Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Съвременното производство се нуждае от много трайни стоманени продукти. В изграждането на мостове, къщи, сложни структури, използващи различни стомани. Един от основните въпроси е изчисляването на якостта на метала и стойността на напрежението на стоманената армировка. За да могат конструкциите да служат дълго време и да бъдат безопасни, е необходимо да се знае точната граница на провлачване на стоманения материал, който е подложен на основния товар.
Основно определение
В процеса на използване , всяка структура има различни натоварвания под формата на компресия, напрежение или удар. Те могат да действат както поотделно, така и съвместно.
Съвременните дизайнери се стремят да намалят масата на стоманените части, за да спестят материал, но в същото време да предотвратят критично намаляване на товароносимостта на цялата структура. Това се дължи на намаляването на стоманената армировка.
В зависимост от предназначението на обектите, някои изисквания към стоманата могат да се променят, но има списък от стандартни и важни показатели. Стойностите им се изчисляват на етапа на проектиране на части и компоненти на бъдещата структура. Заготовката трябва да има висока якост с подходяща пластичност.
На първо място, при изчисляване на якостта на стоманения продукт се обръща внимание на границата на провлачване . Тази стойност характеризира поведението на частите, когато са изложени на тях.
Тежестта на добива на материала е величината на критичното напрежение, при което материалът продължава да се деформира без увеличаване на товара. Тази характеристика се измерва в паскали и ви позволява да изчислите максималния възможен стрес за сферографитна стомана.
След преминаване през тази граница в материала се появяват невъзстановими изкривявания на кристалната решетка. С последващо увеличаване на силата на удара върху детайла и преодоляване на границата на провлачване, деформацията се увеличава.
Понякога границата на провлачане се бърка с границата на еластичност . Това са подобни концепции, но границата на еластичност е стойността на максималното съпротивление на метала и е малко под границата на провлачане.
Стойността на добива е около пет процента по-висока от границата на еластичност.
Съставът на стоманените сплави
Свойствата на метала зависят от образуваната кристална решетка, която от своя страна се определя от съдържанието на въглерод. Зависимостта на решетъчните типове от количеството въглерод е добре проследена в структурната схема. Ако например в стоманената решетка има до 0, 06% въглерод, това е класически ферит, който има гранулирана структура. Такъв материал е крехък, но течен и има голяма граница на ударна якост.
Структурата на стоманата се разделя на:
- ферит;
- перлит-ферит;
- цементит-ферит;
- циментитен перлит;
- перлит.
Въглеродни добавки и сила
Законът за адитивността се потвърждава от процентното изменение на цементита и ферита в стоманата. Ако количеството на въглеродната добавка е около 1, 2%, границата на провлачване на стоманения материал се увеличава и увеличава твърдостта, якостта и температурната устойчивост. С последващо увеличение на съдържанието на въглерод, техническите параметри се влошават. Стоманата е слабо заварена и с неохота подлежи на щамповане. Най-добрият начин за заваряване сплави се държат с ниско съдържание на въглерод.
Манган и силиций
Под формата на добавка, за да се увеличи степента на деоксидация, допълнително се добавя манган. В допълнение, този елемент намалява вредното въздействие на сярата. Съдържанието на манган обикновено е не повече от 0, 8% и не влияе върху технологичните свойства на сплавта. Присъства като твърд компонент.
Силиконът също не влияе особено на характеристиките на метала. Необходимо е да се повиши качеството на заваръчните части. Съдържанието на този елемент не надвишава 0, 38% и се добавя по време на процеса на дезоксидация.
Сяра и фосфор
Сярата се съдържа под формата на крехки сулфити. Увеличеното количество на този елемент влияе върху механичните свойства на сплавта. Колкото повече сяра, толкова по-лоша е пластичността, течливостта и вискозитета на сплавта. Ако границата от 0, 06% е превишена, тогава продуктът е по-податлив на корозия и може да получи силно износване.
Наличието на фосфор увеличава индекса на потока, но в същото време намалява пластичността и вискозитета. Като цяло, повишеното съдържание на фосфор значително намалява качеството на метала. Особено вредни за характеристиките на съвместното високо съдържание на фосфор и въглерод. Валидните ограничения за съдържание на фосфор са стойности от 0, 025 до 0, 044%.
Азот и кислород
Това са неметални примеси, които намаляват механичните свойства на сплавта. Ако съдържанието на кислород е повече от 0, 03%, тогава металът се ускорява, стойностите на пластичност и вискозитет намаляват. Азотните добавки увеличават силата, но в този случай, границата на провлачане намалява. Повишеното съдържание на азот прави стоманата крехка и допринася за бързото стареене на металната конструкция.
Поведение на сплавните добавки
За да се подобрят всички физически параметри на стоманата, към сплавта се добавят специални легиращи елементи. Такива добавки могат да бъдат волфрам, молибден, никел, хром, титан и ванадий. Съвместното добавяне в необходимите пропорции дава най-приемливите резултати.
Допирането значително увеличава скоростта на потока, издръжливостта и предотвратява деформацията и напукването.
Проверка на сплав
Преди да започне производството, за да проучи свойствата на метална сплав, провеждайте тестове. Металните проби са засегнати от различни товари до пълна загуба на всички свойства.
Товарите са:
- Статистическо натоварване.
- Проверете за издръжливост и умора на стоманата.
- Разтягане на елемент.
- Изпитване на огъване и усукване.
- Огъване на съединението и якост на опън.
За тази цел използвайте специални машини и създавайте условия възможно най-близо до режима на работа на бъдещия дизайн.
тестване
За изпитване на цилиндрична проба с напречно сечение от двадесет милиметра и приблизителна дължина от десет милиметра, се прилага опън. Самата проба е с дължина повече от десет милиметра, така че може да бъде уловена надеждно и е маркирана с дължина от десет милиметра и се нарича изчислена. Силата на разтягане се увеличава и се измерва нарастващото удължение на пробата. За яснота данните се нанасят. Тя се нарича условна стрейт диаграма.
При малък товар пробата се удължава пропорционално . Когато силата на разтягане се увеличи достатъчно, ще се достигне границата на пропорционалност. След преминаването на тази граница започва непропорционално удължаване на материала с еднаква промяна в якостта на опън. След това се достига границата, след която пробата не може да се върне към първоначалната дължина. С преминаването на тази стойност, промяната на изпитваната проба се извършва без увеличаване на опънната сила. Например за стоманената шина Арт. 3, тази стойност е равна на 2450 kg на квадратен сантиметър.
Неизказана точка на потока
Ако с постоянна сила на удара, материалът е способен да се деформира за дълго време, тогава той се нарича идеално пластмаса.
В тестовете често се случва, че точката на провлачване е неясна, след това се въвежда определение на условната граница на провлачване. Това означава, че силата, действаща върху метала, предизвиква деформация или остатъчна промяна от около 0, 2%. Стойността на остатъчната промяна зависи от пластичността на метала.
Колкото повече метал е пластмасов, толкова по-висока е стойността на остатъчното напрежение. Типични сплави, в които такава деформация не е ясно изразена, са мед, месинг, алуминий, нисковъглеродна стомана. Пробите от тези сплави се наричат уплътнени.
Когато един метал започне да "тече", както е показано от експерименти и изследвания, има силни промени в кристалната решетка. На повърхността му се появяват срязващи линии и слоевете кристали се изместват значително.
След като металът спонтанно се протегна, той преминава в следващото състояние и отново придобива способността да се съпротивлява. След това сплавта достига своята здравина и детайлите ясно показват най-слабата област, където се наблюдава рязко стесняване на пробата.
Площта на напречното сечение става по-малка и на това място има счупване и разрушаване. Величината на сила на опън в този момент пада заедно със стойността на напрежението и частта се счупва.
Високоякостните сплави издържат натоварвания до 17 500 килограма на квадратен сантиметър. Якостта на опън на стомана ST.3 е в рамките на 4-5 хиляди килограма на квадратен сантиметър.
Характеристика на пластичността
Пластичността на материала е важен параметър, който трябва да се вземе предвид при проектирането на конструкциите. Пластичността се определя от два индикатора:
- остатъчно удължение;
- свиване при счупване.
Остатъчното удължение се изчислява чрез измерване на общата дължина на детайла след счупване. Той се състои от сумата от дължините на всяка половина от пробата. Тогава, в проценти, се определя съотношението към първоначалната условна дължина. Колкото по-силна е металната сплав, толкова по-малко е относителното удължение.
Остатъчното стесняване е съотношението в проценти на най-тясната точка на скъсване към първоначалната площ на напречното сечение на изследваната пръчка.
Ниво на нестабилност
Най-крехката метална сплав е инструментална стомана и чугун. Нестабилността е свойство, противоположно на пластичността, и е донякъде произволно, тъй като тя силно зависи от външни условия.
Такива условия могат да включват:
- Температура на околната среда Колкото по-ниска е температурата, толкова по-крехко става продуктът.
- Степента на промяна на приложеното усилие.
- Влажност и други параметри.
При промяна на външните условия същият материал се държи различно. Ако щипката от чугуна е закопчана от всички страни, тя не се разпада дори при значителни натоварвания. И например, когато има стомани на стоманената шина, детайлът става много крехък.
Следователно на практика не се прилага концепцията за границата на нестабилност, а състоянието на пробата се определя като крехко или по-скоро пластмасово.
Сила на материала
Това механично свойство на детайла и се характеризира със способността да издържат на товара не е напълно унищожен. За изпитвателния образец се създават условия, които отразяват най-бъдещите работни условия и прилагат различни ефекти, като постепенно увеличават натоварването. Увеличаването на силите на удара причинява пластична деформация в пробата. В дуктилните материали деформацията възниква на една, силно изразена област, наречена врата. Хрупките материали могат да се разрушат на няколко места едновременно.
Steel преминава теста, за да определи точно различните свойства, за да получи отговор за възможността за неговото използване при определени условия при изграждането и създаването на сложни структури.
Стойностите на добива на различни видове стомана са изброени в специални стандарти и технически условия. Има четири основни класа. Стойността на добива на продуктите от първия клас може да достигне 500 кг / см кв., Вторият клас отговаря на изискванията за товар до 3 хил. Кг / см кв., Третият - до 4 хил. Кг / см кв. и четвъртият клас издържа на квадрат до 6 хил. кг / см.