Ударные испытания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Уфимский государственный нефтяной технический университет"

Кафедра нефтегазопромыслового оборудования

Домашняя работа

по дисциплине: "Метрология, стандартизация и сертификация"

Выполнил: студент группы БМП-12-01

Е.И. Карташов

Проверил: профессор

Ф.Ш. Забиров

Уфа - 2013

Содержание

1. Ударная вязкость

1.1 Значение ударной вязкости, хладоломкость

1.2 Испытания на ударную вязкость по ГОСТ 9454-60 [5]

1.3 Методы определения ударной вязкости

1.4 Ударная прочность по методу Изода

1.5 Метод испытания по Шарпи

1.6 Испытания по ГОСТ 9454-78

2. Контрольные вопросы

2.1 Методика выполнения расчета размерных цепей

2.2 Правила выполнения таблиц

Литература

Приложение А. Образец выполнения письма

Приложение Б. Расчет выбора полей допусков сопряжения



1. Ударная вязкость

Ударная вязкость - это способность различных материалов поглощать энергию ударной нагрузки, что является одним из важнейших показателей прочности. Ударная вязкость того или иного материала чаще всего определяется путем ударного изгиба прямоугольного образца материала, при этом оценивается работа до разрыва либо разрушения определенного образца при ударной нагрузке, которая и является показателем ударной вязкости. Определение ее проводится на специальном приспособлении - маятниковом копре. Образец материала с надрезом посередине испытывают, ударяя по нему ножом маятника. Испытание этого показателя металла может проводиться при температуре от минус 100 °С до 1200 °С, в зависимости от металла и цели испытания. Ударная вязкость металлов является показателем надежности того или иного материала, указывает на его возможности сопротивляться разрушению, вызванному растягивающим напряжением между атомами [7].

1.1 Значение ударной вязкости, хладоломкость

Значение ударной вязкости стали определяется по величине той работы, которой достаточно для разрушения образца этой стали, ГОСТ-4647-80 [4]. Ее обозначают совокупностью букв и цифр. Первые две буквы - это символ ударной вязкости (КС). Третья буква показывает вид концентратора. Затем идут цифры. Первая из них показывает максимальную энергию от удара маятника, вторая указывает на глубину концентратора, а третья - на ширину испытуемого образца. Если образец испытывался при пониженной либо повышенной температуре, то тогда дополнительно указывается цифровой индекс, означающий тот уровень температуры, при котором испытание проводилось.

Падение ударной вязкости металлов при большом снижении температуры является показателем их хладноломкости. Хладноломкость - это увеличение уровня хрупкости металлов при снижении температуры. Такому явлению, как хладноломкость, подвержены низколегированные стали и некоторые другие металлы - тантал, вольфрам, хром, молибден, которые состоят из объемоцентрированной кубической решетки атомов металла. Ударная вязкость металлов зависит в первую очередь от температуры. Эта зависимость показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Зависимость ударной вязкости от температуры

Ударная вязкость стали определяется структурой испытуемой стали, в том числе величиной ее зерен и является хорошим показателем качества металла. Поэтому испытание на ударную вязкость широко распространено. Интервал температур, в котором ударная вязкость стали резко падает, называют областью температурной хрупкости. И необходимо, чтобы эта область температурной хрупкости не совпадала с температурой работы стали. Другими словами, рабочая температура изделий из металла должна быть выше того порога, за которым начинается область температурной хрупкости. Это нужно для того, чтобы материал детали не начал трескаться и в конце концов не подвергся разрушению. Критерий области температурной хрупкости тесно связан с уровнем ударной вязкости металлов.

Оптимальной ударной вязкостью стали обладают термически обработанная сталь и спокойная мартеновская сталь, показатели области температурной хрупкости которых позволяют им обладать такими характеристиками. Для каждого вида стали ГОСТ устанавливает свою температуру, при которой определяется ударная вязкость, а также температуру, которая является оптимальной для работы с тем или иным видом стали. Ударная вязкость стали зависит не только от температуры, но также и от различных примесей, наличия легирующих элементов и от самого состава стали. Формирование в стальных изделиях закалочных структур серьезно снижает ударную вязкость стали. К примеру, если при сварке с определенным нарушением технологии работы образовался мартенсит, то ударная вязкость металла в зоне сварки может снизиться в 13 раз.

1.2 Испытания на ударную вязкость по ГОСТ 9454-60 [5]

Для проверки способности материала сопротивляться ударным нагрузкам и выявления склонности к хрупкому разрушению проводят испытания на удар.

Ударные испытания классифицируются:

1) по виду деформации - на изгиб, растяжение, сжатие, кручение, срез;

2) по скорости приложения нагрузки - обычные (4…7 м/c), cкоростные (100…300 м/с)

3) по числу ударов - одним ударом или повторными ударами;

4) за температурой испытаний.

1.3 Методы определения ударной вязкости

Чаще всего проводят испытания при ударном изгибе образцов прямоугольного сечения с надрезом посредине. Наличие надреза, создавая концентрацию напряжений, способствует разрушению материала образца даже пластического материала. В настоящее время наиболее распространенными методами определения ударной вязкости является метод Шарпи [8] и метод Изода [9].

1.4 Ударная прочность по методу Изода

Ударной прочностью образцов с надрезом по методу Изода есть энергия удара, затраченная на разрушение надрезанного образца, отнесенная к исходной площади поперечного сечения образца в месте надреза или эта же энергия, отнесенная к длине надреза (толщины образца). Эту крепость выражают в килоджоулях на квадратный метр (кДж/ или джоулях на метр (Дж/м), соответственно. Образец при испытании одним концом вертикально зажимают в тисках ударного копра.

Опыты образцов с надрезом на ударную прочность по Изода стали стандартным методом для сравнения ударной прочности пластиков. Результаты этих опытов широко используются как справочные для сравнения ударных вязкостей материалов. Опыты образцов с надрезом на ударную прочность по Изодом лучше применять для определения ударной прочности изделий, имеющих много острых углов, например, ребер, стенок, пересекаются и других концентраторов напряжений.

Обозначение ISO 180 [12] отражают тип образца и тип надреза:

1) ISO 180-1A означает тип образца (длина 80 мм, высота 10 мм и толщина 4 мм) и тип надреза;

2) ISO 180-1O означает тот же образец, но зажатый в перевернутом положении (указывается как "ненадрезаний").

Образцы, используемые по ASTM D1822-99 [10], имеют те же размеры, тот же радиус скругления в основе надреза и ту же высоту, но отличаются длиной - 63,5 мм и толщиной - 3,2 мм.



1.5 Метод испытания по Шарпи

Суть метода заключается в испытании, при котором образец лежит на двух опорах, подвергается удару маятника, причем линия удара находится посередине между опорами и непосредственно напротив надреза в случае образцов с надрезом. Полную работу копра, потраченную на ударное разрушение образца, определяется как разница между его начальной и конечной (после удара) потенциальными энергиями (рисунок 2).

Обозначение ISO 179 отражают тип образца и наличие надреза:

1) ISO 179-1C [13] означает образец с размерами и надрезом по рисунку, приведенному внизу;

2) ISO 179-2D [11] означает такой же образец, но без надреза.

Рисунок 2 - Расчетная схема для определения ударной вязкости

Основной принципиальным отличием методов Шарпи и Изодом есть способ установления испытуемого образца.

1.6 Испытания по ГОСТ 9454-78

Стандарт устанавливает 20 типоразмеров образцов с концентраторами напряжений в виде U-или V-образного надреза (зарубки), а для особо жестких условий испытания - усталостной трещины (Т) на дне V-надреза. Если для испытаний на удар используются нестандартные образцы, то следует предварительно провести сравнительные исследования стандартных и нестандартных образцов для получения масштабных коэффициентов.

Испытания на ударный изгиб проводят на маятниковых копрах. Эти копры по ГОСТ 10708-82 [1] должны обеспечивать скорость движения маятника в момент удара:

1) 5 0,5 м / с - для копров с номинальной потенциальной энергией маятника 50,0 (5,0); 150 (15), 300 (30) Дж;

2) 4 0,25 м / с - для копров с номинальной потенциальной энергией маятника 25 (2,5), 15 (1,5) 4,5 (0,75) Дж;

3) 3 0,25 м / с - для копров с номинальной потенциальной энергией маятника 5,0 (0,5) Дж.

Допускается применять копры с другой номинальной потенциальной энергией маятника. При этом номинальное значение потенциальной энергии маятника должно быть таким, чтобы значение работы удара составляла не менее 10 % от номинального значения потенциальной энергии маятника.

Перед испытанием маятник поднимают на определенную высоту h "и фиксируют его на раме в положении" зарядка ". В этом положении маятник имеет некоторый запас энергии . Если отпустить маятник он после падения под действием силы тяжести разрушит установленный на опорах образец. Остановка копра после разрушения образца осуществляется тормозом, когда, взлетев после разрушения образца, маятник снова начнет падать, тормоз остановит его. ударная вязкость прочность испытание

Маятник, имея запас энергии, оставшийся , Может подняться на высоту h. По другую сторону стоек. Если пренебречь небольшой потерей энергии на трение в подшипниках, то работу, затраченную на излом образца, можно определить из выражения:

. (1)

, (2)

где - вес маятника, W - Разность энергий/

Ударная вязкость:

, (3)

где A - площадь ослабленного сечения образца.

Сталь, используемая для изготовления деталей, работающих при динамических нагрузках, должна иметь ударную вязкость не меньше 5*.



2. Контрольные вопросы

2.1 Методика выполнения расчета размерных цепей

Дано:

мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм.

Для регулирования осевого зазора предусмотрен компенсатор в виде прокладок. Рассчитать предельные значения компенсатора, а также толщину и максимальное количество прокладок, необходимое для одного изделия.

Решение: Замыкающий размер может быть расположен в любом месте между деталями 2, 3, 4, 5, 6. Анализ составляющих размеров показывает что, - увеличивающий размер, и - уменьшающие, компенсатор - увеличивающий.

Находим допуски размеров (в микрометрах):

.

Располагая отклонения "в тело", назначим:

и .

По условию мкм, так как .

Номинальный размер А:

, (4)

1= 335- (50+75+60+100+50)+. = 1мм (5)

Диапазон регулирования компенсатора :

мкм.

Определим среднее отклонение компенсатора:

; (6)

+250= -115-(+50-60-60-70+50)+; =+275мкм.

Верхнее и нижнее отклонения компенсаторов:

мкм; мкм.

Проверка:

500=0-(0-120-120-140-0)+120=500:

Отклонения найдены правильно.

Находим мм; мм.

Рассчитаем необходимое количество прокладок.

Принимаем размер постоянной прокладки мм - из ряда нормальных диаметров и длин Ra5.

Округление величины минимальной прокладки необходимо проводить в меньшую сторону, а количество прокладок в большую сторону. Можно оставить значение минимальной прокладки расчётным, т.е. не округлять.

Вследствие такого округления диапазон регулирования сменными прокладками увеличится: мм

Количество сменных прокладок:

шт.

Толщина сменной прокладки:

мкм.

Округляем S до стандартных значений толщин листового материала, чтобы соблюдалось условие .

Принимаем по Ra5 мкм.

Рассчитаем размеры комплектов прокладок:

мм;

мм;

мм.

Размеры и в некоторых случаях могут быть изготовлены в виде одной прокладки.

2.2 Правила выполнения таблиц

Таблицы, помещаемые в документах, следует оформлять в соответствии с разделом 2 ГОСТ 2.105-95 [3].

При переносе части таблицы на следующий лист (страницу) ее головку или боковик допускается заменять соответственно номером граф и строк. При этом необходимо пронумеровывать графы и строки первого листа таблицы.

Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Название таблицы, при его наличии, должно отражать ее содержание, быть точным, кратким. Название следует помещать над таблицей.

При переносе части таблицы на ту же или другие страницы название помещают только над первой частью таблицы.

Цифровой материал, как правило, оформляют в виде таблиц в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 3 - Таблица по оформлению цифрового материала

Таблицы каждого приложения обозначают отдельной нумерацией арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения. Если в документе одна таблица, она должна быть обозначена "Таблица 1" или "Таблица В.1", если она приведена в приложении В.

Допускается нумеровать таблицы в пределах раздела. В этом случае номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой.

На все таблицы документа должны быть приведены ссылки в тексте документа, при ссылке следует писать слово "таблица" с указанием ее номера.

Заголовки граф и строк таблицы следует писать с прописной буквы, а подзаголовки граф - со строчной буквы, если они составляют одно предложение с заголовком, или с прописной буквы, если они имеют самостоятельное значение. В конце заголовков и подзаголовков таблиц точки не ставят. Заголовки и подзаголовки граф указывают в единственном числе.

Таблицы слева, справа и снизу, как правило, ограничивают линиями.

Разделять заголовки и подзаголовки боковика и граф диагональными линиями не допускается.

Горизонтальные и вертикальные линии, разграничивающие строки таблицы, допускается не проводить, если их отсутствие не затрудняет пользование таблицей.

Заголовки граф, как правило, записывают параллельно строкам таблицы. При необходимости допускается перпендикулярное расположение заголовков граф.

Головка таблицы должна быть отделена линией от остальной части таблицы.

Высота строк таблицы должна быть не менее 8 мм.

Таблицу, в зависимости от ее размера, помешают под текстом, в котором впервые дана ссылка на нее, или на следующей странице, а при необходимости, в приложении к документу.

Допускается помещать таблицу вдоль длинной стороны листа документа.

Если строки или графы таблицы выходят за формат страницы, ее делят на части, помещая одну часть под другой или рядом, при этом в каждой части таблицы повторяют ее головку и боковик. При делении таблицы на части допускается ее головку или боковик заменять соответственно номером граф и строк. При этом нумеруют арабскими цифрами графы и (или) строки первой части таблицы.

Слово "Таблица" указывают один раз слева над первой частью таблицы, над другими частями пишут слова "Продолжение таблицы" с указанием номера (обозначения) таблицы.

Таблица 1 - в миллиметрах

Номинальный диаметр болта и винта	Внутренний диаметр болта и винта	Толщина шайбы
		a	b	a	b	a	b
2,0	2,1	0,5	0,8	0,5	0,5	-	-
2,5	2,6	0,6	0,8	0,6	0,6	-	-
4,0	4,1	1,0	1,2	1,0	1,2	1,2	1,6
...	...	...	...	...	...	...	...
42,0	42,5	-	-	9,0	9,0	-	-



Литература

1. ГОСТ 10708-82 Копры маятниковые. Технические условия.

2. ГОСТ 16320-80 Цепи размерные. Расчет плоских цепей.

3. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД.

4. ГОСТ 4647-80 Пластмассы. Метод определения ударной вязкости.

5. ГОСТ 9454-60 Испытание на ударную вязкость.

6. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах.

7. Сопротивление материалов [Электронный ресурс] Изгиб. Кручение. Ударная вязкость. URL: http:/www.km.ru/2kfks/file.pdf (дата обращения 25.10.2013).

8. Сопротивление материалов [Электронный ресурс] Методы определения ударной вязкости материалов и свойства материалов. Метод Изод. URL: http:/www/shrar.info/archives/12762GKKHGIYR (дата обращения 25.10.2013).

9. Сопротивление материалов [Электронный ресурс] Методы определения ударной вязкости материалов и свойства материалов. Метод Шарпи. URL: http:/www/shrap.info/archives/6163FHDRDR (дата обращения 25.10.2013).

10. ASTM D256-02 Метод испытания ударной вязкости. Метод Изода.

11. ISO 179-1 Определение по методу Шарпи ударных свойств. Не инструментальный ударный тест.

12. ISO 192-2 Определение по методу Шарпи ударных свойств. Инструментальный ударный тест.

13. ISO 180 Пластмасс. Определение по Изоду ударного сопротивления.



Приложение А. Образец выполнения письма

ГУ МВД Российской Федерации Начальнику

ул. Комсомольская, 25, отдела УР по г. Уфа

г. Уфа, Башкортостан, 450755 полковнику И.Ю. Шатову

тел.65-45-67

факс. 16-70-56

E-mail …. ОКПО …..

20.09.2013№34/08-16

На № _____ от ______

Об аттестации работников

Уважаемый Игорь Юрьевич!

По Вашему приказу, во всех отделениях МВД по г. Уфа прошла аттестация и переквалификация работников, нуждающихся в обучении и повышении профессионального уровня. Аттестацию прошли все, без исключений. План работы выполняется без каких-либо отклонений.

С уважением,

Майор МВД П.Н. Птицын

Кабанов Сергей Андреевич

8-938-28392-13



Приложение Б. Расчёт выбора полей допусков сопряжения

Исходные данные:

D=60±0,045; d=; Вид обработки - протягивание чистовое.

Расчет полей допусков сопряжения:

Определим значения номинального размера сопряжения и предельных отклонений вала и отверстия.

Номинальный размер сопряжения - D=60 мм.

Верхнее предельное, нижнее предельное и средние отклонения отверстия:

ES=+ 45мкм=0,045мм; EI=-45 мкм;

=0,5*(ES + EI)=0,5*(45-45)=0мкм (1)

Верхнее предельное, нижнее предельное и средние отклонения вала:

es=0,023мм=23 мкм; ei= 16мкм;=0,5*(es - ei)=0,5*(23+16)=19,5(2)

Наибольший предельный и наименьший предельный размеры вала и отверстия:

=60+0,045=60,045мм, =60-0,045=59,955мм (3)

=60+0,023=60,023мм, =60+0,016=60,016мм (4)

Определим значение натягов и зазоров сопряжения.

Максимальный натяг сопряжения:

==60,023-59,955=68 мкм.

Максимальный зазор сопряжения:

=-=60,045-60,016= 29 мкм.

Определим характер сопряжения, а также систему, в которой оно выполнено.

Характер сопряжения- посадка переходная, так как в сопряжении имеются как натяг, так и зазор:=68 мкм,= 29 мкм.

Посадка. Находим допуски отверстия, вала, натяга(зазора), посадки.

Допуск отверстия - == 60,045-59,955= 90 мкм.

Допуск вала - = -=60,023-60,016= 7 мкм.

Допуск натяга(зазора) TS=-=29-(-68)=97 мкм.

Допуск посадки - TП=-=90-7=83 мкм.

По результатам расчета вычертим схему полей допусков сопряжения (рисунок Б.1).

Рисунок Б.1 - Схема полей допусков по исходным данным

Для номинального D=60 мм по справочнику определим стандартные отклонения для отверстия и вала, чтобы они в максимально возможной степени были близки к значениям основных параметров исходного сопряжения.

По справочнику параметры стандартной посадки выберем в системе отверстия: отклонение отверстия-,отклонение вала-, обозначение посадки / .

Проведем проверку правильности выбора стандартной посадки:

Максимальный натяг сопряжения:

= -=60,023-59,954=69 мкм.

Максимальный зазор сопряжения:

=-=60,046-60,016 = 30 мкм.

Вывод: стандартная посадка выбрана правильно, так как значение отклонений параметров сопряжения максимально близки значениям параметров, указанным в справочнике (значение натяга и зазора отличаются на 1 мкм).

Схема полей допусков сопряжения, соответствующих стандартной посадке, приведена на рисунке Б.2.

Для заданного способа обработки поверхностей деталей по справочнику определяем параметры шероховатости вала и отверстия - -0,4-0,8 мкм.

Рисунок Б.2 - Схема полей допусков стандартной посадки

Размещено на Allbest.ru

...