Лабораторная работа: Определение ударной вязкости

Лабораторная работа 3

Тема: Определение ударной вязкости.

Цель: Научиться определять ударную вязкость расчетно, а также с использованием таблиц.

Оборудование: маятниковый копер, образцы для испытания на удар, штангенциркуль, шаблоны.

Данные для расчётов:

α-угол подъёма маятника до испытания, α=69^о

β-угол вылета маятника после испытаний, β=6^о

L-длинна плеча маятника, равна 2,1 м

P-Вес маятника, равен 7 кг

b-длинна грани квадратного сечения образца, равна 0,002 м

F-Площадь поперечного сечения квадратного образца (м²) F=b²

H-высота подъёма маятника до испытаний (м)

h-высота вылета маятника после испытаний (м)

А_р-работа определяемая расчетно (кГм)

А_т –работа затраченная на разрушение образца определяемая по таблице (кГм)

а_п-ударная вязкость определяемая по таблице (кГм/см²)

KCU-ударная вязкость определяемая расчётно (кГм/см²)

Задание.

1. Описать методику приготовления к испытаниям на ударную вязкость (приготовление механического копра и шаблонов для установки образца).

2. Провести испытания на ударную вязкость.

3. Определить ударную вязкость с помощью расчётов.

4. Определить ударную вязкость с использованием таблиц.

5. Составить отчёт согласно пунктам задания.

Ход работы

1. Подготовка образца для испытания.

Для испытания на ударную вязкость применяют образец, показанный на рис. 3.1. Образец измеряют с точностью до 0,1 мм; данные измерения записывают в графу 2 протокола испытания.

По данным измерения вычисляют площадь поперечного сечения образца и записывают в графу 3 протокола испытания.

Рисунок 3.1 Образец для испытания на удар

Рисунок 3.2 Шаблон для установки опор симметрично относительно ножа маятника

Рисунок 3.3 Шаблон для установки надреза образца симметрично относительно опор и ножа маятника.

2. Подготовка копра и проведение испытания.

При помощи шаблона 1 (рисунок 3.2) установить опоры 2 симметрично относительно ножа маятника 3 и закрепить их. Подвести стрелку к нулю до упора в штифт. Поднять немного маятник и поместить образец 1 (рисунок 3.3) на опоры 3 копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника. При помощи шаблона 2 установить надрез образца симметрично относительно опор и ножа маятника. Поднять маятник в верхнее положение и закрепить защелкой, при этом стрелка отклонится и будет указывать угол подъёма маятника. Угол α начального подъема маятника записать в графу 4 протокола испытания.

Запрещается устанавливать образец, когда маятник поднят на полную высоту и установлен на защелку. В этом положении маятник представляет большую опасность для работающих, так как при. случайном освобождении защелки может причинить тяжелые увечья.

Подвести стрелку к нулю шкалы до упора в штифт. Отпустить защёлку и произвести удар по образцу. Остановить качание маятника натяжением (при помощи рукоятки) ременного тормоза. Определить по шкале угол β взлета маятника после удара и записать в графу 5 протокола испытания.

Рисунок 3.4 Искривление образцов в зависимости от вязкости стали при испытании на удар.

Если образец не сломался, что может быть в случае недостаточного запаса энергии копра или в случае очень вязкого материала (рис. 3.4), то в протоколе испытания отмечается «не сломался». Для излома другого образца увеличивается запас энергии маятника поднятием его на большую высоту.

Найти работу А_р затраченную на разрушение образца.

3. Ударная вязкость определяется с помощью формулы

 (3.1)

(кгм/см²)

Работа по излому образца определяется по формуле

А_р=P(H-h) (3.2)

A_р=7(1,347-0,011)=9,352 (кгм)

Высота подъёма маятника до испытания определяется с помощью формулы

H=L(1-cosα)        (3.3)

H=2,1(1-cos69^o)=1,347 (м)

Высота вылета маятника после испытания

h=L(1-cosβ) (3.4)

h=2,1(1-cos6)=0,011 (м)

Площадь поперечного сечения

F=b² (3.5)

F=0,002²=0,000004 (мм²)

4. Определение ударной вязкости с помощью таблиц.

Чтобы не вычислять величину А_н но формуле, пользуются специальной таблице, в которой для каждого угла α начального подъема маятника и угла β взлета маятника указана величина работы А_т=1,95 кГм

Ударная вязкость определяется в этом случае по той же формуле а_п=А_т/F

а_п=1,95/0,000004 =487500 (кгм/см²)

Вывод: Ударная вязкость показывает, какой стойкостью обладает материал к ударному излому.