4.4. Испытание на изгиб
Испытание на изгиб служит для определения способности металла выдерживать заданную пластическую деформацию, характеризуемую углом изгиба, или для оценки предельной пластичности металла при изгибе.
Предельная пластичность характеризуется углом изгиба до образования первой трещины.
При испытании на изгиб предусмотрены следующие обозначения:
толщина образца – а в мм;
ширина образца – b в мм;
длина образца – L в мм;
диаметр опор – D в мм;
угол изгиба – α в град;
толщина оправки – d в мм;
расстояние между опорами – l в мм;
радиус закругления оправки – r в мм;
угол между наклонными плоскостями приспособления V-образной формы – β в град.
Подготовка к испытаниям. При вырезке заготовок для образцов должны быть обеспечены припуски, предохраняющие металл образца от влияния нагрева и наклепа.
При изготовлении плоского образца на его гранях после механической обработки не должно быть поперечных рисок от режущего инструмента. Острые кромки образца должны быть притуплены. Радиус закругления не должен превышать 0,2 от толщины материала и должен быть не более 3 мм. Механическую обработку кромок производят вдоль образца. Допускается проведение испытания на образцах с непритупленными кромками, если при испытании таких образцов получают удовлетворительные результаты.
На средней трети длины образца не допускаются дефекты сварки, металлургического производства и механические повреждения.
Проведение испытаний. Образец с постоянной площадью поперечного сечения подвергают изгибу сосредоточенной нагрузкой в середине пролета между опорами (рис. 4.10).
Испытание на изгиб может проводиться:
до заданного угла изгиба;
до появления первой трещины в растянутой зоне образца с фиксацией угла изгиба;
до параллельности сторон;
до соприкосновения сторон.
Вид изгиба оговаривается в стандартах или технических условиях на изделие.
Испытания на изгиб производятся при плавном увеличении нагрузки на образец. При испытании до появления первой трещины с фиксацией угла изгиба скорость испытания не должна превышать 15 мм/мин.
П
ри
испытании на изгиб, образец подвергают
деформированию, а силоизмеритель
испытательной машины регистрирует силу
сопротивления образца. Результаты
испытания графически представлены в
виде диаграммы изгиба (рис. 4.11). По оси
абсцисс отложена деформация, а именно
прогиб образца, а по оси ординат – сила
сопротивления образца деформации, т.е.
нагрузка на образец.
На диаграмме изгиба имеется начальный, прямолинейный участок (0-А), характеризующий работу металла в упругой стадии. Затем следует отклонение от линейного закона, свидетельствующее о появлении и развитии в металле пластической деформации (А-В).
Отклонение от пропорциональности между Р и f наступает в точке А (рис. 4.11). Если продолжить изгиб дальше до состояния, характеризующегося точкой В, а затем разгрузить образец, то появится остаточный прогиб fост. Нагружая образец снова, обнаруживаем, что пропорциональность между Р и f сохраняется теперь до точки В. Пока остаточный прогиб невелик, его можно не учитывать и принимать, что материал образца обладает упругостью до тех пор, пока не перешли на диаграмме за точку В. Нагрузка, соответствующая этой точке, называется нагрузкой при пределе упругости и обозначается Ру.
При продолжении испытания на изгиб до точки С и последующем разгружении образец получит остаточный прогиб fT. Нагрузку, соответствующую точке С, называют нагрузкой при пределе текучести.
Для определения предельных усилий при испытании на изгиб приняты остаточные деформации для предела упругости условно 0,05 % от начального состояния образца, а для предела текучести – 0,2 %.
Испытания на изгиб до заданного угла могут быть проведены следующим способом. Образец, лежащий на двух горизонтальных параллельных опорах, при помощи оправки изгибают до заданного угла α между одной стороной образца и продолжением другой (рис. 4.12). При установке на опоры продольная ось образца должна быть перпендикулярна оси изгиба. Угол изгиба измеряют без снятия нагрузки.
L £ D + 3а
Рис. 4.12. Схема проведения испытания на изгиб до заданного угла.
Ширина оправки и опор должна быть больше ширины образца. Толщину оправки устанавливают в соответствии с указаниями стандартов и технических условий на продукцию. При отсутствии таких указаний толщину оправки принимают равной двум толщинам (диаметрам) испытуемого образца. Радиус закругления части оправки должен быть равен половине ее толщины. Радиус закругления опор должен быть не менее толщины образца.
Расстояние между опорами, если оно не оговорено в стандартах или технических условиях на продукцию, принимают равным d+2,5а с округлением до 1 мм в большую сторону.