УДАРНОЕ ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦА НА ИЗГИБ

 

Цель работы: определить ударную вязкость материала образца.

 

Ударное испытание на изгиб относится к динамическим видам испытаний и проводится с целью определения ударной вязкости KC, которая характеризует склонность материала к хрупкому разрушению при ударных нагрузках.

Чем больше KC, тем вязче материал и тем лучше его способность задерживать и затруднять развитие трещин.

С увеличением содержания углерода в стали увеличивается ее прочность и твердость, но уменьшается ударная вязкость [2]. Поэтому сталь с высокими характеристиками прочности при статических испытаниях может оказаться непригодной для деталей, работающих при динамической нагрузке. Сталь для таких деталей должна иметь ударную вязкость не менее 800 1000 кДж/м²[3]

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Для опытного определения ударной вязкости применяют стандартные образцы (рис.12), ослабленные посредине надрезом.

Образцы испытывают на маятниковых копрах (рис.13), которые состоят из двух стоек (1) между которыми на горизонтальной оси подвешен маятник (2). Образец (3) устанавливается на опорах между стойками таким образом, чтобы надрез был расположен со стороны, противоположной удару (направление удара показано на рис. 12 стрелкой B).

Рис.12

В начале испытания маятник отклоняют на определенный угол α (рис.13) и фиксируют защелкой. В этом положении маятник обладает потенциальной энергией u₁ , зависящей от веса маятника и высоты подъема h₁. После установки образца освобождают маятник от защелки, который "падая", разрушает образец и отклоняется на угол β. В этом положении маятник обладает меньшей потенциальной энергией u₂ пропорциональной высоте h₂.

Разность потенциальных энергий определяет работу, затраченную на разрушение образца

 

(17)

Отношение работы W к площади поперечного сечения образца в месте надреза A называется ударной вязкостью

 

(18)

 

Маятниковый копер имеет шкалу, проградуированную в единицах работы (Дж) и две стрелки, с помощью которых определяется потенциальная энергия маятника до и после удара.

Рис.13

к Когда отклоняют маятник на угол α вместе с ним отклоняется на тот же угол одна из стрелок, и по ее показанию на шкале определяется энергия u₁. Когда маятник после удара отклоняется на угол β, вместе с ним отклоняется на тот же угол вторая стрел­ка, по показанию которой определяется энергия u₂ .

В лабораторной работе используется маятниковый копер МК – З0А с предельной энергией 300 Дж.

 

Проведение испытания

 

1.Установить обе стрелки маятника в положение "0".

2.Отклонить маятник на некоторый угол и зафиксировать его положение защелкой.

З.По шкале определить потенциальную энергию маятника до удара.

4. Установить образец между опорами.

5.Отжать защелку и ударом маятника разрушить образец.

6.По шкале определить потенциальную энергию маятника после удара.

 

 

Результаты испытаний

Таблица 6

 

Вариант	Материал	Потенциальная энергия маятника, Дж
до удара,	после удара,
	сосна
	алюминий АЛ 1
	алюминий АЛ 2
	береза
	латунь ЛС 59-1
	чугун СЧ 32-52
	акация
	бронза Бр. ОФ 10-1
	стекло
	чугун СЧ 35-56

 

Все расчеты и выводы по работе занести в журнал лабораторных работ.

 

Обработка результатов испытания

 

1. Вычислить работу W, затраченную на разрушение образца, по формуле (17).

2. Вычислить ударную вязкость материала KC по формуле (18).

3.В журнале лабораторных работ выполнить эскиз образца после опыта.

 

Контрольные вопросы

1. Что характеризует ударная вязкость материала?

2. Как изменяется ударная вязкость стали с увеличением содержания углерода?

3. Какую ударную вязкость должна иметь сталь?

4. Как вычислить работу, затраченную на разрушение образца?

5. По какой формуле вычисляется ударная вязкость?