Диаграммы деформаций и механического состояния чугуна

21.10.2019

Диаграммы деформаций чугуна с пластинчатым, хлопьевидным и шаровидным графитом при разных способах нагружения представлены на рис. 166. Из диаграммы видно, что пластические свойства чугуна с округлым графитом много выше, чем чугуна с пластинчатым графитом и что жесткость приложения нагрузки повышается, а пластические свойства уменьшаются при переходе от сжатия к кручению, а от кручения к изгибу и растяжению. При этом чугуны с хлопьевидным или шаровидным графитом характеризуются высокой пластичностью при всех видах нагружения. Серый же чугун с пластинчатым графитом обнаруживает заметные пластические деформации только в условиях «мягкого» нагружения, например, сжатия (осадка 20—40%). При «жестких» способах нагружения (растяжение) максимальные пластические деформации в момент разрушения серого чугуна не превышают 1—2% и составляют 10—50% от общих деформаций. Поэтому для суждения о пластических свойствах серого чугуна пользуются обычно испытанием на изгиб с определением стрелы прогиба f, хотя эта деформация является по существу общей, а не пластической (остаточной).
Диаграммы деформаций и механического состояния чугуна

где f — стрела прогиба;

fynp — упругая часть прогиба;

fпл — пластическая часть прогиба.

Как известно, при испытании круглого бруска на изгиб напряжение в момент разрушения ои и соответствующий упругий прогиб fупр составляют

где P — действующая посередине бруска нагрузка в момент разрушения;

l — расстояние между опорами;

D — диаметр бруска;

J и W — моменты инерции и сопротивления бруска.

Подставляя (III. 6) в формулу (III. 4), получим

Низкие пластические свойства серого чугуна являются причиной того, что предел текучести этого материала при растяжении о0,2 обычно не определяется, а иногда даже не может быть определен, так как епл < 0,2%. В связи с этим в качестве расчетной характеристики прочности для обычного серого чугуна служит предел прочности при растяжении ов. Вместе с тем при мягких способах нагружения пластические деформации серого чугуна значительны. Весьма важно также отметить, что в чугуне с пластинчатым графитом малые остаточные деформации образуются уже при небольших нагрузках. Вследствие этого, а также вследствие уменьшения модуля упругости с нагрузкой (рис. 166, а) прямолинейный отрезок на кривой растяжения имеет весьма ограниченные размеры.

Пользуясь способом Я.Б. Фридмана, можно построить обобщенную диаграмму состояния чугуна на основе результатов его механических испытаний (рис. 167). Диаграмма эта, построенная для серого чугуна, состоит из двух частей. Правая часть представляет обобщенную кривую течения, построенную на основе общей теории прочности. При этом принято согласно теории прочности

Эта кривая течения может быть построена при мягком способе нагружения, лучше всего — при испытании на сжатие. Левая же часть диаграммы характеризует «жесткость» нагружения и дана в координатах омакс—тмакс. Каждому способу нагружения соответствует на этой диаграмме свой луч с определенным отношением а = омакс/тмакс, а именно:

1) растяжение — омакс = 2тмакс;

2) кручение — омакс = 0,8тмакс;

3) сжатие — омакс = 0,5тмакс.

Так как разрушение серого чугуна при растяжении происходит путем отрыва по выделениям графита, то Sотр = ов. По результатам испытания (ов = 30 кГ/мм2) на рис. 167 проведена граничная (вертикальная) прямая, соответствующая Sотр = 30 кГ/мм2. Сопротивление же срезу (tcp) определено по результатам испытания на сжатие (ос = 100 кГ/мм2) в соответствии с формулой (III.9) и нанесено как горизонтальная прямая:

Из рис. 167 видно, что при растяжении серого чугуна нормальные напряжения достигают значения Sотр до того момента, когда развиваются опасные касательные напряжения, и разрушение происходит путем отрыва с ничтожной пластической деформацией. При кручении разрушение происходит также путем отрыва, однако пластические деформации при этом значительно больше. При сжатии первыми достигают своих предельных значений (tcp) касательные напряжения, и разрушение серого чугуна происходит поэтому от среза с большими остаточными деформациями. В то же время нормальные напряжения еще не достигают при этом своего предела (К). В связи с этим поведение чугуна должно характеризоваться по крайней мере двумя видами испытаний: 1) на растяжение для оценки сопротивления отрыву; 2) на сжатие для определения сопротивления срезу. К этому можно еще добавить испытание на твердость но Бринелю, характеризующее сопротивление пластическим деформациям чугуна в периоде до разрушения.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна