Том 1. Прочность (1041446), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Для приближенного аналитиче- а/ у/ ского описания диа- 6; грамм растяжения, когда упругой деформацией по сравнению с пластической можно пренебречь, используют зави- Е( ,/'г/Члл симость Рис. 3.2. Диаграммы зависимости а; = / (е;) (а) (3.12) и о; = /(~де;„„) (б), используемые в теории пластичности где А и п — постоянные для конкретного материала; е; — интенсивность пластических деформаций.
Показатель степени и носит название показателя степени ипрочнения материала при пластической деформации; для углеродистых и низколегированных сталей в неупрочненном состоянии и = = 0,25 —: 0,3; для сталей высокой прочности и =- 0,05 —: 0,1, Повышение прочности металла обычно сопровождается уменьшением и. Неупрочняемый, так называемый идеально упругопластический, материал имеет п = О.
Показатель степени п не,является мерой пластичности металла, обнаруживаемой при разрушении. Однако в большинстве случаев общая закономерность состоит в том, что чем меньше и, тем меньше б. Различают плоское напряженное состояние и плоскую деформацию, При плоском напряженном состоянии о, =:О, а е, =,6 О, что соответствует работе тонкой пластины, нагруженной в плоскости пластины напряжениями а, и о„, Пластина изменяет свою толщину вследствие поперечной (пуассоновой) деформации.
При плоской деформации в,=О, о,7"-О. Идеальные условия плоской деформации можно представить, если рассматривать пластину, помещенную между двумя абсолютно жесткими плитами, которые позволяют пластине деформироваться в плоскости, но полностью исключают как утолщение, так и утонение пластины. Это приведет к тому, что в местах, где пластина должна была бы утолщаться, появятся сжимающие напряжения аа, а в местах возможного утонения — растягивающие напряжения о,.
В обоих случаях при плоской деформации а, = 1г (ст, + о„). Э 2. Стандартные методы определения механических свойств сварных и паяных соединений Существует много стандартных методов определения механических свойств металлов. Это испытания на растяжение, испытания гладких образцов на статический изгиб и надрезанных образцов на ударный изгиб, определение твердости металла, испытание на длительную прочность и многие другие.
Основное назначение этих испытаний состоит в получении количественных характеристик металла, необходимых для выполнения инженерных расчетов. Часть методов предназначена для получения характеристик металла, которые хотя и не участвуют как количественные в расчетах на прочность, но используются для качественной оценки работоспособности изготовляемых из него деталей или для установления соответствия металла техническим условиям на его поставку. Большая часть этих методов испытаний может быть применена" также и для оценки механических свойств металла шва, около- шовных зон или даже сварных соединений. Тем не менее существует отдельный стандарт (ГОСТ 6996 — 66 «Сварные соединения, Методы определения механических свойств»), который специально регламентирует процедуру испытаний только сварных соединений.
Назначение этих методов испытаний состоит в определении механических свойств, которые используются для количественной и качественной оценки работоспособности сварных соединений и конструкций, а также для сравнения механических свойств основного металла и металла сварных соединений с целью оценки соответствия принятой технологии сварки тем требованиям, которые предъявлены к сварной конструкции.
Рассмотрим основные требования к образцам и условиям проведения стандартных испытаний сварных соединений. В испытаниях на статическое растяжение образцов (рис. 3.3) определяют условный или действительный предел текучести сг„ временное сопротивление а„, относительное удлинение после разрыва ба на образцах, рабочая длина /, которых в пять раз больше диаметра д„относительное сужение после разрыва з1з. Образцы изготовляют из металла шва, участков околошовной зоны или 88 наплавленного металла. Отбор образцов ведут либо непосредственно из конструкции, либо из специально сваренных соединений. Такие образцы используются для испытаний при нормальной и пониженной температурах.
Образцы с резьбой на концах используются при различных температурах, в том числе и при повышенных. Для определения сопротивляемости металла разрушению при ударных нагрузках в присутствии концентратора проводят испытания на ударный изгиб надрезанных образцов г, (рис.
3.4). Определяют так называемую ударную вязкость а„металла шва, околошовной зоны в различных участках и наплавленного Рнс. 3.3. Пример образца для испытаний на мегалла Надрез распо статическое РастЯжение при ноРмальной или пониженной температуре лагают в том месте, где необходимо определить свойства. Используют надрезы с различной остротой. Чем острее надрез, тем меньше работа, затрачиваемая на изгиб образца до появления трещины, и тем больше работа, идущая на распространение трещины по образцу ан = А/Р, где А — работа, идущая на ударный излом образца; Р— площадь поперечного сечения в зоне надреза. Величину а„в СИ выражают в Дж/м' или (чаще) в кратных единицах — МДж/м'.
Ранее применялась единица 1 кгс м/см'- ~ 0,1 МДж/м'. лагу+вагу И 0!0 Рис. 3.4. Образцы для испытаний на ударный изгиб: а — тупой надрез; б — острый надрез Измерение твердости металла позволяет косвенно судить о его механических свойствах и структурном состоянии, а также позволяет определить размеры закаленных и отпущенных зон, степень упрочнения и разупрочнения металла в сварном соединении. Измерение твердости основного металла, металла околошовной зоны и шва производят на приборах Виккерса, Роквелла и Бринелля на макрошлифах поперечного сечения образцов. Твердость определяют вдавливанием в необходимые точки образца индентора— алмазной пирамиды (Виккерс), алмазного конуса (Роквелл) или стального шарика (Бринелль) — с последующим измерением размера отпечатка и пересчетом в соответствующие единицы твердости (НЧ, НКС, НВ).
Испытание сварного соединения на статическое растяжение предназначено для определения прочности сварного соединения. Для определения прочности стыковых соединений используют плоские образцы, представленные на рис. 3.5. Утолщение шва снимают механическим пуп) тем.
Разрушение происхо- дит обычно по наименее сз прочному участку соединения. Уровень прочности, определяемый таким пу- Б~ тем, характеризует проч- Я,гд ность сварного соединения в целом, а не прочность отдельной слабой зоны (см. ~ 3). $~ Для определения проч- ности металла шва в обРис, 3.5. Образцы длЯ опРеделениЯ пРочно- разцах делают выкружку сти стыкового соединения: ослабляющую среднюю а — без уширеиня образца в аахватной части; б — с уширением образца часть образца (рис. 3,6). Определяют временное соя,гп противление по формуле и,' = АР/Е, где Й вЂ” поправочный коэффициент, для сталей й = 0,9; г — площадь наименьшего поперечного Рис. 3.6.
Образец для определения времен- Сечения До испытания. ного сопротивления металла шва при испы- ДЛЯ определениЯ пла таниях на статическое растяжение стичности металла стыко- вых сварных соединений проводят испытания образцов на статический изгиб. Образцы прямоугольной формы (рис.
3.7, а, б), вырезанные вдоль или поперек стыкового шва и механически обработанные со всех сторон, помещают на две опоры специального приспособления и производят изгиб образцов посередине пуансоном, имеющим радиус закругления, соответствующий конкретной толщине образца. Изгиб производят до появления трещины или надрывов длиной более 5 мм на растянутой стороне образца. Угол а (рис. 3.7, в) характеризует пластичность металла сварного соединения. Свойства паяных соединений определяют при ударном и стати- ческом нагружениях согласно ГОСТ 23046 — 78 и 23047 — 78.
Стати- 99 а/ '8 Лтсд Рнс. 3.7. Образцы для определения угла загиба: а — шов расположен вдоль образца; б — шов расположен поперек образца; а — вид образца после испытания а) Рис. 3.8. Образцы для определения прочности паяных соединений: о — соединение внахлестку; б — соединение по цилиндрической поверх- Я ности | Напрадленае д/ удара Напрадлее йие удар а Чапрадленае удара Напрадленае удара А -й подернугпа Напрадленае удара Рис. 3.9.
Образцы для ударных испытаний ивяных соединений: а — на ударный изгиб' б — на ударный срез; а — на ударный изгиб для стыковых сое- динений; г — на ударный изгиб для косых соединений ческую прочность на срез определяют на образцах соединений внахлестку (рис. 3.8, а) или на образцах паяных телескопических соединений (рис. 3.8, б). Ударные испытания в зависимости от расположения спая проводят на различных по форме образцах.
Соединения внахлестку испытывают на ударный изгиб или на ударный срез (рис, 3.9, а, б), Паяные соединения встык испытывают. на ударный изгиб, располагая ось надреза в плоскости сная (рис. 3.9, в). В случае косого расположения сная под углом 30' или 45' образец для испытания на ударный изгиб имеет более сложную форму (рис.
3.9, г). Во всех случаях ударных испытаний свойства паяных соединений характеризуют работой разрушения А, отнесенной к начальной площади спая с (а = А /Р). При прочном и пластичном спае в пластическую деформацию частично вовлекается также и основной металл.. Таким образом, удельная работа разрушения а является характеристикой паяного соединения, а не металла припоя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
