Vật liệu

Kiểm tra cơ tính

Phương pháp kiểm tra với tải trọng va đập, nhanh hay đổi chiều được gọi là kiểm tra động, thí dụ như thử nghiệm uốn đập (mẫu) khía, kiểm tra độ bền mỏi và kiểm tra tải trọng vận hành của cấu kiện.

Khi tải trọng được nâng cao từ từ hay được duy trì cổ định, người ta gọi là kiểm tra tĩnh. Những phương pháp này gồm có thử nghiệm kéo, thử nghiệm ép, thử nghiệm cắt và kiểm tra độ cứng.

Thử nghiệm kéo

Thử nghiệm kéo dùng để xác định những chỉ số cơ học của một vật liệu qua ứng suất kéo.Thử nghiệm kéo được thực hiện với một mẫu kéo tròn hoặc phẳng (Hình 1, bên phải phần trên), ở mẫu kéo tiết diện tròn, chiều dài đo ban đẩu L0 bằng 5 lẩn đường kính đớ.

Thực hiện thử nghiệm

Thử nghiệm kéo được thực hiện trên máy kiểm tra đa năng (Hình 1).

fq1

Mẫu kéo được kẹp ở hai đầu (kẹp) trong đầu kẹp dưới và đẩu kẹp trên của máy kiểm tra.Tiếp theo đó vận hành máy: Chiếc thớt và đầu kẹp trên chạy từ từ lên trên và chất tải mẫu kéo với một lực kéo chậm và tăng liên tục. Với tác dụng của tải trọng, mẫu kéo tăng chiều dài (Hình 2, phẩn hình trên).

fq2

Mẫu giãn dài ra cho đến lực kéo cao nhất mà không thấy rõ rệt sự thay đổi tiết diện. Tiếp theo đó mẫu kéo thắt lại ở khoảng giữa, giãn dài đáng kể ở đây và cuối cùng đứt gãy nơi này. Lực kéo giảm càng nhiều cùng với mẫu kéo thắt lại. Lực kéo bằng không khi mẫu đứt.

Đánh giá thử nghiệm

Trong lúc thử nghiệm kéo, lực kéo F và độ tăng chiều dài AZ. được một thiết bị đo liên tục. Trong đơn vị đánh giá của máy kiểm tra, ứng suất ơ được tính từ lực kéo F và tiết diện của mẫu kéo 5

fq3

Thông số đặc trưng cho vật liệu với giới hạn đàn hồi rõ rệt

Thép carbon thí dụ như S235JR (St 37-2) có đường biểu diễn ứng suất-độ giãn với giới hạn đàn hổi rõ rệt (Hình 2, trang 291). ở vật liệu này ứng suất ở giai đoạn đẩu tăng theo tỷ lệ (với cùng kích cỡ) với độ giãn £. Vì thế nên phẩn đầu đường biểu diễn là đường thẳng.

fq4

Sự liên quan tỷ lệ này giữa ứng suất 0zvà độ giãn £ được mô tả bằng định luật Hook (xem bên phải). Hệ số E trong phương trình được gọi là môđun đàn hồi và là thông số đặc trưng cho độ cứng (độ bển vững) của một vật liệu. Các loại thép có môđun đàn hổi E=210000 N/mm2.

Khi đạt đến một ứng suất nhất định, được gọi là giới hạn đàn hổi R , mẫu kéo giãn đáng kể trong lúc lực kéo không thay đổi: mẫu bị “kéo giãn”.

Sau khi vượt khỏi phạm vi kéo giãn, ứng suất trong mẫu kéo tăng từ từ đến điểm cực đại của đường biểu diễn. Trị số cao nhất của ứng suất được gọi là độ bền kéo R .

Sau đó đường biểu diễn đi xuống. Mẫu kéo thắt lại càng lúc càng nhiều và cuối cùng đút gãy. Độ giãn còn lại sau khi mẫu đút gãy được gọi là độ giãn đút gãy A (Hình 2, trang 291).

fq6

Thí dụ: Một mẫu kéo tròn với đường kính ban đầu d= 8 mm và chiểu dài ban đẩu A0=40 mm được kiểm tra trong thử nghiệm kéo. Lực kéo lúc đạt giới hạn đàn hồi là F =11810 N, lực kéo cực đại F =18095. Sau khi mẫu kéo đứt gãy chiều dài còn lại được đo là L =50,8 mm. Những trị số của các độ lớn sau đây là bao nhiêu: a) giới hạn đàn hổi, b) độ bền kéo và c) độ giãn đứt gãy?

fq7

 

Tham số đặc trưng cho vật liệu không có giới hạn đàn hồi rõ rệt

ở những vật liệu không có giới hạn đàn hồi rõ rệt như nhôm, đổng hoặc thép tôi, đường biểu diễn ứng suất-độ giãn không có giới hạn đàn hồi. Lúc đẩu đường biểu diễn là đường thẳng tăng dẩn, chuyển sang đường cong không có điểm chuyển tiếp và hạ xuống sau khi vượt qua khỏi trị số cực đại cho đến khi đứt gây (Hình 1).

fq8

Ứng suất ở điểm cao nhất của đường biểu diễn trong trường hợp này cũng được gọi là độ bền kéo R , độ giãn còn lại là độ giãn đứt gãy A (xem công thức tính ở phẩn trên).

Vì những vật liệu với đường biểu diễn này thiếu giới hạn đàn hổi quan trọng cho việc tính độ bển, nên người ta chọn độ lớn thay thế bằng độ giãn 0,2% R 02. Đây là ứng suất làm cho mẫu kéo sau khi hết tải còn 0,2% đọ giãn còn lại.

Độ giãn 0,2% được xác định bằng đường vẽ song song với đoạn thẳng ở phẩn đầu của đường biểu diễn qua điểm £ = 0,2% (Hình 1).

Thí dụ: Giới hạn độ giãn 0,2% của vật liệu nhôm trong hình 1 có trị số

/?p0J= 120 N/mm2.

So sánh vật liệu

Mỗi vật liệu có một dạng đặc biệt của đường biểu diễn ứng suất- độ giãn. Khi ghi lại những đường biểu diễn của những kim loại khác nhau trong một biểu đồ, người ta sẽ nhận thấy được phản ứng khác biệt của vật liệu qua biến dạng (Hình 2).

Thử nghiệm ép

Trên một máy kiểm tra đa năng, một mẫu thử được lực ép F tác động từ từ đến khi gãy hoặc nứt (Hình 1).

Vật liệu cứng giòn như gang đúc sắt hoặc thép tôi vỡ ra nhiều miếng lớn. Vật liệu dai nhưthép không tôi bị biến dạng phình ra thành hình trống có vết nứt ở hướng lực tác động, ứng suất tối cao đạt được nơi một mẫu ép được gọi là độ bền ép ở dB.

fq9

Khả năng chịu tải cất của vật liệu được kiểm tra bằng thử nghiệm cắt. Trên máy kiểm tra đa năng, mẫu cắt dạng thanh tròn được đặt trong bộ gá cắt. Lực cắt được nâng lên từ từ đến khi mẫu bị cắt đứt (Hình 2).

Lực cắt tối đa F cẩn thiết được đo và với 2 lần  diện tích của tiết diện thanh tròn (2.S ) người ta tính ra được độ bển cắt.

Đô bền cắt ra B = Fm2 Sq

Post Comment