Способы оценки вязкости

Динамическое нагружение ударом (скорость деформирования более 3000 мм/мин) осуществляется чаще на маятниковых копрах с использованием образцов с надрезом. При этом определяют работу, затраченную на деформацию и разрушение образца (А по ГОСТ 9454-78), удельную работу разрушения КС или ударную вязкость.

Ударной вязкостью называется работа, затраченная при динамическом разрушении надрезанного образца, отнесенная к первоначальной площади поперечного сечения в месте надреза: .

Согласно действующему ГОСТ 9454-78, ударным испытаниям подвергают образцы сечением 10x10 мм длиной 55 мм с концентраторами напряжений (надрезом) следующих видов:

Рисунок 7.2 – Схема установки образца с надрезом (а) и виды надрезов (б, в, г)

1. U – образный (рисунок 7.2б) с радиусом в месте надреза 1мм;

2. V – образный (рисунок 7.2в) с радиусом 0,25 мм и углом 45°;

3. Т – образный (рисунок 7.2г) с радиусом 0,1 мм и предварительно выращенной усталостной трещиной (окончательную глубину усталостной трещины определяют после испытаний).

Последний тип концентратора является наиболее жестким.

В зависимости от вида надреза ударная вязкость обозначается соответственно KCU, KCV и КСТ.

Работа деформации и разрушения при ударном изгибе А рассчитывается как разность потенциальной энергии при подъеме маятника (запас полной работы) А_п и остаточной энергии (неиспользованной работы) А_ост :

Запас энергии (Дж) рассчитывают исходя из веса маятника G к высоты подъема Н₀:

Маятник, освобожденный от фиксатора, встречая сопротивление образца, разрушает его и теряет часть энергии. Высота подъема его Н₁ окажется уже меньше, чем при свободном качании. В этом случае оставшаяся работа (Дж):

При испытании на удар с определением А необходимо проанализи­ровать вид излома. При визуальном анализе образцов выявляют следующие виды изломов: волокнистый серый без характерного металлического блеска (свидетельствует о вязком разрушении) со следами пластической деформации; хрупкий, имеющий кристаллический блестящий излом или матовый бархатистый с острыми краями образца. Вязкому излому соответствует излом по телу зерна, а хрупкому по его границам.

Величины КС используются в качестве сравнительных ха­рактеристик металлов. Для ответственных деталей конструкций ударная вязкость должна быть достаточно высокой. Например, для вала дизеля локомотива, вагонных осей она должна быть равна 0,8-1,2 МДж/м². Низкая ударная вязкость (0,15-0,2 МДж/м²) для деталей, работающих в условиях динамического нагружения, недопустима.