Шест уобичајених тестова чврстоће материјала

Чврстоћа материјала игра кључну улогу у одређивању како ће се материјал понашати под различитим напонима и условима.

Било да пројектујете зграду, машински део, или читаву структуру, знати како ће се материјал понашати под силом је кључно.

За мерење различитих врста чврстоће користе се различите врсте испитивања материјала, и сваки тест служи јединственој сврси.

Испод је шест уобичајених тестова чврстоће материјала, истичући њихове методологије, кључна мерења, и апликације.

1. Затезање

Испитивање затезања је једна од најчешће коришћених метода за процену механичких својстава материјала, посебно њихову способност да издрже силе истезања или вучења.

Овај тест укључује примену постепено растућег затезног оптерећења на узорак материјала (обично у облику бучице) док се не разбије.

Снимањем примењеног оптерећења, модул еластичности, снага приноса, затезна чврстоћа, дуктилност, својства стврдњавања деформацијама, Иоунг'с Модул, а Поиссонов однос се може израчунати.

Испитивање се врши помоћу машине за испитивање затезања, позната и као универзална машина за тестирање (УТМ).

Измерени кључни параметри:

• Снага приноса: Тачка напрезања у којој материјал почиње да се пластично деформише (трајна деформација). На пример, за нискоугљенични челик, граница течења је обично око 250 МПА.
• Крајња затезна чврстоћа (Утс): Максимални напон који материјал може да издржи пре лома.
  Челик, на пример, може имати УТС у распону од 400 МПа до 700 МПА Зависно од легуре.
• Еластични модул (Иоунг'с Модул): Однос напрезања и деформације унутар еластичног региона, што указује на крутост материјала. За челик, Јангов модул је типично 200 ГПА.
• Издужење: Проценат повећања дужине материјала пре него што се сломи. Материјали са великим издужењем, као што је дуктилни челик, може се издужити за више од 10% пре неуспеха.

Испитивање затезања је неопходно за материјале који се користе у структурним компонентама, као што су метали, пластика, и композитних материјала.
Пружа драгоцене податке о томе како ће се материјали понашати под напетошћу у апликацијама у стварном свету, од каблова у мостовима до компоненти у авионима.

2. Компресивно тестирање

Тестирањем на притисак процењује се способност материјала да издржи силе притиска - силе које гурају или стишћу материјал.
Тест је посебно користан за ломљиве материјале, као што су бетон, керамика, и неки метали.

У овом тесту, узорак материјала се ставља у машину за испитивање компресије, где се примењује оптерећење све док се материјал не деформише или не поквари.

Измерени кључни параметри:

• Снага на притисак: Максимално оптерећење притиска које материјал може да поднесе пре него што дође до квара.
  На пример, бетон обично има чврстоћу на притисак од 20-40 МПА, док бетон високе чврстоће може премашити 100 МПА.
• Црусхинг Стренгтх: Тачка у којој се крти материјали ломе под компресијом.
  Ово је релевантно за материјале као што су керамика или одливци, који се могу сломити при релативно малим силама притиска у поређењу са дуктилним материјалима.

Испитивање на притисак је посебно важно у грађевинарству и нискоградњи, где су материјали попут бетона и челичних стубова дизајнирани да издрже значајна оптерећења.

Ово испитивање осигурава да материјали могу да издрже тешка конструкцијска оптерећења без квара.

3. Испитивање умора

Испитивање на замор је критично за материјале који су подвргнути цикличним или понављајућим оптерећењима, као што су они који се налазе у машинама, Аутомобилске компоненте, и авионе.

Материјали често могу да издрже високе нивое напрезања, али могу пропасти под поновљеним циклусима утовара и истовара.

У тесту замора, материјал је подвргнут поновљеним циклусима напрезања све док на крају не поквари.

Тест симулира услове у стварном свету, где су делови изложени флуктуацијама оптерећења током времена, као што су делови мотора у аутомобилу или лопатице турбине у мотору авиона.

Измерени кључни параметри:

• Снага умор: Максимални напон који материјал може да издржи за дати број циклуса пре квара.
  На пример, челичне компоненте у аутомобилским деловима могу имати отпорност на замор око 250 МПА.
• С-Н крива (Стрес вс. Број циклуса): Ова крива приказује однос између примењеног напона и броја циклуса које материјал може да издржи пре квара.
  Материјали попут легура титанијума познати су по високој чврстоћи на замор, што их чини погодним за примену у ваздухопловству.

Испитивање на замор је од виталног значаја у индустријама у којима компоненте доживљавају циклична напрезања, укључујући аутомобилску, ваздухопловство, и производња, где делови треба да издрже милионе циклуса утовара без квара.

4. Торсион Тестинг

Тестирање торзије мери способност материјала да издржи силе увијања или ротације. Материјал је фиксиран на једном крају, а на други крај се примењује обртни момент, узрокујући да се увија.

Овај тест пружа увид у чврстоћу материјала на смицање, карактеристике пластичне деформације, и одговор на ротационе напоне.

Измерени кључни параметри:

• Схеар Стренгтх: Способност материјала да се одупре силама смицања. На пример, челик обично има чврстоћу на смицање око 300 МПА, док мекши материјали попут алуминијума могу имати нижу чврстоћу на смицање.
• Торсионал Модулус: Отпорност материјала на увијање, што помаже у одређивању укупне крутости материјала који се користе у ротирајућим компонентама као што су осовине.
• Пластична деформација: Степен трајног увијања или деформације пре лома материјала.
  Дуктилни материјали ће бити подвргнути значајном увртању пре квара, док крхки материјали брзо пропадају након малих количина деформација.

Тестирање торзије је кључно за процену материјала који се користе у компонентама као што су осовине, вијци, и цеви које доживљавају ротационе силе у машинама, аутомотиве, и примене у ваздухопловству.

5. Ницк Бреак тестирање

Тестирање на ломљење је специјализовано испитивање на удар који се првенствено користи за процену чврстоће заварених спојева.

У завареном подручју се ствара мали зарез, а затим се узорак удари ударном силом.

Лом се обично јавља на завареном споју и начин на који ломови материјала могу указивати на квалитет шава.

Измерени кључни параметри:

• Велд Стренгтх: Ово мери способност завареног споја да се одупре лому под ударом. Јаки завари ће показати минималан лом и максималну апсорпцију енергије.
• Жилавост: Способност материјала да апсорбује енергију пре него што пропадне. Материјали високе жилавости ће издржати крхко ломљење чак и у тешким условима.

Овај тест је од суштинског значаја за индустрије које се ослањају на заваривање ради интегритета структуре, као што су бродоградња, изградња, и производња цевовода.

6. Тестирање пузања

Испитивање пузања процењује како се материјал деформише под константним оптерећењем током дужег периода, посебно на високим температурама.

За материјале изложене дуготрајним напрезањима, као што су у електранама или ваздухопловним моторима, разумевање понашања пузања је кључно.

Током теста, материјал је изложен константном напрезању на повишеној температури, и количина деформације (пузати) се мери током времена.

Измерени кључни параметри:

• Стопа пузања: Брзина којом се материјал деформише под стресом током времена. Материјали попут суперлегура који се користе у млазним моторима често имају веома ниске стопе пузања како би се обезбедиле перформансе на високим температурама.
• Снага пузања: Способност материјала да се одупре деформацији под сталним напрезањем на високим температурама.
• Временски температурни трансформација (ТТТ) Цурве: Ова крива показује како температура и време утичу на брзину пузања материјала.

Испитивање пузања је посебно важно у апликацијама на високим температурама као што су турбине, мотори, и реактори, где материјали морају да издрже дуготрајна термичка и механичка напрезања без квара.

Закључак

Ових шест тестова чврстоће — на затезање, компресивна, умор, торзија, ницк бреак, и пузање — пружају кључне увиде у то како ће се материјали понашати под различитим врстама стреса.

Сваки тест служи јединственој сврси, да ли процењује отпорност материјала на напетост, компресија, циклични стрес, силе увијања, или високотемпературне деформације.

Разумевањем предности и слабости материјала кроз ове тестове, инжењери могу донети боље информисане одлуке када бирају материјале за специфичне примене.

Обезбеђивање безбедности, издржљивост, и поузданост у низу индустрија.

 

Како наручити производе од Дезе?