Знание - Sanxin

Ключови думи: пластичност, намаляване на площта

 

Изборът на подходящи материали е неразделна част от процеса на разработване на продукта.

Въпреки че има многобройни параметри на характеристиките на материалите, основно се вземат предвид механичните свойства на материалите, като например якост и твърдост. По-специално „якостта“ често се счита за най-важния параметър и се включва в анализа и изчисляването на структурното напрежение.

Параметри като „удължение след счупване“, които изглеждат незначителни, не участват в изчислението и по този начин (поне на пръв поглед) този параметър изглежда не допринася за дизайна на продукта.

Всъщност, удължението след разрушаване обикновено се използва като референтен показател за проектантите при избора на материали. Например, дали проектантът изисква продуктът да има определена степен на пластичност и дали проектантът изисква разрушаването при екстремни условия да бъде крехко или пластично.

Подобно на „удължението след счупване“ A, „намаляването на площта“ Z също е индикатор за преценка на пластичността на материалите.

Така възниква въпросът: след като вече има индикатори за оценка на пластичността на материалите, защо си е струвало да се създаде „намаляване на площта“? Все едно, ако Джу Ди вече е възнамерявал в сърцето си да позволи на Джу Гаосю да наследи трона, защо е назначил Джу Гаочи за престолонаследник? Дали просто му е било скучно или е имало някаква скрита причина?

 

 

Удължението след счупване не е перфектно.

Фигура 1 Измерване на удължението след счупване

Запознатите приятели с изпитването на материали знаят, че „удължението след счупване“ се отнася до съотношението на разликата между калиброваната дължина след счупване и първоначалната калибрована дължина към първоначалната калибрована дължина, т.е.:

A = (Lx - L0) / L0 Формула 1

От тази формула може да се види, че когато хората използват Формула 1, за да преценят пластичността на материалите, те гледат само общата промяна на дължината при удължение след счупване и изобщо не се интересуват от формата на образеца, когато се счупи - без значение как се счупи, стига удължението след счупване да е достатъчно дълго, тогава те считат пластичността на този материал за достатъчно добра.

Проблемът обаче се крие именно тук.

От Формула 1 можем да видим също, че освен калибровъчната дължина след счупване Lx, началната калибровъчна дължина L0 е референтният параметър за изчисляване на удължението след счупване.

С други думи, какво е удължението след счупване на материала и дали материалът има добра пластичност или не, зависи от това с какво се сравнява. От гледна точка на удължението след счупване, то трябва да се сравни с началната калибрована дължина. Следователно това означава, че е много важно да се установят спецификациите за избор на начална калибрована дължина.

Нека дадем пример, за да могат приятелите да се сетят.

От тел с диаметър 10 мм отрежете стоманени пръти с дължина съответно 1 м и 10 м и ги счупете. Според опита, и двата стоманени пръта ще се свият и счупят в даден момент. С изключение на зоната на счупване, напречното сечение на стоманените пръти в други области почти няма да се промени, както е показано на Фигура 2: колкото по-далеч от зоната на свиване, толкова по-малка е степента на промяна на напречното сечение и именно промяната на размера в тази зона на свиване е основната причина за удължаването на компонента.

Фигура 2: Няма значителна промяна в диаметъра встрани от зоната на свиване на шията

 

Това означава, че когато стоманен прът с дължина 1 метър и стоманен прът с дължина 10 метра се опънат до точката на скъсване, техните удължения са почти еднакви - тоест (Lx - L0) е еднакво.

Тогава удължението след счупване, изчислено въз основа на Формула 1, и съответните им първоначални дължини L0 показват десетократна разлика! Именно поради тази причина съответните стандарти постановяват, че образците за измерване на удължението след счупване на материалите трябва да бъдат обработени до определена дължина - т.е. началната измервателна дължина не може да се променя произволно. За подробности, моля, вижте GB/T 228.1.

Това също така изглежда предполага, че удължението след счупване на материала е свързано с размера на образеца. Това обаче не би трябвало да е така. Причината е, че независимо дали говорим за якост, твърдост или дори удължение след счупване, всички те би трябвало да са присъщи свойства на материала и не би трябвало да са свързани с размера.

Поради гореспоменатите причини, често се изисква удължението след счупване А да бъде маркирано с дължината на образеца, например A5 се отнася до измервателната дължина, пет пъти по-голяма от диаметъра.

Вижда се, че ако пластичността на материала се оценява чрез удължението след счупване, е необходимо да се изисква размерът на продукта да е достатъчно голям, за да се обработи определена дължина на образеца. Това ограничение на размера директно води до факта, че при малки по размер продукти не може да се прецени дали пластичността на материала отговаря на изискванията чрез изпитване на удължението след счупване.

Намаляването на площта компенсира този недостатък.

 

Намаляването на площта е забележително

Фигура 3 Определяне на скоростта на секционно намаляване

За да се изчисли намаляването на площта, първо е необходимо да се измери първоначалната площ на напречното сечение A0 на образеца и площта на напречното сечение Ax в точката на счупване. След това, разликата между двете се разделя на A0, т.е.:

Z = (A0 - Ax)A0 Формула 2

От тази формула може да се види, че намаляването на площта на материала няма пряка връзка с дължината на образеца. С други думи, независимо от дължината на образеца, стига първоначалната площ на напречното сечение и площта на напречното сечение при счупването да могат да бъдат измерени, може да се изчисли намаляването на площта.

Тъй като площта на гърлото се променя по един и същи начин, за стоманения прът с дължина 1 м и стоманения прът с дължина 10 м, споменати по-горе, скоростите на намаляване на напречното им сечение са еднакви.

Това е в съответствие и с нашето разбиране за свойствата на материалите - параметрите на производителност на материалите трябва да са независими от размера на компонентите.

Освен това, намаляването на площта измерва промяната в площта на напречното сечение при счупване, което компенсира дефицита на удължението след счупване, което оценява само пластичността на материала като цяло, като игнорира локалната деформация. Инженерите могат да използват тези два параметъра, за да оценят цялостно характеристиките на материала.

 

Vigor има повече от 20 години опит и професионален екип в производството на отливки, изковки, CNC обработени части. Ние знаем как да подобрим производителността на металните части от различни материали и метални части с различна конструкция. Ако имате някакви въпроси или е необходимо да се разработят някакви части, моля, не се колебайте да се свържете с нас на info@castings-forging.com