Metalinių medžiagų atsparumas smūgiams reiškia jų gebėjimą atsispirti pažeidimams ir susigrąžinti deformaciją, kai jas veikia smūginės apkrovos. Šis našumo indeksas yra labai svarbus praktiniam medžiagų pritaikymui. Smūginis atsparumas ne tik atspindi medžiagų kietumą ir trapumą, bet ir lemia medžiagų ilgaamžiškumą bei patikimumą veikiant dinaminėms apkrovoms. Yra daug veiksnių, turinčių įtakos metalo medžiagų atsparumui smūgiams, įskaitant pačių žaliavų savybes, bandinio orientaciją, įpjovos geometriją ir apdorojimo kokybę, bandymo mašinos tikslumą, švytuoklės ir rėmas, bandymo temperatūra, smūginio bandinio padėtis ir kt. Toliau pateikiama išsami šių veiksnių analizė.
1. Pačių žaliavų savybės
Metalo medžiagų atsparumas smūgiams yra glaudžiai susijęs su jų pačių metalografine struktūra, chemine sudėtimi, fizinėmis savybėmis, apdirbimo technologija ir terminio apdorojimo procesu. Pavyzdžiui, dėl metalų, ypač tokių elementų kaip anglis (C), fosforas (P) ir siera (S), cheminė sudėtis paprastai sumažina medžiagos atsparumą smūgiams, kai jų kiekis didėja. Taip yra todėl, kad šie elementai yra linkę formuoti trapias fazes arba intarpus medžiagos viduje, padidinti įtempių koncentraciją ir sumažinti medžiagos kietumą. Priešingai, tokie elementai kaip manganas (Mn) ir nikelis (Ni) gali veiksmingai pagerinti medžiagos kietumą tam tikrame diapazone. Mn gali patobulinti grūdelius ir slopinti karbidų nusodinimą išilgai grūdelių ribų, o Ni gali padidinti ferito krovimosi gedimo energiją ir skatinti išnirimų skersinį slydimą – visa tai padeda pagerinti plieno kietumą.
Be to, metalinių medžiagų fazinė sudėtis taip pat turi didelę įtaką jų kietumui. Feritas yra mažo stiprumo, gero plastiškumo ir kietumo fazė. Kuo didesnis jo kiekis, tuo paprastai didesnis medžiagos atsparumas smūgiams. Priešingai, karbidų tinklas pablogins medžiagos kietumą. Kuo didesnis jo skaičius, tuo prastesnis medžiagos atsparumas smūgiams. Todėl, koreguojant medžiagos cheminę sudėtį ir terminio apdorojimo procesą, galima kontroliuoti fazės sudėtį, o tada optimizuoti medžiagos atsparumą smūgiams.
2. Mėginio orientacija
Metalinių medžiagų orientacija turi įtakos jų mechaninėms savybėms, įskaitant kietumą. Gamybos ir inžinerijos srityse dauguma metalinių medžiagų yra valcuojamos. Valcavimo proceso metu metalo intarpai pailginami išilgai pagrindinės deformacijos krypties kartu su metalo grūdeliais, kad susidarytų metalo pluošto audinys, o tai labai paveikia metalinės medžiagos atsparumą smūgiams. Todėl imant mėginius išilgai riedėjimo krypties, tai yra, ilgoji bandinio ašis yra lygiagreti riedėjimo krypčiai, o įpjova atidaroma statmenai riedėjimo krypčiai, ėminio ėmimo metu gautas atsparumas smūgiams yra didesnis; priešingai, imant ėminius statmenai riedėjimo krypčiai ir išpjovus išilgai riedėjimo krypties, atrankos būdu gaunamas atsparumas smūgiams yra mažesnis.
3. Įpjovos geometrija ir apdorojimo kokybė
Įpjovos geometrija ir apdorojimo kokybė turi didelę įtaką medžiagos atsparumui smūgiams. Pagal GB/T 229-2007 standartą įpjovos daugiausia skirstomos į U ir V. Palyginti su U tipo įpjovomis, V tipo įpjovos turi labiau koncentruotą įtempį, todėl jų atsparumas smūgiams paprastai yra mažesnis. Tai pačiai metalinei medžiagai, įpjovų bandinių atsparumas smūgiams yra daug mažesnis nei bandinių be įpjovų, nes įpjovos sukels įtempių koncentraciją ir taip sumažins medžiagos kietumą. Įrėžtų smūginių bandinių įtempių koncentracijos reikšmė yra nuo didelių iki mažų, I tipo, V tipo, U tipo ir pusapvalių smūginių bandinių eilės tvarka.
Be to, įpjovų apdorojimo kokybė taip pat yra vienas iš svarbių veiksnių, turinčių įtakos atsparumui smūgiams. Įpjovos apdorojimo kokybė daugiausia įtakoja medžiagų atsparumą smūgiams, paveikdama įtempių ir deformacijų koncentraciją šalia įpjovos. Tyrimai parodė, kad atsparumas smūgiams mažėja didėjant smūginio bandinio įpjovos gyliui, o metalinių medžiagų atsparumas smūgiams didėja didėjant įpjovos šaknies spinduliui; atsparumas smūgiams mažėja didėjant apdirbimo įbrėžimams ir sukietėjimo laipsniui įpjovos apačioje. Todėl smūginis bandinys turėtų būti apdorojamas griežtai laikantis smūgio įpjovos bandinio dydžio GB/T 229-2007.
4. Bandymo mašinos tikslumas ir švytuoklės bei rėmo derinimas
Metalinių medžiagų atsparumas smūgiams kelia tam tikrus reikalavimus smūginio bandymo mašinos tikslumui. Mažo tikslumo bandymo mašina turi didesnį poveikį smūgio atsparumui. Be to, atsparumas smūgiams taip pat yra susijęs su smūgio bandymo mašinos skaitymo įtaiso klaida, todėl nulio nustatymo operacija turėtų būti atlikta prieš bandymą.
Švytuoklės ir rėmo koordinavimas taip pat yra labai svarbus. Smūgio bandymas yra vienkartinis ardomasis bandymas, todėl švytuoklės ir rėmo derinimas turi būti tikslus. Tai apima švytuoklės ašies ir atskaitos plokštumos lygiagretumą, švytuoklės kraštinės ir svyravimo plokštumos lygiagretumą, švytuoklės veleno radialinį ir ašinį tarpą, atstumą nuo švytuoklės veleno ašies iki smūgio centro, santykinę švytuoklės padėtį. smūgio geležtė ir atraminis tarpatramis ir kt., kurie visi turi atitikti atitinkamų standartų reikalavimus. Kai santykinė padėtis tarp smūgio ašmenų ir atramos tarpatramio centro neatitinka reikalavimų, smūginė ašmenys ir bandinio įpjovos vidurio linija negali sutapti, todėl matavimo rezultatai netikslūs ir atsparumas smūgiams yra didesnis.
5. Bandymo temperatūra
Bandymo temperatūra taip pat yra vienas iš svarbių veiksnių, turinčių įtakos medžiagų atsparumui smūgiams. Atliekant atsparumo smūgiams bandymą, nustatomas medžiagos trapios zonos temperatūros diapazonas, kurį galima valdyti naudojimo metu, kad būtų išvengta trapios zonos temperatūros įtakos medžiagai. Įvairios spalvotųjų metalų medžiagos turi skirtingą atsparumą smūgiams, kuriuos veikia temperatūra, tačiau smūgio sugerties energija yra susijusi su temperatūra, temperatūros vienodumu ir izoliacijos trukme. Temperatūrai mažėjant, medžiagos atsparumas smūgiams paprastai mažėja. Taip yra todėl, kad esant žemai temperatūrai sumažėja medžiagos plastinė deformacija, o įtrūkimų plitimo greitis pagreitėja, todėl sumažėja kietumas.
6. Smūginio bandinio padėties nustatymas
Smūginio bandinio padėtis turi užtikrinti, kad smūginio bandinio įpjovos vidurio linija sutaptų su smūgio ašmenimis ant švytuoklės, kad būtų sumažinta bandymo veikimo klaida. Jei jų santykinės padėties nesutampa ir negali atitikti reikalaujamo 0,5 mm, didžiausia smūgio jėga negali veikti mažiausio skerspjūvio smūgio bandinio įpjovos šaknyje, o tai galiausiai lemia didesnį atsparumą smūgiams. .
7. Kiti veiksniai
Be minėtų veiksnių, metalinių medžiagų vidiniai defektai ir priemaišos taip pat labai paveiks jų atsparumą smūgiams. Defektai ir priemaišos padidins įtempių koncentraciją ir sumažins medžiagos kietumą. Pavyzdžiui, vidiniai defektai, tokie kaip intarpai ir burbuliukai, sukels įtrūkimų atsiradimą ir išsiplėtimą, taip sumažinant medžiagos atsparumą smūgiams. Siekiant sumažinti defektų ir priemaišų įtaką medžiagos kietumui, ruošiant ir apdorojant medžiagą būtina griežtai kontroliuoti žaliavų kokybę ir gamybos proceso sąlygas.
Išvada
Veiksniai, turintys įtakos metalo medžiagų atsparumui smūgiams, yra daugialypiai, įskaitant pačių žaliavų savybes, bandinio orientaciją, įpjovos geometriją ir apdorojimo kokybę, bandymo mašinos tikslumą, švytuoklės ir rėmo koordinavimą. , bandymo temperatūra, smūginio bandinio padėtis ir tt Visapusiškai įvertinus šiuos veiksnius ir imantis atitinkamų optimizavimo priemonių, metalo medžiagų atsparumas smūgiams gali būti žymiai pagerintas, kad atitiktų įvairūs pramoniniai pritaikymai. Praktikoje būtina parinkti tinkamas medžiagas ir procesus, atsižvelgiant į medžiagų charakteristikas ir naudojimo sąlygas, siekiant užtikrinti, kad medžiagų atsparumas smūgiams atitiktų projektavimo reikalavimus.