastik deformasyonu ve deformasyon sertleşmesi, metalin homojen plastik deformasyonunu sağlamak için ön koşullardır. Yani plastik deformasyonun meydana geldiği polikristal metalde önce sağlamlaştırılır sonra plastik deformasyon bastırılır, böylece deformasyon başka yerlere daha kolay aktarılabilir.

Gerçek çekme eğrisine göre, çoğu metal oda sıcaklığında aktıktan sonra, akma geriliminin etkisi altında deformasyon devam etmeyecek ve deformasyona devam etmek için direnç arttırılmalıdır. Gerçek gerilme-gerinim eğrisinde, reolojik gerilme yükselir ve iş sertleşmesi fenomeni ortaya çıkar. Böyle bir eğriye iş sertleşme eğrisi denir. İş sertleştirme indeksi n, malzemelerin sürekli deformasyona direnme yeteneğini temsil eden önemli bir plastisite indeksidir.

Son olarak, gerilme oranı hakkında konuşalım. Genel olarak, metal malzemelerin çekme eğrileri, daha düşük bir gerinim hızında test edilerek elde edilir. Sadece bazı özel metal bileşenlerin mekanik özelliklerini yüksek gerinim hızında, yani yüksek hızlı deformasyona sahip bileşenlerde test etmesi gerekir. Normal oda sıcaklığında, malzemenin deformasyonu esas olarak dislokasyon kayması veya ikizlenmedir.

Çekme eğrisi üzerindeki maksimum mühendislik gerilimi, yani mühendislik gerinim eğrisi, nihai çekme gerilimi, yani çekme mukavemeti olarak adlandırılır.