Определение предела прочности при изгибе

Прочность — свойство твердого тела сопротивляться воздействию внешних сил. Обычно прочность тела характеризуется величиной разрушающих нагрузок при сжатии, растяжении, изгибе, кручении и т. д. Предел прочности — это отношение наибольшей нагрузки до разрушения к первоначальной площади поперечного сечения образца. Прочность твердого сплава — одно из основных его свойств. Учитывая, что изделия из твердого сплава в большинстве своем подвергаются воздействию изгибающих нагрузок, предел прочности при изгибе является основной его характеристикой. Предел прочности при изгибе находится в обратной зависимости от твердости и увеличивается с возрастанием процентного содержания цементирующего металла (кобальта). Таким образом, на прочность при изгибе металлокерамических твердых сплавов решающее влияние оказывают химический состав сплава, а также величина зерен карбидов и толщина слоев цементирующего металла (кобальта). Титановольфрамовые сплавы по сравнению с вольфрамовыми являются менее прочными, так как карбид титана более хрупок, чем карбид вольфрама.

Большое значение для предела прочности при изгибе имеет величина прослоек цементрующей (кобальтовой) фазы, так как чем толще эта прослойка, тем меньше местные напряжения и больше прочность. С уменьшением прослоек цементирующей фазы уменьшается прочность сплава. Толщина прослоек в свою очередь зависит от химического состава сплава и величины зерен карбидной фазы. Толщина прослоек увеличивается с увеличением содержания цементирующей фазы в сплаве и зерна карбидной составляющей.

Для определения предела прочности при поперечном изгибе образцов твердых сплавов применяют метод разрушения свободно лежащего на двух опорах образца одной сосредоточенной силой. При данном виде испытаний образец твердого сплава свободно лежит на двух опорах, а в центре образца приложена статическая нагрузка.

Предел прочности при изгибе сосредоточенной нагрузкой рассчитывают по формуле

где M = Pl/4 — максимальный изгибающий момент, кГ*мм2;

W = bh2/6 момент сопротивления образца прямоугольного сечения, мм3;

P — разрушающая нагрузка, кГ;

b — ширина образца, мм;

h — высота образца, мм;

l — расстояние между опорами, мм.

Испытания на изгиб образцов проводят на универсальных испытательных машинах мощностью 4—5 т. На них имеется специальное приспособление для установки образцов со сменными твердосплавными опорами диаметром 5—6 мм, изготовленными из твердого сплава ВК8, ВК15 или ВК20. Поверхность опор шлифуют до 6 -7 го класса чистоты. Расстояние между опорами должно составлять 30±0,5 мм.

Испытание на изгиб проводят на образцах в форме правильного бруска квадратного сечения размером 5±0,2 * 5±0,2 * 35±1 мм. Образцы готовят в одногнездных прессформах, на образце указывают сторону давящего пуансона

На прессованных образцах необходимо снять заусенцы. Поверхность образцов после спекания не шлифуют. Скорость нагружения при испытании должна быть постоянной в пределах 4—10 мм/мин. Испытанию подвергают 20 образцов каждой партии смеси.

В процессе испытаний необходимо соблюдать следующую последовательность. Вначале измеряют ширину и высоту посередине образца индикатором часового типа или микрометром с точностью до 0,01 мм, затем образцы устанавливают на опорах так, чтобы к стороне приложения усилия при их прессовании прикладывалась разрушающая сила. После этого прикладывают нагрузку к середине образца через вертикальный пуансон приспособления. Нагрузка должна быть не мгновенной, а постепенно возрастающей. Расстояние между местом приложения силы и серединой пролета не должно превышать ±0,5 мм.