Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!
Sodobna proizvodnja potrebuje veliko trajnih jeklenih izdelkov. Pri gradnji mostov, hiš, kompleksnih struktur, ki uporabljajo različne jekla. Eno glavnih vprašanj je izračun trdnosti kovine in vrednosti napetosti jeklene armature. Da bi strukture lahko služile dolgo časa in bile varne, je treba poznati natančno točko tečenja jeklenega materiala, ki je izpostavljen glavni obremenitvi.
Osnovna definicija
V postopku uporabe ima vsaka konstrukcija različne obremenitve v obliki stiskanja, napetosti ali udarca. Delujejo lahko ločeno in skupaj.
Sodobni oblikovalci skušajo zmanjšati maso jeklenih delov, da bi prihranili material, hkrati pa preprečili kritično zmanjšanje nosilnosti celotne konstrukcije. To je posledica zmanjšanja jeklene ojačitvene sekcije.
Glede na namen objektov se lahko nekatere zahteve za jeklo spremenijo, vendar je seznam standardnih in pomembnih kazalnikov. Njihove vrednosti so izračunane v fazi projektiranja delov in komponent prihodnje strukture. Izdelek mora imeti visoko trdnost z ustrezno duktilnostjo.
Prvič, pri izračunu trdnosti jeklenih izdelkov je treba paziti na mejo tečenja . Ta vrednost označuje obnašanje delov, ko so izpostavljeni.
Meja tečenja materiala je velikost kritične napetosti, pri kateri se material še naprej deformira brez povečanja obremenitve. Ta značilnost se meri v Pascalih in omogoča izračun največje možne napetosti za duktilno jeklo.
Po prehodu skozi to mejo se v materialu pojavijo nepopravljiva popačenja kristalne mreže. S posledičnim povečanjem udarne sile na obdelovancu in premagovanjem meje tečenja se deformacija poveča.
Meja tečenja je včasih pomešana z mejo elastičnosti . To so podobni pojmi, vendar je meja elastičnosti vrednost največje odpornosti kovine in je tik pod mejo tečenja.
Vrednost donosa je približno pet odstotkov višja od meje elastičnosti.
Sestava jeklenih zlitin
Lastnosti kovin so odvisne od oblikovane kristalne rešetke, kar pa je odvisno od vsebnosti ogljika. V strukturnem diagramu je dobro zaznana odvisnost vrst rešetk od količine ogljika. Če je na primer v jekleni rešetki do 0, 06% ogljika, je to klasičen ferit, ki ima zrnato strukturo. Tak material je krhek, vendar pretočen in ima veliko mejo udarne trdnosti.
Struktura jekla se deli na:
- feritne;
- perlit-ferit;
- cement-ferit;
- cementni perlit;
- perlit.
Ogljikovi dodatki in trdnost
Zakon o aditivnosti potrjujejo odstotne spremembe v cementitu in feritu v jeklu. Če je količina ogljikovega aditiva okoli 1, 2%, se trdnost materiala iz jekla poveča in poveča trdoto, trdnost in temperaturno odpornost. S poznejšim povečanjem vsebnosti ogljika se tehnični parametri poslabšajo. Jeklo je slabo varjeno in nerabno podvrženo žigosanju. Najboljši način za varjenje zlitin se obnaša z nizko vsebnostjo ogljika.
Mangan in silicij
V obliki dodatka za povečanje stopnje deoksidacije se dodatno doda mangan. Poleg tega ta element zmanjšuje škodljive učinke žvepla. Vsebnost mangana običajno ne presega 0, 8% in ne vpliva na tehnološke lastnosti zlitine. Prisotna je kot trdna komponenta.
Silicij prav tako ne vpliva posebej na lastnosti kovine. Potrebno je povečati kakovost varilnih delov. Vsebina tega elementa ne presega 0, 38% in se doda med postopkom dezoksidacije.
Žveplo in fosfor
Žveplo je v obliki krhkih sulfitov. Povečana količina tega elementa vpliva na mehanske lastnosti zlitine. Več žvepla, slabša je duktilnost, fluidnost in viskoznost zlitine. Če je mejna vrednost 0, 06% presežena, je proizvod bolj dovzeten za korozijo in ima možnost hude abrazije.
Prisotnost fosforja poveča indeks pretoka, hkrati pa zmanjša duktilnost in viskoznost. Na splošno je povišana vsebnost fosforja bistveno poslabšala kakovost kovine. Še posebej škodljivo za značilnosti skupne visoke vsebnosti fosforja in ogljika. Veljavne omejitve za vsebnost fosforja so vrednosti od 0, 025 do 0, 044%.
Dušik in kisik
To so nekovinske nečistoče, ki znižujejo mehanske lastnosti zlitine. Če je vsebnost kisika več kot 0, 03%, potem kovina hitreje narašča, vrednosti duktilnosti in viskoznosti padejo. Dopolnila dušika povečajo moč, vendar se v tem primeru meja pretoka zmanjša. Povečana vsebnost dušika naredi jeklo krhko in prispeva k hitremu staranju kovinske konstrukcije.
Vedenje dodatkov iz zlitin
Za izboljšanje vseh fizikalnih parametrov jekla se zlitini dodajo posebni legirni elementi. Takšni dodatki so lahko volfram, molibden, nikelj, krom, titan in vanadij. Dodatek spojev v zahtevanih razmerjih daje najbolj sprejemljive rezultate.
Doping bistveno poveča hitrost pretoka, žilavost in preprečuje deformacije in razpoke.
Alloy check
Pred začetkom proizvodnje za preučevanje lastnosti kovinske zlitine opravite teste. Na kovinske vzorce vplivajo različne obremenitve do popolne izgube vseh lastnosti.
Obremenitve so:
- Statistična obremenitev.
- Preverite vzdržljivost in utrujenost jekla.
- Raztezanje elementa.
- Preskušanje upogibanja in torzij.
- Upogibanje in natezna trdnost.
V ta namen uporabite posebne stroje in ustvarite pogoje, ki so čim bližje načinu delovanja prihodnje zasnove.
Testiranje
Za preskušanje cilindričnega vzorca s presekom dvajsetih milimetrov in ocenjeno dolžino desetih milimetrov se uporabi natezna obremenitev. Sam vzorec ima dolžino več kot deset milimetrov, tako da ga je mogoče zanesljivo zajeti, označen pa je z dolžino deset milimetrov in se imenuje izračunan. Silo raztezanja se poveča in izmeri se povečanje raztezka vzorca. Zaradi jasnosti se podatki narišejo. Imenuje se pogojna raztegljiva karta.
Pri majhni obremenitvi se vzorec sorazmerno podaljša . Ko se sila raztezanja dovolj poveča, bo dosežena meja sorazmernosti. Po prehodu te meje se začne nesorazmerno podaljšanje materiala z enakomerno spremembo natezne trdnosti. Nato se doseže meja, po kateri se vzorec ne more vrniti na prvotno dolžino. S prehodom te vrednosti pride do spremembe preskušanca brez povečanja natezne sile. Na primer, za jekleno palico Art. 3, je ta vrednost enaka 2450 kg na kvadratni centimeter.
Neizkazana točka pretoka
Če je s konstantno močjo udarca, material sposoben samega sebe deformirati dolgo časa, potem se imenuje idealna plastika.
V preskusih se pogosto zgodi, da je meja pretoka mehka, nato pa se uvede definicija pogojne teže. To pomeni, da je sila, ki deluje na kovino, povzročila deformacijo ali preostalo spremembo okoli 0, 2%. Vrednost preostale spremembe je odvisna od duktilnosti kovine.
Bolj ko je kovina plastična, višja je preostala napetost. Značilne zlitine, pri katerih takšna deformacija ni jasno izražena, so baker, medenina, aluminij, nizkoogljično jeklo. Vzorci teh zlitin se imenujejo zgoščeni.
Ko kovina začne teči, kot kažejo poskusi in raziskave, se v kristalni rešetki pojavijo velike spremembe. Na njeni površini se pojavijo strižne linije, plasti kristalov pa se bistveno spreminjajo.
Ko se kovina spontano raztegne, preide v naslednje stanje in ponovno pridobi sposobnost upora. Nato zlitina doseže svojo moč in podrobnosti jasno kažejo najšibkejše območje, kjer pride do ostrega zoženja vzorca.
Območje prečnega prereza se zmanjša in na tem mestu pride do preloma in uničenja. Velikost natezne sile v tem trenutku pada skupaj z vrednostjo napetosti in delom.
Zlitine visoke trdnosti zdržijo obremenitve do 17.500 kilogramov na kvadratni centimeter. Natezna trdnost jekla ST.3 je znotraj 4–5 tisoč kilogramov na kvadratni centimeter.
Značilnost plastičnosti
Plastičnost materiala je pomemben parameter, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju konstrukcij. Plastičnost določa dva indikatorja:
- preostalo raztezek;
- zožitev ob prekinitvi.
Preostalo raztezek se izračuna z merjenjem skupne dolžine dela, potem ko je bil poškodovan. Sestoji iz vsote dolžin vsake polovice vzorca. Nato se v odstotkih določi razmerje do prvotne pogojne dolžine. Močnejša je kovinska zlitina, manjša je vrednost relativnega raztezka.
Preostalo zoženje je razmerje v odstotkih najožje točke preloma do začetne površine prečnega prereza palice, ki se preiskuje.
Stopnja krhkosti
Najbolj krhka kovinska zlitina je orodno jeklo in lito železo. Krhkost je lastnost, ki je nasprotna plastičnosti in je nekoliko poljubna, saj je močno odvisna od zunanjih pogojev.
Takšni pogoji lahko vključujejo: \ t
- Temperatura okolice Nižja kot je temperatura, izdelek postane bolj krhek.
- Stopnja spremembe uporabljenega napora.
- Vlažnost in drugi parametri.
Pri spreminjanju zunanjih pogojev se isti material obnaša drugače. Če je ščipka za surovo železo vpeta na vse strani, se ne razbije niti pod precejšnjimi obremenitvami. Na primer, ko so na jekleni palici žlebovi, postane del zelo krhek.
Zato se v praksi ne uporablja koncept meje krhkosti, vendar se stanje vzorca določi kot krhka ali precej plastična.
Moč materiala
Ta mehanska lastnost obdelovanca in je značilna sposobnost, da prenese obremenitev ni popolnoma uničena. Za preskusni vzorec se ustvarijo pogoji, ki odražajo najbolj prihodnje obratovalne pogoje in uporabljajo različne učinke, postopoma povečujejo obremenitev. Povečanje udarnih sil povzroči plastično deformacijo v vzorcu. Pri duktilnih materialih pride do deformacije na enem, močno izraženem področju, ki se imenuje vrat. Krhki materiali se lahko razpadejo na več mestih hkrati.
Jeklo prehaja test za natančno določitev različnih lastnosti, da bi dobili odgovor o možnosti njegove uporabe v določenih pogojih pri gradnji in ustvarjanju kompleksnih struktur.
Vrednosti donosa različnih vrst jekla so navedene v posebnih standardih in tehničnih pogojih. Obstajajo štirje glavni razredi. Donosnost izdelkov iz prvega razreda lahko doseže 500 kg / cm kvadratnih, Drugi razred izpolnjuje zahteve za obremenitev do 3 tisoč kg / cm kvadratnih, Tretji - do 4000 kg / cm kvadratnih. in četrti razred vzdrži do 6.000 kg / cm kvadrat.