Випробування чавунного зразка на стискування

Мета роботи: експериментально визначити границю міцності чавуну при стискуванні.

Обладнання: прес гідравлічний 2ПГ-125, чавунний зразок.

Загальні відомості

Під час стискування зразків з крихких матеріалів, визначається границя міцності s _тм – напруження за найбільшого навантаження, залишкове скорочення δ й залишкове розширення ψ.

Зразки для випробування крихких матеріалів мають циліндричну форму (рис. 2.6, а), з відношенням висоти до діаметра від 1 до 2,5. В таких зразках при стискуванні виникає просторовий напружений стан. Просторовий характер напруженого стану обумовлений просторовим виглядом навантаження та співставними геометричними розмірами циліндричного зразка (суттєво просторовою геометричною формою). В процесі стискування між торцями зразка й плитами преса 2ПГ-125 виникають сили тертя t _k. Вони осесиметрично розподілені по торцях зразка, мають радіальний напрямок і зростають від нульових значень в центрі до максимальних – на краю торців. Таким чином, на зразок діє рівномірно розподілене по торцях навантаження стискування вздовж осі й нерівномірно розподілене осесиметричне навантаження, від сил тертя, перпендикулярне до осі.

Просторовий характер напруженого стану стискування зразка призводить до утворення бочкоподібної форми (рис. 2.6, б). Щоб зменшити бочкоподібність, потрібно зменшити сили тертя. Для цього рекомендується між торцями зразка й плитами преса розмістити мастило, наприклад, промаслений папір.

При руйнуванні стискуванням зразків з крихких матеріалів, наприклад, із чавуну, у них можуть виникати тріщини під кутом близько 45° до осі зразка. Пояснити це можливо проковзуванням зерен матеріалу по напрямках дії найбільших дотичних напружень. Як відомо, найбільші дотичні напруження діють під кутом приблизно до напряму стискуючої сили. Вони на осі z ₀ дорівнюють нулю, збільшуючись до торців. У напрямку найбільших дотичних напружень і з’являються тріщини та відбувається руйнування матеріалу зразків.

Рис. 2.6. Креслення чавунного зразка до деформації (а) та після деформації(б)

Короткий опис преса 2ПГ-125

Для випробування крихких матеріалів на стискування використовується гідравлічний прес типу 2ПГ-125, схема якого зображена на рис. 2.7. Цей прес складається з двох частин – робочої та блоку управління.

Робоча частина складається з основи 1, двох колон 4 і верхньої поперечини 6, які жорстко з’єднані між собою та утворюють станину рамної конструкції.

У центральній частині основи 1 розміщено робочий циліндр 2 з плунжером 3, на верхньому торці якого встановлено стіл 9.

Рухома поперечина 5 може рухатися по різьбі колон 4, забезпечуючи постановку верхньої опорної плити 8 у потрібне положення, залежно від висоти зразка. Рух поперечини 5 відбувається за рахунок електродвигуна 7, який управляється кнопковою станцією 10. Рух від електродвигуна 7 через черв’ячну передачу передається гайкам, що, обертаючись, переміщують поперечину 5 по колонах 4.

Робочий хід преса відбувається за рахунок переміщення плунжера 3 зі столом 9 вгору під дією тиску мастила в циліндрі 2. Рухома частина машини опускається вниз від власної ваги.

У блоці управління 12 розміщені мастильний бак, гідронасос, пристрій управління гідравлікою та силовимірювальна голівка.

Управління електродвигуном насоса відбувається кнопковою станцією 11.

 

 

Рис. 2.7. Схема преса 2ПГ-125

 

 

Пристрій управління гідравлікою використовується для розподілу і регулювання подачі мастила від гідронасоса до робочих органів преса. Ручки управління цим пристроєм розміщені зовні пульта й позначені табличками „Скид мастила” – 13, „Регулятор швидкості” – 14, і „Режим роботи” – 15.

Робочий хід преса відбувається при закритому вентилі 13 і відкритому вентилі 14. Щоб повернути плунжер 3 у вихідне положення, закривають вентиль 14 й відкривають вентиль 13. Ручкою 15 встановлюється режим роботи преса – до 400‍кН чи до 1250‍‍кН.

Для вимірювання зусилля, яке діє на зразок, у верхній частині пульта керування розміщена силовимірювальна головка типу СТ-2А, шкала 16 якої проградуйована в безрозмірних одиницях. Тому для визначення зусилля, відповідного показу шкали 16, використовується тарувальна таблиця, складена під час перевірки преса за показами зразкового динамометра.