3. Вимоги безпеки під час виконання робіт.

3.1. Студент повинен виконувати ту роботу і користуватися тільки тим обладнанням, яке задане викладачем або лаборантом. Знаходитись на місці, що вказане викладачем або лаборантом. Виконання інших робіт без дозволу викладача або лаборанта не дозволяється!

3.2. Приступати до виконання лабораторних робіт, включати випробувальні машини, установки можна тільки з дозволу викладача або лаборанта.

3.3. Не ходити без потреби по аудиторії, щоб не відвертати уваги своїх товаришів та не заходити в інші аудиторії, які не мають відношення до виконання роботи.

3.4. Дбайливо зберігати майно, прилади, обладнання та інше аудиторне устаткування.

3.5. Під час роботи в аудиторії обов’язкова присутність другої людини, яка необхідна для надання допомоги у разі небезпеки.

3.6. Під час випробувань забороняється:

• працювати на випробувальних машинах при знятих захисних огорожах;

• виконувати затяжку і скручування гайок кріплення зразків на ходу випробувальної машини;

• ремонтувати, чистити випробувальну машину, а також заміняти плавкі вставки і ліквідовувати несправності електроустаткування під струмом;

• опиратися на машину при її запуску і роботі;

• випробувати зразки, що потребують випробувального навантаження більше, ніж сказано в технічній характеристиці випробувальної машини;

• проводити вийняття зруйнованих частин зразків до зупинки випробувальної машини;

• проводити заміну зразка під час зворотнього ходу траверси;

• підхвачувати маятник копра, що гойдається, рукою;

• працювати з незаземленим випробувальним устаткуванням;

• залишати працюючу машину без нагляду.

4. Вимоги безпеки після закінчення роботи.

4.1. Упорядкувати своє робоче місце і встановити обладнання в початкове положення.

4.2. Повідомити викладача або лаборанта про завершену роботу і тільки після їх дозволу залишити аудиторію.

5. Вимоги безпеки при виникненні аварійної ситуації

або передумов до неї.

5.1. Необхідно негайно вимкнути устаткування, прилад або залишити робоче місце і відразу повідомити про це викладача або лаборанта.

5.2. У разі необхідності надати першу долікарську допомогу особі, яка травмована механічним обладнанням, або електрообладнанням і відправити у разі потреби до лікарні.

5.3. У разі виникнення пожежі відключити електрообладнання та локалізувати її, або викликати пожежну службу. Використовувати як засоби тушіння пісок та азбестову ковдру.

Лабораторна робота № 1

Визначення механічних характеристик сталі та її марки.

Випробування зразків з маловуглецевої сталі на розтяг.

Мета роботи: дослідження характеру деформації стального зразка при осьовому розтягу, побудова діаграми розтягу, визначення механічних характеристик сталі та марки сталі.

Випробування матеріалів в умовах осьового розтягу - стиску є найбільш простим і загальним способом дослідження механічних властивостей конструкційних матеріалів. Зразки з досліджуваного матеріалу виготовляють стандартної форми і з стандартними співвідношеннями геометричних розмірів за ДЕСТ 1497-73. В роботі, для проведення випробувань, будемо використовувати малі шестикратні “гагарінські” зразки діаметром 6 мм. та довжиною робочої частини 36 мм. Дослід будемо виконувати на п’ятитонній розривній машині Р-5 з пристроєм, який автоматично записує діаграму розтягу – графік залежності видовження зразка ∆l від величини розтягуючої сили F. При записі діаграми розтягу по вертикальній осі координат відкладається в певному масштабі величина розтягуючої сили F а по горизонтальній осі відкладається абсолютне видовження зразка Δl. Для випробування зразок затискують в захватах випробувальної машини Р-5 і повільно, без прискорення, розтягують осьовою силою від нульового значення до того значення сили, при якому відбувається руйнування зразка. В процесі випробування ведеться спостереження за поведінкою зразка. При розтягу зразка з пластичного матеріалу – маловуглецевої сталі - діаграма розтягу має вигляд, показаний на рис. 1.

Рис.1.

Спочатку навантаження зразка, на ділянці ОА діаграми спостерігається лінійна залежність між осьовою силою F, яка розтягує зразок, і видовженням Δl, тобто на цій ділянці виконується закон Гука. Ордината точки А дає нам значення сили F_pr , до якої придатний закон Гука а, при перевищенні якої, залежність між силою та видовженням перестає бути прямо пропорційною.

Границя пропорційності, тобто найбільше нормальне напруження до якого виконується закон Гука, визначається

σ_pr = F_pr /A₀,

де A₀ - початкова площа поперечного перерізу зразка.

Поблизу точки А на діаграмі знаходиться точка В, ордината якої визначає величину сили F_e, яка відповідає границі пружності матеріалу. Це значення сили характерно тим, що, у випадку його неперевищення, зразок отримуватиме тільки пружні (зникаючі після розвантаження ) деформації.

Найбільше значення нормального напруження, до якого зразок отримує тільки пружні деформації, називають границею пружності. Границя пружності визначається

σ_e =F_e /A₀.

Точки А і В на діаграмі розтягу близькі одна до одної, в зв’язку з чим границі пропорційності і пружності матеріалу іноді вважають рівними. При перевищенні розтягуючою силою значення F_e відбувається зміна в поведінці матеріалу, а саме при досягненні силою значення F_y матеріал “тече” і для збільшення видовження зразка практично не потрібно збільшувати розтягуючу силу. Нормальне напруження, при якому відбувається текучість матеріалу, тобто збільшення видовження при сталій розтягуючій силі, називають границею текучості, значення якої визначається

σ_y =F_y /A₀.

Під час текучості матеріалу на поверхні зразка з’являються лінії Людерса-Чернова, які спрямовані під кутом 45⁰ до поздовжньої осі зразка і викликані взаємними зсувами кристалів матеріалу при значних деформаціях. Наявність горизонтальної ділянки на діаграмі розтягу (площадки текучості) характерно для пластичних, маловуглецевих сталей. Для багатьох матеріалів явно виявленої площадки текучості немає, тому використовують термін умовна границя текучості σ_0,2, яка являє собою нормальне напруження при залишковому видовженні рівному 0,2% довжини зразка.

Стан текучості матеріалу не нескінченний, після зсувів кристалів настає зона тимчасового опору і для подальшого видовження зразка необхідно збільшувати розтягуючу силу. Це пояснюється зміцненням матеріалу. Точка D діаграми відповідає найбільшому значенню розтягуючої сили F_u , яку витримує зразок, при досягненні якої в деякому місці зразка з’являється місцеве звуження поперечного перерізу (шийка) і в подальшому тут відбувається руйнування зразка.

Найбільше нормальне напруження, яке витримує зразок, називають границею міцності або тимчасовим опором матеріалу. Значення границі міцності визначається

σ_u =F_u /A₀ .

Внаслідок зменшення площі поперечного перерізу в місці появлення шийки і інтенсивного деформування зразка в зоні шийки для подальшого

видовження зразка після т.D практично необхідно не збільшення розтягуючої сили, а її зменшення.

Істинною границею міцності або істинним опором матеріалу руйнуванню називають нормальне напруження, яке виникає саме в поперечному перерізі руйнування і дорівнює відношенню сили в момент руйнування до площі поперечного перерізу шийки в місці руйнування.

Границі пропорційності, пружності, текучості і міцності, які характеризують властивості міцності матеріалу, називають механічними характеристиками міцності матеріалу.

Абсциси діаграми розтягу характеризують здатність матеріалу деформуватися. Відрізок О₃ О₄ визначає величину пружної деформації зразка на момент руйнування, яка зникає в момент руйнування. Відрізок ОО₃ =Δl _r дає нам величину залишкового видовження зразка , яка тим більша, чим більш пластичний матеріал. Відрізок ОО₄ дає нам повне видовження зразка ОО₄ = ОО₃ + О₃О₄ = Δl _r + Δl _e. Відношення залишкового видовження зразка до його початкової довжини приймають як міру пластичності матеріалу, тобто здатність матеріалу отримувати значні деформації до руйнування. Величину цього відношення, виражену у відсотках, називають залишковим відносним видовженням зразка після руйнування

.

Для оцінки пластичності матеріалу при випробуванні на розтяг існує і інша величина, яку називають залишковим відносним звуженням в місці руйнування

,

де А₁- площа поперечного перерізу зразка в місці руйнування (шийки).

Відносне залишкове видовження ε_r після руйнування і відносне залишкове звуження в місці руйнування ψ_r називають механічними характеристиками пластичності матеріалу. Визначивши за результатами випробування механічні характеристики міцності та пластичності матеріалу, користуючись спеціальними таблицями, визначають марку сталі (дод.1).

Визначивши механічні характеристики матеріалу, можна знайти напруження, які будуть безпечними для роботи елементів конструкцій і деталей машин в умовах статичного навантаження, тобто визначити допустимі напруження σ_adm. Зрозуміло, що допустиме напруження повинно бути меншим від небезпечного, а саме:

,

де k – коефіцієнт запасу міцності. Для деталей, виготовлених з пластичних матеріалів, небезпечним напруженням буде границя текучості матеріалу σ_dang = σ_y, для деталей з крихких матеріалів небезпечним напруженням буде границя міцності матеріалу σ_dang = σ_u. Вибір коефіцієнта запасу міцності залежить від стану матеріалу (пластичний, крихкий), характеру і способу прикладання навантаження (статичне, динамічне, повторно-змінне), а також від таких факторів, як неоднорідність матеріалу, неточність знання зовнішніх навантажень, властивостей матеріалу, наближеність розрахункових схем реальним об’єктам і т.ін. Для пластичних матеріалів при статичному навантаженні коефіцієнт запасу міцності k = 1,4 - 1,6, для крихких k = 2,5 – 3,0.