Голцев методи механічних випробувань 2018

Маятникова копра І МЕТОДИ УДАРНИХ ВИПРОБУВАНЬ

Мета: ознайомлення з маятниковими копрами МК-30, 2130 КМ-0,3, МК-1 методом повірки копрів і методами ударних випробувань металів.

Важливими механічними характеристиками матеріалу, що оцінюють його опір руйнуванню при ударному навантаженні, є робота удару або ударна в'язкість. Ці характеристики відіграють велику роль при оцінці якості металів і сплавів головним чином сталей і використовуються для виявлення схильності стали до крихкого руйнування і визначення температурного інтервалу крихкості. Визначаються вони при ударному вигині надрезанного зразка на маятникових копрах.

Маятниковий копер призначений для руйнування зразка, вільно лежить на його опорах, важким маятником, падаючим з зведеного стану. Митників копри виготовляються по ГОСТ 10708-76, і основні їх параметри повинні відповідати вимогам ГОСТу. За конструкцією вони поділяються на копри зі змінним запасом енергії з одним молотом і копри з певним запасом енергії зі змінними молотами.

Опис маятникового копра МК-30 зі змінним запасом енергії

Копер складається з станини, двох полиць, важкого маятника, закріпленого на розтяжках і вільно хитається на осі, підйомної рами, яку можна встановлювати на різній висоті. У верхній частині рами є засувка для утримання маятника в зведеному положенні. Підйомна рама, що спирається на храповики, дозволяє змінювати запас енергії в межах від 1 до 30 кгс · м. Опори для зразка винесені на кут γ = 17 ° від вертикальної осі.

тальних планок: планки 1. з'єднаної з вертикальною шкалою, і планки 3. з'єднаної з покажчиком 2. які переміщаються по тонкому вертикальному стрижні з тертям, достатнім для подолання його ваги. На осі маятника на спеціальному повідку встановлений ролик 4. При установці маятника в початкове положення цей ролик піднімає найближчу до нього планку 1. а разом з нею і шкалу на величину, пропорційну енергії, що залишилася невитраченої. Покажчик залишається в цьому положенні внаслідок наявності сил тертя і вказує на шкалі деяку величину, пропорційну різниці висот центру ваги маятника до і після удару, тобто пропорційну роботі, витраченої на руйнування зразка.

Опис маятникового копра 2130 КМ-0,3

Маятниковий копер 2130 КМ-0,3 призначений для випробування зразків з металів і сплавів на двухопорний ударний вигин відповідно до ГОСТ 9454-78. Він забезпечений маятником з номінальним значенням потенційної енергії 150 Дж (14,7 кгс · м) і додатковими накладками, що дозволяють збільшити номінальне значення потенційної енергії маятника до 300 Дж

Копер як випробувальний комплекс складається з наступних основних частин: власне копра, пульта, цифродрукуючий машини і мікрокалькулятора. Цей комплекс дозволяє автоматично реєструвати результати випробування зразків. Сам копер складається з масивної чавунної опори з закріпленими на ній стійками, маятника, підйомного пристрою - пневмоцилиндра і стріли, що служить для підйому маятника, гальма для зупинки руху маятника після руйнування зразка, важеля подачі зразків, блоку вимірювання, електрообладнання та пневмообладнання, переднього і заднього огорож.

Опора для зразка розташована таким чином, що маятник виробляє удар по зразком, перебуваючи у вертикальному положенні. Енергія, витрачена на руйнування зразка, висвічується в цифровій формі на табло блоку вимірювання в джоулях. Ударну в'язкість зразка визначають згідно з ГОСТ 9454-78.

Порядок роботи на копрі 2130 КМ-0,3 наступний.

1. Оцініть орієнтовну роботу руйнування зразка і налаштуйте копер на відповідний запас енергії маятника 150 або 300 Дж. Для цього відкрийте переднє огородження

і зніміть або закріпіть на маятнику чотири накладки. Зчепите маятник зі стрілою і закрийте переднє і заднє огородження.

2. Перед включенням копра все перемикачі й тумблери встановіть в початкове положення: на панелі копра тумблер СТРЕЛА - в положення ВГОРУ, на стійці копра автомат МЕРЕЖА - в положення ВКЛ, запірний вентиль - в положення ВІДКРИТО, тиск повітря на манометрі - нуль. Стріла і маятник в нижньому положенні.

3. Відкрийте запірний вентиль на корпусі копра. Регулятором тиску встановіть по манометру на копрі тиск 0,35 МПа, якщо підвішений маятник на 300 Дж, або 0,25 МПа, якщо підвішений маятник на 150 Дж, при цьому стріла з маятником повинна піднятися до вихідного положення, що визначається регульованим упором на стрілі.

4. Увімкніть автомат МЕРЕЖА - на панелі копра повинна загорітися сигнальна лампочка.

5. Важелем подачі зразків встановіть зразок на опори копра.

6. Увімкніть тумблер на відліковому пристрої копра - на табло повинні висвітитися цифри «000.0».

7. Натисніть на кнопку УДАР. При цьому спрацьовують електромагніти, які утримують маятник. Маятник падає, руйнує зразок, піднімається на висоту, відповідну запасу його енергії, що залишилася, йде назад і проскакує повз стріли, включаючи мікроперемикач, який подає сигнал на відключення електромагнітів. Стріла підхоплює маятник і піднімає його в початкове положення - маятник підготовлений до наступного випробування, а на табло висвічується значення роботи руйнування.

При випробуванні наступного зразка до зафіксованої раніше роботі руйнування додається робота руйнування чергового зразка.

Повірка маятникових копрів

При перевірці копра повинні бути виконані наступні операції:

- визначення розмірів ножа маятника і опор копра;

- визначення відхилення від горизонтальності положення опор в напрямку осі зразка;

- визначення неперпендикулярності бічних поверхонь молота щодо вертикальної і горизонтальної поверхонь опори;

- визначення відстані між опорами;

- визначення різниці відстані від осі хитання маятника до середини зразка і від осі гойдання до середини кромки ножа;

- визначення непараллельности бічних поверхонь молота маятника відносно площини його коливання;

- визначення осьового люфту осі маятника;

- визначення швидкості руху маятника в момент удару;

- визначення різниці між відстанню від осі хитання маятника до середини зразка і відстанню від осі гойдання до центру удару;

- визначення періоду повного коливання маятника і кількості повних коливань;

- визначення відносної похибки показань копра за шкалою.

При проведенні зовнішнього огляду повинно бути встановлено: відповідність копрів вимогам ГОСТ 10708-76 в частині зовнішнього вигляду, комплектності, маркування, покриттів; відсутність на поверхні копрів механічних та корозійних пошкоджень; щільне прилягання рухливих опор до опорних площинах і надійне кріплення їх на корпусі затискними болтами; наявність на копрі шкали з чітко нанесеними цифрами і написами.

Випробування копра проводять при холостому режимі, при цьому копри повинні відповідати таким вимогам:

- молот повинен бути надійно без люфтів закріплений до підвіски або до штанги, маятник повинен підніматися на задану висоту плавно;

- запобіжний пристрій має надійно замикати спусковий пристрій при піднятому маятнику, маятник повинен легко звільнятися під дією спускового пристосування;

- у копрів з запасом енергії більше 5 кгс · м (50 Дж) після зльоту (зворотного ходу маятника) має автоматично включатися гальмівне пристосування, і маятник повинен зупинятися;

- покажчик стрілки, а також шкала (копрів типу МК-15 або МК-30) повинні легко пересуватися і фіксуватися в піднятому положенні.

Визначення метрологічних параметрів маятникового копра

Розміри ножа маятника і опор копра перевіряють штангенциркулем, кутоміром з ноніусом і радіусним шаблоном.

Горизонтальність установки опор копра в напрямку осі зразка визначають рамним рівнем, встановленим на опори. Відхилення від горизонтальності не повинно перевищувати 0,15 мм на довжині 100 мм.

Відхилення від перпендикулярності бічних поверхонь молота щодо вертикальної і горизонтальної поверхонь опори визначають перевірочною лінійкою, повірочним косинцем. Воно не повинно бути більше 0,3 мм на довжині 100 мм.

Відстань між опорами при різних установках опор повинно відповідати відстаням, зазначеним на настановних горизонтальних шкалах, і має регулюватися в межах від 40 до 120 мм для копрів з запасом потенційної енергії до 150 кгс · м. Перевірку проводять штангенциркулем.

Різниця між відстанню від осі хитання маятника і відміткою на середині ножа маятника і відстанню від осі хитання маятника до середини контрольного зразка не повинна перевищувати 1 мм (вимірюється штангенциркулем або штангенрейсмасом).

Непараллельность бічній поверхні молота маятника відносно площини його коливання не повинна перевищувати 0,3 мм на довжині 300 мм (вимірюється індикатором годинного типу ІЧ10, клас-

Осьової люфт осі хитання маятника не повинен бути більше 0,25 мм. Він вимірюється індикатором годинникового типу, закріпленим на станині копра магнітної стійкою так, щоб вимірювальний стрижень упирався в торець осі маятника. Осьової люфт определя-

ють, переміщаючи вісь маятника перпендикулярно до площини гойдання.

Швидкість руху маятника в момент удару обчислюють за формулою v = 2 gL (cos γ - cos α). де g - прискорення сили тяжіння, м / с 2; L - відстань від осі хитання маятника до середини зразка, м; γ - кут виносу опор від вертикалі, град .; α - кут підйому маятника, град.

Відстань L вимірюють рулеткою і штангенциркулем. Кут визначають кутоміром з ноніусом. Швидкість руху маятника в момент удару у копрів з найбільшим значенням запасу потенційної енергії від 5,0 до 250 кгс · м (від 50 до 2500 Дж) повинна становити 5,0-5,5 м / с.

Різниця між відстанню L від осі хитання маятника до середини ножа і відстанню l від осі хитання маятника до центру удару (приведена довжина маятника) не повинна перевищувати ± 1% від відстані L. Довжину математичного маятника l. ізохронного з даними фізичним, підраховують за формулою:

де T - період повного коливання маятника; g = 9,8 м / с 2 для Моск-

ви. Для визначення періоду повного коливання необхідно відхилити маятник приблизно на 10 ° від вертикалі, відпустити і, пустивши секундомір, визначити час, необхідний для 80-100 повних коливань.

Слід також мати на увазі, що число повних коливань маятника до повної зупинки, відхиленого на 10 ° від вертикалі і відпущеного для вільного гойдання, має бути не менше 125. Це характеризує зусилля затяжки підшипників і тертя в підшипниках.

Відносну похибку показань копра за шкалою,%, підраховують за формулою:

ψ = E Г E - E 100%,

де E Г - дійсний запас енергії маятника в горизонтальному

ном положенні; E - паспортне значення, на підставі якого проведена позначки на шкалі.

Для визначення величини E Г необхідно відхилити маятник

в горизонтальне положення і безпосередньо зважити його, спершись серединою ударного ножа на призму, встановлену на шальку терезів, або використовувати спеціальне пристосування для зважування, яке додається до копру.

Пристрій складається з планки, сталевого троса, одним кінцем закріпленого на планці і має гачок на іншому. За допомогою цього пристосування необхідно маятник копра привести в горизонтальне положення. Планка поміщається під розтяжками, на яких закріплений маятник, а тросик перекидається через ролик, укріплений в рамі, що підтримує маятник в піднятому стані. За допомогою вантажів, що підвішуються на кінці троса, маятник вивішується в горизонтальне положення. Трос від планки до ролика повинен мати вертикальне положення. Знайдений таким чином вага вантажу G 1. помножений на расстоя-

ня від осі хитання маятника до точки підвісу троса l 1. дає твір G 1 l 1. Повторне зважування виробляють, змінюючи

становище планки (пропускаючи тросик через ролик з протилежного боку). Зважування проводиться з похибкою до

± 10 м Відстані l 1 і l 2 вимірюють лінійкою з похибкою до

Середнє арифметичне результатів двох вимірювань приймається за дійсний запас енергії маятника E Г:

E Г = G 1 l 1 + 2 G 2 l 2.

Знайдена величина E Г не повинна відрізнятися від действитель-

ного запасу енергії маятника (паспортного, зазначених вище на копрі) більш ніж на ± 1%. Відмінність знайденої величини E Г від пас-

кравець характеризує похибка показань шкали копра.

Методи ударних випробувань металів

Ударні випробування металів проводять по ГОСТ 9454-78. Метод заснований на руйнуванні зразка з концентратором посередині одним ударом маятника копра. Кінці зразка розташовують на

Мал. 11.3. Зразок з концентратором виду U

Мал. 11.4. Зразок з концентратором виду V

опорах. В результаті випробування визначають повну роботу, витрачену при ударі (роботу удару) K або ударну в'язкість KC. Під ударною в'язкістю слід розуміти роботу удару, віднесену до початкової площі поперечного перерізу зразка в місці концентратора.

ГОСТ передбачає можливість використання 20 типів зразків, що розрізняються розмірами, глибиною і формою надрізу

(Рис. 11.3-11.5, табл. 11.1).

Найбільшого поширення набуло випробування зразка 11 типу, який прийнятий в якості основного (зразок Шарпі- V) у багатьох країнах світу. Допускається випробовувати зразки і без надрізу. Ризики на поверхні концентраторів видів U і V. видимі без застосування збільшувальних засобів, не допускаються. Концентратор виду T (тріщина) отримують в вершині початкового надрізу при циклічному згині зразка в одній площині. Число циклів, необхідне для отримання тріщин заданого розміру, має бути не менше 3000. Остаточний прогин на всій довжині зразка, що утворився при нанесенні тріщини на зразках з концентратором T, не повинен перевищувати 0,25 мм для зразків довжиною 55 мм. пе-

ред початком випробувань необхідно перевірити стан покажчика роботи при вільному падінні маятника. Покажчик роботи повинен показувати «нуль» з відхиленням до 0,5% від макси-