Статический изгиб металла это
Обновлено: 28.04.2024
Механические статические испытания – вид разрушающих исследований, при котором испытуемый образец подвергается единичному воздействию с определенной скоростью постоянно действующей нагрузки. К ним относят следующие испытания:
- на растяжение;
- на сжатие;
- на изгиб.
При статических испытаниях определяют механические свойства – к примеру, прочность и пластичность. Без этих характеристик нельзя выполнить прочностной расчет конструкции. По результатам проведения разрушающих методов контроля проверяют правильность подобранных материалов, выбранных режимов и технологий, проводят оценку квалификации сварщиков.
Статические испытания на растяжение (Испытания на статическое растяжение)
Основным видом статических испытаний являются испытания на растяжение, которые стандартизированы и проводятся при повышенной, пониженной и комнатной температуре.
Независимая лаборатория компании «Феникс» проведет испытания на растяжение: проката, тонких листов, труб, проволоки, стали арматурной, сварных соединений, а также изделий из полимерных материалов.
Методика проведения статических испытаний на растяжение заключается в подаче нагрузки на стандартизированный образец до момента его разрушения. Для испытаний используют цилиндрические или призматические образцы с определенными размерами.
Данные испытания позволяют выяснить значения следующих параметров:
- предел текучести;
- предел прочности;
- предел упругости;
- относительное удлинение и сужение.
Выполним испытания на растяжение согласно требованиям ГОСТ 1497, ГОСТ 6996, ГОСТ 11701, ГОСТ 10006, ГОСТ Р ИСО 4136, ГОСТ Р ИСО 5178 и др.
Испытания на статическое сжатие
Испытания на сжатие применяют существенно менее часто по сравнению с растяжением, поскольку сжатие не позволяет выявить все механические параметры. Пластичный материал в ходе сжатия не разрушается, а преобразуется в диск, что не дает возможности зафиксировать соответствующее разрушающей силе напряжение. В связи с этим испытание на сжатие чаще применяют к металлам и сплавам с высокой хрупкостью – хорошим примером таковых может служить чугун.
Статические испытания на сжатие выполняют согласно ГОСТ 25.503 на разрывной универсальной машине. Результаты испытания существенно зависят от формы и линейных размеров образцов. С целью исключения возможной потери устойчивости при испытании на сжатие используют короткие образцы. Чем больше длина образца, тем сильнее будет влияние изгиба.
В ходе испытаний на сжатие выявляют следующие показатели:
- предел прочности;
- предел текучести;
- предел упругости;
- относительное укорочение.
Испытания на статический изгиб
Испытания на статический изгиб осуществляют с целью определения предельной пластичности металла при изгибе (способности выдерживать пластическую деформацию). Данный параметр определяется углом изгиба, вызывающего в изогнутой зоне сварного шва, металла или полимера появление первой трещины, расширяющейся в ходе испытаний.
В лаборатории «Феникс» проводят испытания на статический изгиб в соответствии с методами, указанных в ГОСТ 14019, ГОСТ 4648, ГОСТ 18546 и др.
Заказать механические статические испытания
Вы можете заказать механические статические испытания в компании «Феникс», воспользовавшись одним из способов, доступных на странице Контакты, либо заполнив следующую форму.
Статический изгиб металла это
ГОСТ 6996-66
(ИСО 4136-89,
ИСО 5173-81,
ИСО 5177-81)
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Welded joints. Methods of mechanical properties determination
МКС 25.160.40
ОКСТУ 0909
Дата введения 1967-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Академией наук УССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 03.03.66 N 4736
Изменение N 4 принято Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 3 от 17.02.93)
За принятие изменения проголосовали национальные органы по стандартизации следующих государств: AZ, AM, BY, GE, KZ, MD, RU, TM, UZ, UA [коды альфа-2 по МК (ИСО 3166) 004]
4. Стандарт полностью соответствует ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
3.6, 4.4, 8.2, 8.4, 8.7, 8.8, 8.9
Настоящий стандарт устанавливает методы определения механических свойств сварного соединения в целом и его отдельных участков, а также наплавленного металла при всех видах сварки металлов и их сплавов.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Стандарт устанавливает методы определения механических свойств при следующих видах испытаний:
а) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на статическое (кратковременное) растяжение;
б) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб (на надрезанных образцах);
в) испытании металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения;
г) измерении твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
д) испытании сварного соединения на статическое растяжение;
е) испытании сварного соединения на статический изгиб (загиб);
ж) испытании сварного соединения на ударный разрыв.
1.2. Стандарт распространяется на испытания, проводимые при определении качества продукции и сварочных материалов, пригодности способов и режимов сварки, при установлении квалификации сварщиков и показателей свариваемости металлов и сплавов.
1.3. Виды испытаний, типы образца и применение метода предусматривается в стандартах и технических условиях на продукцию, устанавливающих технические требования на нее.
(Измененная редакция, Изм. N 3).
1.4. Допускается применять образцы и методы испытаний по международным стандартам ИСО 4136, ИСО 5173, ИСО 5177, приведенным в приложениях 1, 2, 3.
(Введен дополнительно, Изм. N 4).
2. ОТБОР ОБРАЗЦОВ
2.1. Образцы для испытаний отбирают из проб, вырезанных непосредственно из контролируемой конструкции или от специально сваренных для проведения испытаний контрольных соединений.
2.2. Если форма сварного соединения исключает возможность изготовления образцов данного типа (детали сложной конфигурации, трубы и др.), то образцы могут быть отобраны от специально сваренных плоских контрольных соединений.
2.3. При выполнении контрольных соединений характер подготовки под сварку, марка и толщина основного металла, марки сварочных материалов, положение шва в пространстве, начальная температура основного металла, режим сварки и термической обработки должны полностью отвечать условиям изготовления контролируемого изделия или особому назначению испытания.
Сварку контрольных соединений, предназначенных для испытания сварочных материалов (электродов, сварочных проволок, присадочных прутков, флюсов и др.), если нет специальных требований, производят с остыванием между наложением отдельных слоев. Температура, до которой должен остывать металл, устанавливается стандартом или другой технической документацией.
(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).
2.4. Размеры пластин для изготовления контрольных соединений определяются требованиями, указанными ниже.
2.4.1. Для контрольных соединений, выполняемых дуговой, электрошлаковой и газовой сваркой из плоских элементов, ширина каждой свариваемой пластины, если нет иных указаний в стандартах или другой технической документации, должна быть не менее:
Испытание материалов и сварных соединений
Механические свойства характеризуют сопротивление металла деформации и разрушению под действием механических сил (нагрузки).
К основным механическим свойствам относят:
- прочность
- пластичность
- ударную вязкость
- твердость
Прочность – это способность металла не разрушаться под действием механических сил (нагрузки).
Пластичность – это способность металла изменять форму (деформироваться) под действием механических сил (нагрузки) без разрушения.
Ударная вязкость определяет способность металла противостоять ударным (динамическим) механическим силам (ударным нагрузкам).
Твердость – это способность металла сопротивляться проникновению в него других более твердых материалов.
Виды и условия механических испытаний металлов
Для определения механических свойств выполняют следующие виды испытаний:
- испытания на растяжение;
- испытания на статический изгиб;
- испытания на ударный изгиб;
- измерение твердости.
К условиям испытаний образцов относятся: температура, вид и характер приложения нагрузки к образцам.
Температура проведения испытаний:
- нормальная (+20°С);
- низкая (ниже +20°С, температура 0. -60°С);
- высокая (выше+20°С, температура +100. +1200°С).
Вид нагрузок:
| растяжение | |
| сжатие | |
| изгиб | |
| кручение | |
| срез |  |
Характер приложения нагрузки:
- нагрузка возрастает медленно и плавно или остаётся постоянной - статические испытания;
- нагрузка прилагается с большими скоростями; нагрузка ударная - динамические испытания;
- нагрузка многократная повторно-переменная; нагрузка изменяется по величине или по величине и направлению (растяжение и сжатие) - испытания на выносливость.
Образцы для механических испытаний
Механические испытания выполняют на стандартных образцах. Форма и размеры образцов устанавливаются в зависимости от вида испытаний.
Для механических испытаний на растяжение используют стандартные цилиндрические (круглого сечения) и плоские (прямоугольного сечения) образцы. Для цилиндрических образцов в качестве основных приняты образцы диаметром dо=10 мм короткий lо=5×do = 50 мм и длинный lо=10×do = 100 мм.
Короткий круглый образец
Длинный круглый образец
Плоские образцы имеют толщину равную толщине листа, а ширина устанавливается равной 10, 15, 20 или 30 мм.
Плоский образец без головок для захватов разрывной машины
Плоский образец с головками
Механические свойства, определяемые при статических испытаниях
Статическими называют испытания, при которых прилагаемая нагрузка к образцу возрастает медленно и плавно.
При статических испытаниях на растяжение определяются следующие основные механические характеристики металла:
- предел текучести (σ т);
- предел прочности или временное сопротивление (σ в);
- относительное удлинение (δ);
- относительное сужение (ψ).
Предел текучести – это напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.
Предел прочности – это напряжение при максимальной нагрузке, предшествующей разрушению образца.
Относительное удлинение – это отношение приращения длины образца после разрушения к его начальной длине до испытания.
Относительное сужение – это отношение уменьшения площади поперечного сечения образца после разрушения к его начальной площади до испытания.
При испытании на статическое растяжение железо и другие пластические металлы имеют площадку текучести, когда образец удлиняется при постоянной нагрузке Рm.
При максимальной нагрузке Рmax в одном участке образца появляется сужение поперечного сечения, так называемая “шейка”. В шейке начинается разрушение образца. Так как сечение образца уменьшается, то разрушение образца происходит при нагрузке меньше максимальной. В процессе испытания приборы рисуют диаграмму растяжения, по которой определяют нагрузки. После испытания разрушенные образцы складывают вместе и измеряют конечную длину и диаметр шейки. По этим данным рассчитывают прочность и пластичность.
Механические испытания на ударный изгиб
Динамическими называют испытания, при которых скорость деформирования значительно выше, чем при статических испытаниях.
Динамические испытания на ударный изгиб выявляют склонность металла к хрупкому разрушению. Метод основан на разрушении образца с надрезом (концентратором напряжений) одним ударом маятникового копра.
Стандарт предусматривает образцы с надрезами трех видов:
образец U – образный с радиусом R = 1 мм (метод KCU);
образец V – образный с радиусом R = 0.25 мм (метод KCV);
образец I – образный с усталостной трещиной (метод КСТ).
Под ударной вязкостью понимают работу удара, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора.
После испытания по шкале маятникового копра определяют работу удара, которую затрачивают на разрушение образца. Площадь сечения образца определяют до разрушения.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ
Твердостью называется свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации в поверхностном слое при вдавливании шарика, конуса или пирамиды. Измерение твердости отличается простотой и быстротой осуществления и выполняется без разрушения изделия. Широкое применение нашли три метода определения твердости:
- твердость по Бринеллю (единица твердости обозначается HB);
- твердость по Роквеллу (единица твердости обозначается HR);
- твердость по Виккерсу (единица твердости обозначается HV).
Определение твердости по Бринеллю заключается во вдавливании стального шарика диаметром D = 10 мм в образец (изделие) под действием нагрузки и в измерении диаметра отпечатка d после снятия нагрузки.
Твердость по Бринеллю обозначают цифрами и буквами НВ, например, 180 НВ. Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость. Чем выше твердость, тем больше прочность металла и меньше пластичность. Чем мягче металл, тем меньше устанавливают нагрузку на приборе. Так при определении твердости стали и чугуна нагрузку принимают 3000 Н, никеля, меди и алюминия – 1000 Н, свинца и олова – 250 Н.
Определение твердости по Роквеллу заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом (шкалы А и С) или стального шарика диаметром 1.6 мм (шкала В) в испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной (Ро )и основной (Р) нагрузок и в измерении глубины внедрения наконечника (h). Твердость по Роквеллу обозначается цифрами и буквами HR с указание шкалы. Например, 60 HRC (твердость 60 по шкале С).
Определение твердости по Виккерсу заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды, в образец (изделие) под действием нагрузки и в измерении диагонали отпечатка d, оставшегося после снятия нагрузки. Метод используется для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоёв с высокой твердостью. Твердость по Виккерсу обозначается цифрами и буквами HV, например, 200 HV.
Технологические испытания на статический изгиб служит для определения способности металла воспринимать заданный по форме и размерам загиб. Аналогичные испытания проводят и на сварных соединениях.
Испытанию на загиб подвергают образцы из листового и фасонного (пруток, квадрат, уголок, швеллер и др.) металла. Для листового металла ширина образца (b) принимается равной двойной толщине(2•t), но не менее 10 мм. Радиус оправки указывается в технических условиях.
Различают три вида изгиба:
- загиб до определенного угла;
- загиб вокруг оправки до параллельности сторон;
- загиб вплотную до соприкосновения сторон (сплющивание).
Отсутствие в образце трещин, надрывов, расслоений или излома является признаком того, что образец выдержал испытание.
г. Москва
ул. Окская, д. 10
Ударный изгиб (ударная вязкость) – одно из важнейших свойств конструкционных сталей. Это работа, которая расходуется для ударного изгиба (излома ударом) механического копра стандартного образца с концентратором (надрезом) посередине, установленного на двух опорах. Данная характеристика показывает отношение работы, потраченной на разрушение испытываемого образца, к площади его поперечного сечения и измеряется в кгc/см2 или в Дж/см2. Регламентирует ГОСТ 9454-78
Способность сопротивляться хрупкому разрушению выражается в величине ударной вязкости. Хрупкое разрушение – самый опасный вид разрушения конструкции, т.к. происходит без каких-либо предвестников. Рост трещины практически мгновенный, скорость ее распространения при хрупком разрушении приблизительно равна скорости звука в металле. Так как трещина в металле начинает расти от места скопления микротрещин (когда размер скопления достигает критического уровня), которые обязательно присутствуют в реальных конструкциях, то на образцах для испытания делают искусственный дефект – надрез.
- Образец «Менаже» с полукруглым надрезом, который обозначают латинской буквой «U». Назван в честь ученого, который предложил данный тип образца. Радиус у основания надреза 1 мм.
- Образец «Шарпи» (также в честь ученого, разработавшего данный тип). Имеет острый надрез и обозначается латинской буквой «V». Радиус у основания надреза 0,25 мм. При испытании мы убедились в том, что ударная вязкость на образце «Шарпи» гораздо меньше, нежели на образце «Менаже», благодаря меньшей работе зарождения трещины. Эта работа, как и работа распространения трещины, является составляющей ударной вязкости
Лаборатория ООО «ЛНК» проводит испытания на современном оборудовании, обновленном в 2020-2021 г. в соответствии со всеми требованиям технически-нормативных документов.
Кроме доли вязкой составляющей, которую определяют по строению излома после разрушения и измеряют в процентах, нужно учитывать и критическую температуру хрупкости. После проведения испытания фиксируют температуру, при которой в изломе образца присутствует 50% вязкой составляющей. Для одного и того же образца проводят испытания в диапазоне температур от +15 до +60. Результаты отражают зависимости доли вязкой составляющей от температуры испытания.
По полученным показателям определяют температуру, при которой в изломе будет 50% вязкой составляющей. Критическая температура хрупкости показывает до какого момента сталь разрушается преимущественно по вязкому механизму. Это очень важно при оценке качества сталей, т.к. использование стали при температурах ниже критической температуры хрупкости нежелательно.
Читайте также: