Ход чтения

Что инженеры могут узнать из диаграммы растяжения

Диаграмма растяжения — это ключевой инструмент в определении механических свойств, который активно используется в инженерных исследованиях и производстве. Такой график иллюстрирует зависимость между приложенной к образцу силой и возникающей в нем деформацией, что помогает оценить поведение материал под нагрузкой. Построив и проанализировав диаграмму, инженеры могут сделать выводы о прочности, пластичности и хрупкости заготовки и принять важные решения о выборе сталей и сплавов для реализации различных проектов.

Построение диаграммы растяжения

Процесс построения диаграммы состоит из нескольких этапов, каждый из которых имеет важное значение для точности полученных данных:

  1. Подготовка образца. Заготовка должна соответствовать определенным требованиям по размерам и форме. Чаще всего используют цилиндрические образцы диаметром от 3 до 25 мм и длиной от 10 до 200 мм. В случае продукции ПЗПС испытания могут проводиться как на ленте в ее окончательной форме, так и на промежуточных этапах производства для контроля качества.
  2. Установка оборудования. Образец закрепляют в специальной испытательной машине, которая позволяет прикладывать к материалу растягивающую силу. Важно, чтобы приложение силы происходило равномерно, только тогда можно будет точно измерить деформацию образа.
  3. Проведение испытания. Машина начинает прикладывать силу, увеличивая ее до тех пор, пока образец не разрушится. В процессе испытания машина регистрирует данные о приложенной силе и возникающей в образце деформации.
  4. Построение графика. На основе полученных данных строится диаграмма, где по горизонтальной оси X откладывается деформация, а по вертикальной Y — приложенная сила. Полученный график представляет зависимость деформации от напряжения и называется диаграммой растяжения.

На каждой диаграмме растяжения можно увидеть три характерных участка. Первый называется зоной упругой деформации. На нем изменения размеров и форм заготовки прямо пропорционально приложенному напряжению. После снятия такой нагрузки материал способен вернуться в свое первоначальное состояние. Второй участок отражает равномерную пластическую деформацию заготовки. В этой зоне материал после снятия нагрузки уже не сможет восстановить изначальную форму. Третий участок — сосредоточенная деформация шейки. При соответствующей ему нагрузке материал истончается в одном месте (формируется шейка), что приводит к разрушению образца.

Преобразование диаграммы в условные координаты

Чтобы на результаты испытания не влияли исходные геометрические параметры образца, полученная в ходе исследования диаграмма преобразуется в условную в координатах «напряжение – деформация». При этом сила и удлинение сопоставляются с начальными значениями площади поперечного сечения и длины заготовки. Такая диаграмма называется условной, поскольку отражает напряжение и деформацию относительно исходных параметров, что дает более точное представление о свойствах материала вне зависимости от физических размеров образца.

Определение механических характеристик

При помощи диаграмм растяжения инженеры оценивают ряд важных механических характеристик материалов:

  1. Предел пропорциональности — это максимально допустимое напряжение, при котором, в соответствии с законом Гука, сохраняется линейная зависимость между приложенной силой и деформацией образца.
  2. Предел упругости — величина напряжения, при котором происходит пластическая деформация, то есть материал после снятия нагрузки не восстанавливает свою форму.
  3. Предел текучести — значение напряжение, при котором деформация продолжает существенно увеличиваться без повышения нагрузки. Для конструкционных материалов это является одним из ключевых показателей.
  4. Предел прочности — максимальное напряжение, которое можно приложить к образцу до начала его разрушения.
  5. Относительное удлинение — отношение изменения длины образца к его исходным геометрическим размерам. Характеризует пластичность материала.

Характеристики, определяемые с помощью диаграммы растяжения, помогают проектировщикам делать выводы о пригодности стали или сплава для реализации конкретных задач.

Различие между пластичными и хрупкими материалами

По форме диаграммы можно легко определить, является ли исследуемый образец пластичным или хрупким. Пластичные материалы, такие как серебро, золото, медь, алюминий или низкоуглеродистая сталь, обладают выраженной площадкой текучести и значительным пределом прочности, что указывает на их способность сильно деформироваться перед разрушением. В свою очередь, хрупкие материалы, как чугун, керамика или стекло, не демонстрируют заметную площадку текучести, их пределы прочности и текучести почти совпадают, а разрушение происходит быстро и без существенных деформаций.

Различие между представленными типами материалов также проявляется в характере их разрушения. На образцах из пластичных сталей и сплавов перед разрывом образуется выраженная шейка, а разрыв происходит под углом примерно 45° к оси растяжения. Такую особенность хорошо видно на заготовках плоской формы. Разрушение хрупких материалов происходит по плоскости поперек оси прилагаемой нагрузки. При этом выраженной шейки на образце не наблюдается.

Продукция ПЗПС и проводимые испытания на растяжение

Анализ диаграмм растяжения крайне важен для контроля и улучшения производства прецизионных сплавов. На таких диаграммах проверяются свойства и качество сплавов различного назначения, в том числе:

Эти сплавы проходят испытания на растяжение на разных стадиях их обработки, что позволяет строго контролировать качество и адаптировать производственные процессы для улучшения механических свойств.

ПЗПС производит высококачественные стали и сплавы с гарантией на основе детальных испытаний и проверок. Мы контролируем качество выпускаемой продукции на всех этапах производства, используя новейшие технологии анализа. Это позволяет нам создавать материалы, удовлетворяющие самым высоким стандартам в различных отраслях промышленности. По вопросам приобретения сплавов и сталей, а также заказа производственных услуг обращайтесь по телефонам или оставляйте заявку на сайте.

Продукция завода от 1 кг, сделайте пробный заказ сейчас.