Спіральна пружина перепускного клапану

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

Вступ

1. Розділ 1. Аналіз умов експлуатації виробу та вимоги до матеріалу.

2. Розділ 2. Зразки, обладнання та методика проведення випробувань механічних властивостей.

3. Розділ 3.Експертиза причин руйнування виробів.

4. Розділ 4. Аналіз залежності механічних властивостей матеріалу від складу, структури, термічної обробки та умов випробування.

5. Розділ 5. Напрям підвищення конструктивної міцності виробів.

6. Розділ 6. Конструкція та робота обладнання для випробування механічних властивостей.

Висновки

Література

Вступ

Працездатність машин і агрегатів у значній мірі залежить від властивостей матеріалів, які характеризуються конкретними параметрами. Параметри матеріалів визначають за допомогою дослідних вимірів, використовуючи спеціальні технічні засоби. Вимоги до досліджуваних стандартних зразків матеріалів (наприклад, маса, габаритні розміри, чистота поверхні та ін.) установлюються відповідними Державними стандартами.

Механічні властивості матеріалів характеризують можливість їхнього використання у виробах, що експлуатуються при впливі зовнішніх навантажень. Основними показниками властивостей матеріалів є міцність, твердість, технічні характеристики.

Їхні параметри суттєво залежать від форми, розмірів і стану поверхні зразків, а також режимів випробувань (швидкості навантаження, температури, впливу навколишніх середовищ і інших факторів).

Більшість характеристик механічних властивостей металів і сплавів не є їхніми фізичними константами. Вони в сильному ступені залежать від умов проведення випробування. Тому не можна судити про властивості металевих матеріалів за даними механічних випробувань, які проводяться різними дослідниками по різних методиках. Необхідне виконання певних умов проведення випробувань, які б забезпечили сталість результатів при багаторазовому повторенні випробувань, так щоб ці результати в максимальному ступені відбивали властивості матеріалу, а не вплив умов випробування. Крім того, дотримання цих правил повинне гарантувати порівнянність результатів випробувань, проведених у різний час, у різних лабораторіях, на різному встаткуванні, зразках і т.д. Умови, що забезпечують таку сталість і порівнянність результатів, називаються умовами подоби механічних випробувань.

Для дотримання умов подоби зразки варто піддавати випробуванням при однаковій схемі напруженого стану й в однакових фізичних умовах. Звідси треба необхідність дотримання трьох видів подоби:

1) геометричної (форма й розміри зразка);

2) механічної (схема й швидкість додатка навантажень);

3) фізичної (зовнішні фізичні умови).

Розділ 1. Аналіз умов експлуатації виробу та вимоги до матеріалу

В данній курсовій роботі розглядається виріб - спіральна пружина перепускного клапану, що показана на рисунке.

Рисунок 1.1. - Ескіз пружини перепускного клапану:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пружини і ресори є пружніми елементами різних машин, механізмів і приборів, призначені для сприймання і гасіння ударів, колебаній, а також для привода рухомих частин і для виміряння зусиль.

За характером роботи розрізняють пружини, що працюють на стиснення, розтяг, крутіння і спеціальні, які сприймають комбіноване навантаження, в основному згин.

Пружина може розглядатися як просторово вигнутий брус круглого перерізу, осьова лінія якого в найпростішому випадку уявляє собою гвинтову лінію.

Геометрична форма осьової лінії визначається середнім діаметром витка D, числом витків n пружини і кутом підйому витків б (див. рис. 1.2). Підйом витка б характеризує крок пружини:

Кут підйому витка б зазвичай не перевищує 10 - 12 °.

Рисунок 1.2. - Ескіз пружини у вільному стані без навантаження:

У будь-якому поперечному перерізі витка пружини розтягу виникає результуюча внутрішня сила F і момент (рис.1.3, а).

Повна сила в перерізі паралельна осі пружини, а площина моменту Т збігається з площиною пари сил F.

Нормальний поперечний переріз витка повернений по відношенню до цієї площини на кут б.

Для того щоб визначити осьове переміщення або деформацію пружини f, прикладаємо до кінців пружини одиничні сили і знаходимо виникаючі при цьому внутрішні силові фактори і отримуємо з (1.1) вирази, зменшені в Р разів:

Рисунок 1.3. - Сили і моменти, що діють при розтягуванні пружини:

Отже в поперечних перерізах витка пружини виникає крутний момент Тк і поперечна сила Q (рис. 1.4, а). Дотичні напруження зрізу в перерізі, які пов'язані з наявністю поперечної сили, показано на рис. 1.4, б, а дотичні напруження крутіння - на рис. 1.4, в. Тут умовно прийнято, що дотичні напруження зрізу розподілені за площиною перерізу рівномірно, тому їх величина визначається за формулою:

де А - площа перерізу прутка пружини, d - діаметр дроту пружини.

Дотичні напруження крутіння змінюються вздовж радіуса за законом прямої лінії (див. рис. 1.4, в) і досягають найбільшої величини в точках поблизу зовнішньої поверхні:

де W-полярний момент опору.

Рисунок 1.4 - Напруження в поперечному перерізі витка пружини, що виникло в результаті дії крутного моменту Тк і поперечної сили Qx:

Небезпечною є та точка у поверхні, на контурі перерізу в якій напруження збігаються за напрямком - точка с на рис. 1.4,г.

Повне дотичне напруження в точці с визначається сумою:

ф_зр і ф_{к max}

Відношення d/2D є малою величиною, як правило меншою за 0,1 і тому їм можна знехтувати.

Це відповідає тому, що проводиться розрахунок стрижня пружини тільки на крутіння, нехтуючи зсувом.

Тому напруження ф_max що діють на пружину обчислюють з урахуванням поправочного коефіцієнта k:

Умова міцності пружини має вигляд:

де [ф] - припустиме дотичне напруження.

Для сталевих пружин застосовують матеріал підвищеної якості, напруження, що допускається становить 700-900МПа.

При дії статичних навантажень пружини можуть виходити з ладу внаслідок появи пластичних деформацій у витках. Тому задаються запасом міцності щодо пластичної деформації:

де ф_Т - дотичні напруження у витках пружини, при яких відбувається пластична деформація.

Найбільші дотичні напруження у витку пружини обчислюють за формулою:

F=F_max

c=D₀/d

Індекс пружини, який характеризує кривизну витка. Пружини з індексом с < 3 застосовувати не рекомендується через високу концентрацю напружень у витках. Зазвичай індекс пружини обирають в залежності від діаметра дроту.

Виті пружини стиснення, що застосовують при статичних навантаженнях для підвищення несучої здатності в пружній області, піддають заневоліванню. З цією метою пружини стискають до зіткнення витків і витримують від 6 до 48 годин до отримання залишкової деформації (осадження).

У результаті осадження під навантаженням в периферійних областях витка пружини з'являються пластичні деформації, а в поперечних перерізах дроту виникають напруження, епюра яких буде збігатися з діаграмою зсуву при первинному навантаженні (рис. 1.5).При розвантаженні пружини в її перетинах виникають залишкові напруження, які будуть компенсувати (в периферійній найбільш навантаженої області) напруження від зовнішнього навантаження, підвищуючи таким чином навантажувальну здатність пружини при роботі в пружній області.

Рисунок 1.5. - Діаграма зсуву:

Пружини, які тривалий час працюють при змінних навантаженнях (наприклад, клапанні, пружини підвісок та ін), необхідно розраховувати на втомну міцність.

На рис. 1.6. представлена залежність граничних напружень для пружин, побудована в координатах ф_max и ф_m.

Рисунок 1.6 - Залежність граничних напружень пружини:

На рисунку ф₀ - границя витривалості матеріалу пружини при пульсуючих навантаженнях; ф_-1 - границя витривалості матеріалу при симетричному циклі:

де ф_m- середнє дотичне напруження у витку пружини;

ф₀ - амплітудне дотичне напруження.

Виті пружини рідко працюють одночасно на розтяг та стиснення, тобто симетричний (знакозмінний) цикл навантаження (границя витривалості) не є характерним для пружин.

Пульсуюче навантаження, що характеризується границею витривалості ф₀ також зустрічається рідко в динамічно навантажених пружинах.

Більшість пружин працюють в умовах асиметричного навантаження при:

ф_m >ф₀

Запас міцності таких пружин визначають за формулою

де е_ф - коефіцієнт, що враховує вплив масштабного фактору:

коефіцієнт запасу, зазвичай приймають

n = 1,2 - 2,2

Для клапанних пружин рекомендується також перевіряти запас міцності за змінними напруженнями:

Запас міцності n_a приймають не менш:

n_a=2 - 3

Матеріали для пружин повинні мати високі і стабільні в часі пружні властивості. Виготовляти пружини з матеріалів низької міцності недоцільно. Маса геометрично подібних пружин при заданому навантаженні і пружному переміщенні назад пропорційна квадрату допустимого напруження. Це пов'язано з тим, що пружини з менш міцних матеріалів з метою збереження заданої жорсткості доводиться робити підвищених діаметрів і, отже, витки їх навантажені більшими моментами, ніж у пружин з більш міцних матеріалів. Ефективність застосування високоміцних матеріалів для пружин пов'язана також з меншою концентрацією напружень в пружинах, ніж в інших деталях, і з меншими розмірами перерізів витків.

Пружини та ресори випробовують у роботі багаторазові знакозмінні навантаження і після зняття навантаження повинні повністю відновлювати свої початкові разміри. В зв'язку з такими умовами роботи метал, що застосовують для виготовлення пружин і ресор, повинен володіти, окрім необхідної міцності в умовах статичного, динамічного або циклічного навантажень, достатньої пластичності, високими границями пружності і витривалості, ще й високою релаксаційною стійкістю, а при роботі в агресивних середовищах повинен бути також і корозійностійким.

Не менш важливими для металу пружин і ресор є також технологічні властивості - мала схильність до росту зерна і зневуглецювання в процесі термічної обробки, глибока прогартовуваність, низька критична швидкість гартування, мала чутливість до відпускної крихкості.

На якість пружин і ресор впливає стан поверхні прутків, дроту та смуг. Наявність зовнішніх дефектів (тріщин, волосовин, раковин, задирів, окалини і ін), а також зневуглецьованого шару знижує пружні і циклічні властивості металу. Тому зовнішні дефекти на поверхні прутків повинні бути видалені зачищенням або шліфуванням, а глибина зневуглецьованого шару не повинна перевищувати певної норми, встановленої ГОСТом на ресорно-пружинну сталь.

Високими властивостями (максимальні границі пружності і витривалості) пружини й ресори володіють при твердості 40-45 (структура - троостит відпуску), яка досягається після гарту (з рівномірним і повним мартенситним перетворенням за всім об'ємом металу) і середнього відпускання при 400-500?С (в залежності від сталі). Для виготовлення пружин застосовують вуглецеві і леговані сталі, а для приладів - сплави кольорових металів, головним чином берилієвую бронзу.

Основними матеріалами для корозійностійких пружин є середньовуглецеві сталі, що леговані кремнієм, хромом, наприклад, сталь 40Х13.

Вимоги до матеріалу пружини перепускного клапану:

ув?1650 МПа

у_т?1400 МПа

у_-1?700 МПа

HRCe ?50

KCU?20 Дж/см2

Розглянемо сталь 40Х13.

Призначення - різальний вимірювальний інструмент, пружини, карбюраторні голки, предмети побутового вжитку, клапанні пластини компресорів та інші деталі, що працюють при температурі до 400-450 ° С, а також деталі, що працюють в корозійних середовищах.

Сталь корозійно-стійка мартенситного класу.

Температури критичних точок:

С: Ac₁=820

Ac₃=870

Ar₁=780

M_n=270

В таблиці 1.1. показано хімічний склад сталі 40Х13.

Таблиця 1.1. - Хімічний склад сталі 40Х13, % мас. (ГОСТ 5632-72):

С	Si	Mn	Cr	S	P	Ti	Cu	Ni
	Не більше		Не більше
0,36-0,45	0,8	0,8	12,0-14,0	0,030	0,025	0,2	0,30	0,6

В таблиці 1.2 наведені механічні властивості сталі 40Х13. З цієї таблиці бачимо, що прутки можуть надходити в різних станах і мати різні властивості.

Таблиця 1.2. - Механічні властивості сталі 40Х13:

ГОСТ	Термічна обробка, стан постачання	Переріз, мм	ув, МПа	д5, %	Твердість
			Не менше
ГОСТ 5949-75	Прутки. Гарт 1000-1050 °С, масло. Відпуск 200-300 °С, охолодження на повітрі або в маслі.	Зразки			Не менше HRCе 52
ГОСТ18907-73	Прутки шліфований, обоблений на задану міцність відпалений	1-30 Св.5	590-810	10	НВ 143-229
ГОСТ 5582-75	Листи горячекатанні або холоднокатані. Відпал або відпуск 740-800 °С (зразки поперечні)	До 3,9	550	15	-
ГОСТ 18143-72	Проволока термооброблена	1-6	590-880	10	-

Таблиця 1.3. - Механічні властивості сталі 40Х13 в залежності від температури відпуска:

t відпуску, °С	у0,2, МПа	уB, МПа	д5, %	ш, %	KCU, Дж/ см2	Твердість HRCе НВ
Гарт, 1000 °С, масло
200	1620	1840	1	2	19	52
350	1450	1710	11	22	25	50
500	1390	1680	7	9	19	51
700	500	780	35	59	71	НВ217

Виходячи з цих данних можемо сказати, що при підвищенні температури відпускання знижуються механічні властивості сталі, такі як у_0,2, у_B, HRCе, але підвищується д₅, ш та KCU. Технологічні властивості сталі 40Х13 вказані нижче. Температура кування: початок 1200?С, кінець 850?С. Перерізи до 200 мм піддаються низькотемпературному відпалу. Зварюваність: не застосовується для зварних конструкцій. Оброблюваність різанням: в загартованому та відпущенному стані при:

НВ 340 и у_B = 730 МПа K_{v тв.спл.} = 0,6, K_{v б.ст.} = 0,4.

В таблиці 1.4 наведено показники ударної в'язкості при температурах +20?С; -78?С.

Таблиця 1.4. - Ударна в'язкість, KCU, Дж/ см2

Стан постачання, термообробка	KCU, Дж/ см2, при температурі ?С
	+20	-78
Пруток діаметром 55 мм.	54	7

Границя витривалості:

у _-1=370 МПа

у _B =880МПа

Корозійні властивості сталі 40Х13 в різних активних середовищах показані в таблиці 1.5.

Таблиця 1.5. - Корозійні властивості сталі 40Х13

Середовище	Температура випробування, °С	Тривалість випробування, год	Глибина, мм/рік
H2SO4 концентрована	20	720	0,01
H2SO4 63,4 % розчин	40	24	5,27
Амміак, 24 %	20	720	0,0032

В процесі експлуатації пружина перепускного клапану зазнавала дії:

у_аmax?1000 МПа

І вийшла із ладу після:

Nц=3*105

Робоче середовище - 65% водний розчин:

HNO₃, t=85?C

Розділ 2. Зразки, обладнання та методика проведення випробувань механічних властивостей

Виходячи з умов експлуатації виробу пружини перепускного клапану та вимог,що висуваються до його матеріалу:

Границя міцності:

у_в?1650 МПа

Границя текучості:

у_т?1400 МПа

у_-1?700 МПа

Твердість:

HRCe ?50

Відносне видовження д%, границя пружності у_0,02, границя умовної плинності у_0,2, модуль пружності Е, ударна в'язкість:

KCU?20 Дж/ см2

Можно зробити висновок що необхідно провести випробування для визначення на:

- розтяг, - ударний згин, - твердість за Роквеллом, - циклічні випробування, - крутіння, -релаксацію напружень, які наведені у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Методична карта випробувань механічних властивостей матеріалу для пружини перепускного клапану:

Вид випробувань	Умови випробувань	Характеристики, які визначаються	Обєкт на якому проводятся випробування	Обладнання
Випробування розтягуванням	t= 20?С	упц, у0,01, у0,2, уВ, д, ш	На зразках	Універсальна машина УМЄ-10
Випробування ударним згином	t= 20?С	KCU	На зразках	Маятниковий копер
Випробування твердості за Роквеллом	t= 20?С	HRC	На зразках	ТК-2
Циклічні випробування	t= 20?С		На зразках
Випробування на крутіння	t= 20?С	G, г, фпц, ф0,3, фпч, фпр, фк	На зразках
Випробування релаксацією напружень	t= 20?С	?0	На зразках

2.1 Випробування на розтяг (ГОСТ 1497-84)

Метод випробування на розтяг дозволяє при кімнатній температурі визначити такі важливі характеристики матеріалу як границя пропорційності, границя пружності, границя плинності, границя міцності, відносне видовження та відносне звуження після розриву.

Для випробування на розтяг використовують зразки з робочою частиною у вигляді целіндру (циліндричні зразки) або стрижні з прямокутним перетином (плоскі зразки).

Якщо випробування проводять при кімнатній температурі, то використовують зразки приведені на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1. - Стандартні зразки для випробування на розтяг при кімнатній температурі

Основні розміри зразка:

- робоча довжина l - частина зразка між його головками або ділянками для захвату з постійною площею поперечного перетину;

- початкова розрахункова довжина l₀ - ділянка робочої довжини, на якій визначається видовження, найчастіше:

l₀=30 мм

- початковий діаметр робочої частини d₀ - для циліндричних зразків, найчастіше:

d₀=6 мм

L - повна довжина зразка;

D - діаметр головки зразка;

h - довжина конусоподібної частини зразка;

h₁ - довжина головки зразка.

Зразки рекомендується виготовляти на металоріжучих верстатах, передбачаючи припуски на зону металу зі зміненими властивостями в наслідок нагріву або наклепу. Задири на гранях плоских зразків повинні бути видалені механічним способом без пошкодження поверхні зразка. Кромки в робочій частині зразків допускається піддавати шліфуванню і зачищенню на шліфувальному колі або шліфувальною шкіркою.

Значення параметрів шорсткості оброблених поверхонь R_a зразків повинно бути не більше 1,25 мкм - для поверхні робочої частини циліндрового зразка і R_z не більше 20 мкм - для бічних поверхонь в робочій частині плоского зразка.

Випробування проводять на двох зразках. Для випробування на розтягування затосовують пропорційні ціліндричні зразки діаметром в робочій частині 3,0 мм і більше з початковою розрахунковою довжиною:

Переважно використовують короткі зразки.

Форма і розміри голівок і перехідних частин циліндричних і плоских зразків визначається способом кріплення зразків в захватах випробувальної машини. Спосіб кріплення повинен попереджати проковзуванню зразків в захватах, зминанню опорних поверхонь, деформації голівок і руйнування зразка в місцях переходу від робочої частини до голівок і в голівках.

Робоча довжина зразків повинна складати від:

l₀+0,5d₀

l₀+2d₀

При проведенні випробування необхідно визначити початкову площу поперечного перетину F₀. Вимірювання розмірів зразків до випробування проводять не менше ніж в трьох місцях - в середній частині і на границях робочої довжини.

За початкову площу поперечного перетину зразка в його робочій частини F₀ приймають найменше з набутих значень на підставі проведених вимірювань.

Розривні і універсальні випробувальні машини УМЄ-10Т на яких проводиться випробування повинні відповідати вимогам ГОСТ 7855-84.

На підставі отриманих данних будують діаграму розтягу (рисунок 2.2.), за допомогою якої можна визначити такі характеристики, як границя пропорційності,границя пружності, границя текучості, границя міцності.

Рисунок 2.2. - Характерні точки на діаграмі розтягу, за допомогою яких розраховують характеристики міцності:

Розрізняють умовні нормальні напруження у та істинні нормальні напруження S.

Умовні напруження у_і, МПа, в будь який момент випробування визначають по формулі:

де Р_і - навантаження, МН(Н);

F₀ - початкова площа поперечного перерізу зразка, м 2(мм2).

Істинні нормальні напруження S, МПа, визначаються відношенням поточного розтягуючого навантаження P_i до поточної площі поперечного перерізу F_i:

Відображаючи фактичний опір деформації, S_і мають фізичне значення. При пружній деформації:

у_і ?S_і

а після пластичної деформації, особливо значної, при однакових значеннях навантаження:

S_і> у_і

1)Границю пропорційності (напруження,яке витримує матеріал без відхилення від закону Гука) у_пц визначають:

- за допомогою тензометрів (розрахунковий спосіб);

- графічним способом по початковій ділянці діаграми

Тензометр або пристрій, який вимірює деформацію встановлюють на зразок після прикладення до нього початкового зусилля Р₀, що відповідає напруженню рівному 5-10% від передбачуваної границі пропорційності у_пц.

При визначенні границі пропорційності у_пц розрахунковим способом після установки тензометра навантажують зразок рівними ступенями до зусилля, відповідного напруженню, рівному 70-80% від передбачуваної границі пропорційності у_пц.

Число ступенів зусилля повинне бути не менше 4. Час витримки на кожному ступені до 5-7 с.

Подальше навантаження проводять меншими ступенями.

Коли прируст видовження для малого ступеня навантаження перевищить середнє значення приросту видовження (при тому ж ступені зусилля) подальше навантаження припиняють.

Визначають середню величину приросту видовження на малий ступінь навантаження.Знайдену величину збільшують відповідно до прийнятого допуску.

Визначають зусилля Р_пц, яке відповідає підрахованому значенню приросту видовження.

Визначення межі пропорційності у_пц графічним способом проводиться на початковій ділянці діаграми розтягування.

З початку координат (рисунок 2.3) проводять пряму, співпадаючу з початковою лінійною ділянкою діаграми розтягування.

Потім на довільному рівні проводять пряму АВ, паралельну осі абсцис, і на цій прямій відкладають відрізок kn, рівний половині відрізка mk.

Через точку n і початок координат проводять пряму On і паралельно їй проводять дотичну CD до діаграми розтягування.

Точка дотику визначає зусилля Р_пц.

Границя пропорційності обчислюється за формулою:

Рисунок 2.3. - Графічний метод визначення границі пропорційності:

2)Границю пружності ( напруження, при якому залишкове видовження сягає заданої величини - 0,005 та 0,01%) характеризує напруження, при якому з'являються перші ознаки макропластичної деформації.

Для точної кількісної оцінки границі пружності використовують тензометри. При визначенні границі пружності допуск задається за величиною залишкової деформації, після кожного ступеня навантаження необхідно розвантажувати зразок до початкового напруження:

у₀?10%

Від очікуваного у_0,005 або у_0,01 і тільки потім вимірювати видовження за допомогою тензометру.

Також можливе використання графічного методу, який є аналогічним до визначення умовної границі текучості.

Необхідно за діаграмою знайти величину навантаження Р_0,005 або Р_0,01 та знайти за формулою границю пружності:

3) Фізичну границю текучості у_Т визначають за діаграмою розтягування, що отримана на випробувальній машині.

Швидкість навантаження повинна бути встановлена в області пружності і підтримуватися по можливості незмінною,і на стадії текучості повинна бути в межах від 0,00025 до 0,0025с-1.

Якщо швидкість відносної деформації на стадії текучості не може бути забезпечена безпосереднім регулюванням випробувальної машини, то випробування слід проводити, задаючи швидкість навантаження в області пружності.

Умовну границя текучості з допуском на величину пластичної деформації при навантаженні, визначають за діаграмою розтягу, що отримано на випробувальній машині.

За діаграмою розтягу обчислюють величину пластичної деформації з урахуванням встановленого допуску, виходячи з довжини робочої частини зразка l.

Знайдену величину збільшують пропорційно масштабу діаграми і відрізок отриманої довжини ОЕ відкладають по осі видовження (рисунок 2.4.). З точки Е проводять пряму, паралельну ОА.

Точка перетину прямої з діаграмою відповідає зусиллю умовної границі текучості при встановленому допуску на величину пластичної деформації.

Рисунок 2.4. - Графічний метод визначення умовної границі текучості:

Умовну границю текучості визначають тільки при відсутності ділянки текучості на діаграмі розтягу:

4)Для визначення границі міцності (умовне напруження, що відповідає набільшому навантаженню, досягнутому при руйнуванні зразку) у_В зразок піддають розтягуванню під дією плавно зростаючого зусилля до руйнування.

Найбільше зусилля, яке передає руйнуванню зразка,береться за зусилля Р_max, що відповідає тимчасовому опору (рисунок 2.5).

При визначенні тимчасового опору у_В швдкість деформації повинна бути не більше 0,5 від початкової розрахункової довжини зразка l₀, виражена в мм/хв.

Для визначення тимчасового опору користуються формулою:

Рисунок 2.5. - Графічний метод визначення границі міцності.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

5) Для визначення відносного видовження після розриву d застосовується тензометр, початкова розрахункова довжина якого l_e повинна біти рівна початковій розрахунковій довжині зразка l₀.

Для визначення кінцевої розрахункової довжини зразка l_k зруйновані частини зразка щільно складають так, щоб їх осі утворили пряму лінію.

Відносне видовження розраховується за формулою:

Відносне видовження можна розрахувати за діаграмою видовження. Для цього необхідно визначити абсолютне видовження ?l до момента руйнування та знаючи розрахункову початкову довжину l₀, визначити величину д. Але цей спосіб є доволі неточним, тому визначають l_k після того, як щільно зпівставили дві половинки зруйнованого зразка (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6. - Методика визначення відносного видовження при розтягнутому зразку:

Істинне відносне видовження е,%:

6) Відносне залишкове звуження - це відносне змінення площі перетину в місці розриву, визначається за формулою:

Істинне відносне звуження ц,%:

2.2 Випробування на ударний згин (ГОСТ 9454-78)

Полягає у руйнуванні зразка з концентратором посередині ударом маятникового копра. Кінці зразка розташовують на опорах. В результаті випробування визначається повна робота,використана при ударі (робота удару), або ударна в'язкість.

В'язкість - здатність матеріалу чинити опір деформуванню в залежності від швидкості деформацій.

Під ударною вязкістю розуміють ударну роботу,відносену до початкової площі поперечного перетину зразка в місці концентратора.

Випробування ударним згином передбачають використанні зразків з концентраторами різних видів: U - подібним з:

r=1 мм

V - подібним з:

r =0,25 мм

T - подібним з:

r=0 мм

В останьому випадку в зразках за допомогою вібраційного устаткування, ще до випробувань, створюється тріщина.

Перехід від U - до V - та T - подібного виду концентратора підвищую роль концентратора і жорсткість випробувань.

Згідно з ГОСТ 9454-78 для випробування використовують зразки довжиною:

1=55 мм

Шириною:

В=10;

7,5; 5 або 2 мм, висотою Н=8; 9; 10 або 11 мм; висотою робочого перетину Н₁ для U - подібних зразків - 5; 6; 7 або 8 мм, для V - подібних - 6 або 8 мм.

Глибина надрізу h ₁ для Т-подібних зразків - 1,5 або 3,5 мм, глибина концентратора h 3,0 або 5,0 мм.

Зразки з різними концентраторами напружень U , V та T - подібного, є на рис.2.7.

Рисунок 2.7:

При випробуванні зразків з:

L=55 мм

Відстань між опорами повинна бути 40 мм.

Згинаючий ніж має перетин у вигляді трикутника з кутом при вершині 30? та радіусом заокруглення 2 мм.

Випробування на згин проводять на маятникових копрах з граничною енергією, що не перевищує 300 Дж.

Зразок 3 (рис. 2.8) кладуть горизонтально в спеціальний шаблон 2, що забезпечує установку надрізу суворо в середині прольоту між опорами.

Удару завдають з боку, протилежною надрізу, в площині, перперндикулярній повздовжній осі зразка, наприклад як показано на рисунку 2.9 для зразка з U - подібним надрізом.

Рисунок 2.8 - Схема ударного випробування на згин на маятниковому копрі.

Рисунок 2.9. - схема встановлення зразка для випробування:

Маятник копра 1 (рис.2.8) закріплюється в початковому верхньому положенні.

За шкалою фіксується кут підйому маятника б. Потім виймають защіпку, яка фіксує, та маятник 1 вільно падає під власною вагою, ударяє по зразку, згинає і руйнує його, піднимаючись відносно вертикальної осі копра на кут в.

Цей кут тим менше, чим більша робота К витрачена маятником на деформацію і руйнування зразка.Швидкість копра V_k, м/с, у момент удару по зразку залежить від висоти підйому Н (рисунок 2.8.):

V_k=(2gH)1/2

Де g - прискрення вільного падіння. Величина роботи деформації і руйнування визначається різницею потенційних енергій маятника на початковому( після підйому на кут б1) і кінцевому (після зльоту на кут б2) моменту випробування:

К=Р(Н-h)

Де Р - вага маятника; Н і h - відповідно висоти підйому і зльоту маятника.

Якщо довжина маятника L, то:

h=L(1-cosб1)

Н=L(1-cosб1)

K=PL(cos б2-cosб1)

Необхідно прагнути, щоб кут в після руйнування зразка був невеликим. Знаючи повну роботу деформації і руйнування К, можна розрахувати основну характеристику, що отримується в результаті даних випробувань, - ударну в'язкість:

КС=К/F

Де F - площа поперечного перетину зразка в місці надрізу до випробування. Стандартна розмірність ударної в'язкості Дж/м2 або Дж/см2.

КСU - ударна в'язкість, визначена на зразку з U-образним концентратором при кімнатній температурі.

У массових динамічних випробуваннях на згин зразків з надрізом ударна в'язкість - єдина вихідна характеристика випробування.Діаграма деформації зазвичай не записується,оскільки це зв'язано з значними експерементальними труднощами. Загальний час випробування вимірюється частками секунди.

Характеристики пластичності - стрілу згину і кут згину - легко визначити,склавши дві половини зруйнваного зразка. Ударна в'язкість - це складна, комплексна характеристика, яка залежить від сукупності властивостей міцності та пластичності матеріалу. Величина роботи, що витрачається на пластичну деформацію і руйнування, буде тим більше, чим вище пластичність і рівень напружень плинності протягом випробування.

При ударних випробуваннях на згин зразків з надрізом напруження і пластична деформація концентрується в обмеженій частині об'єму зразка навколо надрізу. Саме тут поглинається практично вся работа удару.

Випробування проводять при температурі 20±10?С.

При проведенні випробування висуваються наступні вимоги:

- при вирізанні заготовок метал зразків не повинен піддаватися наклепу та нагріву, які змінюють властивості металу;

- риски на поверхні концентраторів видимі без використання збільшуючих приладів, не допускаються;

- зразок повинен вільно лежати на опорах копра. Встановлення зразка відбувається за допомогою шаблону,який забезпечує симетричне розташування концентратора відносно опор з похибкою не більше ±0,5 мм.

- удар маятника повинен приходитися з боку, протилежного концентратора, в площині його симетрії;

- якщо в результаті випробування зразок не зруйнувався повністю, то показник якості матеріалу вважається не встановленим.

Повну роботу К (або ударну в'язкість КС) можна розділити на складові, що визначають роботу зародження і роботу розповсюдження тріщини. Для цього при заданій температурі випробування декілька зразків при двократному прикладанні ударного навантаження. Перший удар наносять маятником, який піднято на менший кут, ніж необхідно для повного руйнування. При цьому поблизу надрізу зароджується трішина. Потім наносять другий удар, піднявши маятник на висоту, яка використовується при стандартних випробуваннях, фіксують величину ударної в'язкості КС і вимірюють глибину отриманої при першому ударі тріщини, наприклад, за допомогою 10%-го лужного розчиу двохлористої міді,який забарвлює тріщину через осадження на її поверхні шару міді. Виходячи з того, що при другому ударі робота, пропорційна КСґ, витрачається тільки на розповсюдження тріщини, будують діаграму в координатах «довжина тріщини l - КСґґ:

КСґґ=КС-КСґ

Де КС - стардартна ударна в'язкість, яка була визначена в результаті одноразового удару (рисунок 2.10.) Точка перетину прямої l - КСґґ з віссю абсцис дає величину КС_з, пропорційну роботі зародження тріщини, а різниця:

КС-КС_з=КС_р

Частку ударної в'язкості, що витрачається на розповсюдження тріщини.

Рисунок 2.10 - Схема розділення ударної в'язкості на складові:

2.3 Випробування на твердість за Роквеллом (ГОСТ 9013-59)

Твердість за Роквелом - твердість, що визначається різницею між умовною максимальною глибиною проникнення індентора (алмазний конус) і залишковою глибиною його впровадження е під дією основного навантаження Р₁, після зняття цього навантаження, але при збереженні попереднього навантаження Р₀.

Існує декілька типів приборів для вимірювання твердості за Роквелом, але зазвичай це установки типу твердомір (ТК, ТК-2), а також існує універсальний твердомір УПТ-1 який дозволяє різними способами вимірювати твердість.

Як вже зазначалося, при вимірюванні твердості за Роквелом як індентор використовують алмазний конус з кутом при вершині 120? і радіусом заокруглення 0,2 мм, або сталеву кульку діаметром 1,5875 мм (1/16 дюйма), які вдавлюються в зразок під дією двох навантажень, що послідовно додаються: попередне Р₀ і загальне:

Р=Р₀+Р₁

Де Р₁ - основне навантаження.

Число твердості за Роквелом вимірюють в умовних одиницях, воно є мірою глибини втискування індентора під певним навантаженням.

Схема визначення твердості за Роквелом при втискуванні алмазного конуса приведена на рисунку 2.11. Спочатку індентор вдавлюється в поверхню зразка під попереднім навантаженням:

Р₀=100Н

Яке не знімається до кінця випробування. Це забезпечує підвищену точність випробування, оскільки виключає вплив вібрацій і тонкого поверхневого шару. Під навантаженням Р₀ індентор занюрюється в зразок на глибину h₀. Потім на зразок подається повне навертаження:

Р=Р₀+Р₁

І збільшується глибина втискування. Остання після зняття основного навантаження Р₁(коли на індентор знов діє тільки попереднє навантаження Р₀) визначає число твердості за Роквелом (НR). Чим більше глибина втискування h, тим менше число твердості НR.

Рисунок 2.11 - Схема прикладення навантаження при визначенні твердості за Роквелом

Тут Р₁ - основне навантаження; Р₀ - попереднє навантаження; Р- загальне навантаження; h - глибина проникнення індентора під дією основного навантаження; h₀ - глибина проникнення індентора під дією попереднього навантаження. При використанні як індентора алмазного конусу твердість за Роквелом визначають за двома «шкалами» - А і С. При вимірюванні за шкалою А:

Р₀=100Н

Р₁=500Н

Р=600Н

Р₀=100Н

Р₁=1400Н

Р=1500Н

Число твердості тут виражається формулою:

HRC або HRA = 100-е

Де:

0,002 мм - ціна поділки індикатора твердоміра за Роквелом. Одиниця твердості за Роквелом - безрозмірна величина, що відповідає осьовому переміщенню індентора на 0,002 мм. Число твердості за Роквелом записується так: HRC 65. При використанні в якості індентора стальної кульки число твердості HRB визначають за шкалою В, тобто:

Р₀=100Н

Р₁=900Н

Р=10000Н

Тут:

HRB = 130-е.

За шкалою С вимірюють твердість в межах 20-67, ці значення приблизно відповідають числам твердості HV 240-900.

Після випробування на протилежному боці зразка не повинно бути слідів деформації від відбитка.Товщина зразка або глибина поверхневого шару, які підлягають випробуванню, повинні бути не менше ніж у 8 разів більшими за величину е.

Якщо значення твердості за Роквелом знаходиться в межах 43-50 одиниць, то при використанні зразка, його товщина повинна бути не менше 1 мм. Для вимірювання твердості можна використовувати зразки розміром 10х10х20 мм; 10х10х30 мм

Зразки для випробування на твердість.

До проведення випробування висуваються наступні вимоги:

- випробування проводять при температурі 20 ?С;

- під час випробування пристрій повинен бути захищеним від ударів та вібрацій;

- опорні поверхну робочого столика - підставки та зразка повинні бути очищеними від сторонніх речовин.Зразок повинен лежати на підставці стійко, без зміщення та прогину під час випробування;

- перші три вимірювання після зміни наконечника, робочого столиа або підставки є пробними і не записуються в протокол випробування;

- межа вимірювання твердості за шкалою С: 20-67 одиниць;

- при вимірюванні твердості повинні бути дотримані наступні умови: 1)перпендикулярність навантаження, що діє, до випробуваної поверхні зразка виробу; 2)плавне прикладання попереднього навантаження Р₀; 3)плавне прикладання протягом 2-8 с основного навантаження до максимального значення; 4)плавне зняття через 2 с основного навантаження після різкого уповільнення руху стрілки індикатора;

- відлік результатів вимірювання твердості за шкалою індикатора з їх округленням до 0,5 ділення шкали проводять при дії попереднього навантаження Р₀ що впроваджується;

- відстань між центрами двох сусідніх відбитків або від центру відбитку до краю зразка повинно складати не менше 3 мм, якщо в нормативно-технічний документації на металопродукцію не встановлені інші вимоги;

- кількість відбитків при визначенні твердості за Роквелом вказують в нормативно-технічній документації на металопродукцію.

2.4 Циклічні випробування (ГОСТ 25.502-79)

В умовах дії циклічних (повторно-змінних) навантажень в металах і сплавах відбувається зародження й поступовий розвиток тріщин, що призведе до повного руйнування деталі або зразка. Це руйнування особливо небезпечно, тому що може відбуватися під дією напруженя, набагато менших границь міцності й плинності.

Процес поступового накопичення ушкоджень у матеріалі під дією циклічних навантажень, що приводить до зменшення довговічності через утворення тріщин і руйнування, називають втомою, а властивість протистояти втомі - витривалістю.

Втомна тріщина зароджується в поверхневих шарах і потім розвивається вглиб зразка або деталі, утворюючи гострий надріз. Процес розповсюдження втомної тріщини досить тривалий. Він триває доти, поки переріз не буде настільки малим, що діючі в - ньому напруження перевищать руйнівні. Тоді відбудеться швидке руйнування, як правило, крихке через наявність гострого надрізу.

Завдання втомних випробувань - дати кількісну оцінку здатності матеріалу працювати в умовах циклічного навантаження без руйнування.

Сучасні методи випробувань на втому (витривалість) дуже різноманітні. Вони відрізняються характером зміни напружень у часі, схемою навантаження (згин, розтягання - стиснення, крутіння), наявністю або відсутністю концентраторів напружень. Як і інші види, втомні випробування проводяться при різних температурах і в різних середовищах. Основні вимоги до методики втомних випробуванні узагальнені в ГОСТ 2860-65.

У процесі будь-якого втомного випробування на зразок діють циклічні напруження, що безупинно змінюються за величиною й часто - за знаком. Типові приклади використовуваних циклів напружень показані на рис. 2.13.

Рисунок 2.13 - Різновиди циклів напружень

Цикл напружень - це сукупність змінних значень напружень за один період їхньої зміни. Кожний цикл характеризується декількома параметрами.

За максимальне напруження циклу у_mах приймають найбільше по алгебраїчній величині напруження.

Мінімальне напруження циклу у_min - найменше за алгебраїчною величиною напруження.

Середня напруга циклу:

Амплітуда напружень циклу:

Додавання й віднімання максимальних і мінімальних напружень у формулах (2.10) і (2.11) проводять із урахуванням їх знаку; з рис. 2.13 ясно, що:

Цикл характеризується також коэффіціентом асиметрії:

Якщо:

R_у = - 1

Те такий цикл називають симетричним (рис. 2.13, крива 1). Якщо ж мінімальну й максимальне напруження циклу не рівні за величиною, то він називаетcя асиметричним (рис. 2.13, криві 2 і 3). Коли напруження змінюються за величиною й знаком, цикл вважають знакозмінним (мал. 2.13, криві 1 і 2), якщо тільки за величиною - знакопостійним (рис. 2.13, крива 3). Для випробувань найчастіше використовують симетричні знакозмінні цикли з:

R_у =-1

Найпоширеніша схема навантаження при втомних випробуваннях - згин. Ця схема може реалізуватися по-різному. Особливо проста й найчастіше застосовується схема чистого згину зразку при обертанні. Навантаження тут прикладається в двох точках, що забезпечує сталість згинального моменту на всій робочій довжині зразка.

Для випробувань в умовах циклічного розтягнення - стиснення використовують гідропульсаційні й резонансні машини типу МВП-10000

Деякі зі стандартних зразків, що рекомендуються для втомних випробувань, показані на рис. 2.14. Їхня робоча частина має круглий або прямокутний перетин. Діаметр циліндричної частини гладких зразків d звичайно становить 5- 10 мм, а в зразках з надрізом:

D= 10-20 мм

При глибині надрізу:

t=0,25 D

Ширина робочої частини плоских зразків:

b= 10ч20

І товщина:

а=5ч10 мм

Втомні властивості сильно залежать від розмірів зразка - вони значно вище в зразків з меншим перетином. Тому для одержання співставляемих даних слід проводити випробування на однакових зразках.

Рисунок 2.14 - Стандартні образи для втомних випробувань (ГОСТ 2860-65):

Первинним результатом втомного випробування одного зразка є число циклів до руйнування (довговічність) при заданих характеристиках циклу. Кінцева ж ціль випробування з постійним коефіцієнтом асиметрії циклу - визначення границі витривалості у_R - найбільшого значення максимального напруження циклу, при дії якого не відбувається втомного руйнування зразка після довільно великого або заданого числа циклів навантаження. Якщо випробування ведуть при постійному середньому напруженні циклу, у_R визначається як найбільше значення амплітуди напруг циклу, при яких не відбувається втомного руйнування після необмеженої або заданої кількості циклів.

Для того щоб оцінити границя витривалості, необхідно випробовувати усю серію зразків, як правило, не менше 8-10. Кожний зразок випробовують при певному значенні максимального напруження циклу (або його амплітуди). При цьому цикли для всіх зразків однієї серії повинні бути подібні, тобто мати однакову форму й відношення різних характеристик циклу:

За результатами випробування окремих зразків будують криву втоми: в координатах максимальна напруга циклу у_mах (або у_а) - довговічність N (рис. 2.15, а). Через відносно великий розкид експериментальних точок побудову цих кривих рекомендується проводити методом найменших квадратів. Найбільш наочні криві втоми в логарифмічних або напівлогарифмічних координатах (рис. 2.15, б, в)

По мірі зменшення максимального напруження циклу довговічність всіх матеріалів зростає. При цьому в сталей і деяких кольорових сплавів крива утоми асимптотично наближається до прямої, паралельній осі абсцис (рис. 2.15, крива 1). Ордината, що відповідає постійному значенню у_mах, і є границею витривалості таких матеріалів - найбільше напруження, що не викликає руйнування при будь-якому числі циклів N. Найпростіше визначається у_R при використанні логарифмічного масштабу (рис 2.15,б).

Рисунок 2.15 - Криві втоми в різних координатах

Зручно оцінювати у_R і за кривими у координатах у_mах - 1/N (рис. 2.15, в). Тут величину границі витривалості визначають, екстраполюючи криву в точку її перетинання з віссю ординат, де:

1/N=0

Цей спосіб особливо доцільно використовувати для наближеної оцінки у_R за результатами випробування невеликої кулькості зразків.

Багато кольорових металів і сплавів не мають горизонтальної ділянки на кривих втоми (рис. 2.15, а, б, криві 2). У цьому випадку визначають обмежену границю витривалості - найбільше напруження у_mах (або у_а), що матеріал витримує, не руйнуючись протягом певного числа циклів навантаження. Це число циклів називають базою випробування. Вона звичайно становить 108 циклів (коли на кривій втоми є горизонтальна ділянка, випробування продовжують не більш ніж до 107 циклів).

Криві втоми, побудовані при використанні циклу з:

R_у = - 1

Для багатьох металевих матеріалов добре описуються рівнянням Вейбулла:

Де у_-1 - границя витривалості;

N - довговічність;

а, В, б - коефіцієнти.

Величина В у багатьох випадках знаходиться у межах від 0 до 104 циклів, і тому в стандартних випробуваннях з великою базою нею можна знехтувати. Тоді:

Для втомних випробувань характерний значний розкид експериментальних результатів, тому особливо важлива їх правильна статистична обробка.

Величина границі витривалості знижується при наявності концентраторів напружень. Для кількісної оцінки чутливості у_R до концентраторів визначають ефективний коефіцієнт концентрації напружень Ку. При симетричному знакозмінному циклі:

де у _-1 і у_{- 1 н} - границі витривалості гладкого зразка й зразка з надрізом.

Випробування, метою є визначення границі витривалості, відносять до високоциклових втомних випробувань.

В останні роки широке поширення одержали випробування на малоциклову втому (статичну витривалість).

Їх проводять із використанням високих напружень і малої частоти циклів напружень (не більше 50 за хвилину, у той час як при високоциклової втоми ця частота порядку 102 хв і більше).

База випробування на малоциклову втому не перевищує 105 циклів.

Таким чином, малоциклова втома відноситься до лівої гілки кривих втоми; криві малоцикловой втоми будують у різних координатах.

2.5 Випробування на крутіння (ГОСТ 3565-80)

Крутіння - це такий вид деформації, коли вісь призматичного або циліндричного зразка не викривляється, а кожний його поперечний переріз виявляється поверненим навколо осі стосовно початкового положення на деякий кут.

Деформація крутінням здійснюється прикладанням до кінців зразка двох однакових за величиною моментів, що діють в площинах, нормальних до осі зразка і спрямовані у взаємно протилежні сторони.

Стандарний зразок для випробування на крутіння.

Кут ц, на який закручується зразок під дією певного моменту, вимірюють у процесі випробування.

Зазвичай зразки для випробування на крутіння мають круглий перетин з діаметром в робочій частині 10 мм і розрахункову довжину 100 мм або 50 мм.

Розрахунковою довжиною зразка вважають:

- довжину циліндричної (робочої) частини зразка - при користуванні торсіометроми що встановлені за межами його робочої частини;

- відстань між місцями кріплення торсіометрів - при їх кріпленні на його робочій частини.

Діаметр зразка вимірюють до випробування в трьох місцях за довжиною робочої частини в кожному місці в двох взаємно перпендикулярних напрямках. Різниця між найбільшим і найменшим діаметрами по довжині робочої частини зразка не повинна перевищувати 0,2% діаметра. Діаметр зразка вимірюють з точністю 0,01 мм, а розрахункову довжину - з точністю 0,2 мм

На робочу поверхню зразка, паралельно його поздовжньої осі, наноситься тонка пряма лінія з відміткою на ній, у разі необхідності, меж розрахункової довжини.

Для випробування на крутіння використовують машини К-50 і КМ-50.

Знаючи значення крутного моменту і кута закручування можно побудувати діаграму крутіння в координатах М_кр - ц (рисунок 2.17)

Рисунок 2.17- Діаграма крутіння:

Основні характеристики, які визначаються при випробуванні металів на крутіння. а) Модуль пружності при зсуві крутінням G (Н/м2) - відношення дотичного напруження до відносного зсуву (вираженого абстрактним числом) в області пружної деформації, що не виходить за межі пропорційності. При визначенні модуля пружності при зсуві G зразок закріплюють у захватах машини і докладають до нього крутний момент, відповідний початкового дотичному напруженню ф₀. Для сталі величину ф₀ приймають рівною 29 МН/ м2, для решти металів - не більше 10% від очікуваної границі пропорційності.

Після цього на зразок встановлюють зеркальний прилад Мартенса або тензометр з індикатором і навантажують його крутним моментом, не переходячи границю пропорційності. Величину модуля пружності при зсуві G знаходять за формулою:

Де М - крутний момент за вирахуванням початкового в Н*м;

l - розрахункова довжина зразка в мм (м);

ц₁ і ц₂ - кутові показники на кінцях розрахункової довжини в радіанах;

Jp - полярний момент інерції в мм4, для циліндричного зразка:

Jp=рd4/32

б) Відносний зсув г при крутінні - відношення довжини дуги повороту (зсуву) кола одного поперечного перерізу зразка відносно кола іншого його поперечного перерізу до відстані між цими перетинами, виражене у відсотках або абстрактним числом.

Зсув поділяють на пружний - зникаючий після зняття навантаження і залишковий - залишається після зняття навантаження. Для обчислення відносного зсуву при крученні користуються формулою:

Де ц₁ і ц₂ - кутові показники на кінцях розрахункової довжини зразка в радіанах;

d - діаметр робочої частини зразка в мм.

При випробуванні малопластичних матеріалів, пружна деформація яких відносно велика, віднімається із загального зсуву г пружний зсув г_уп, який становить:

Де t - границя міцності при крутінні в Н/м2;

G - модуль пружності при зсуві данного матеріалу в Н/м2.

При випробуванні пластичних металів загальне зрушення приймають за залишковий.

в) Границя пропорційності при крутінні ф_пц Н/м2 - умовне дотичне напруження, при якому відступ від лінійної залежності між напруженнями і деформаціями на поверхні зразка досягає такої величини, при якій тангенс кута, утвореного дотичною до діаграми крутіння та віссю деформацій, перевищує первинне значення на 50%.

Для визначення межі пропорційності при крученні зразок закріплюють у захватах, встановлюють на нього тензометр і прикладають до нього крутний момент, що відповідає дотичному напруженню 30 МПа.

Потім зразок навантажують ступінчастими крутними моментами, до границі пропорційності, що становить дві третини від передбачуваної величини.

Після цього ступені зменшують, стежачи за тим, щоб їх кількість до досягнення границі пропорційності було не менше п'яти.

Після кожного ступеня навантаження відзначають кутову деформацію.

Коли остання перевищить у 2-3 рази деформацію, отриману від першого навантажання малою ступеню, випробування припиняють.

На ділянці, на якій ще не спостерігається відхилень від закону пропорційності, визначають середній кут закручування на малу ступінь навантаження і отриману величину збільшують на 50%.

Шукаємий крутний момент М відповідає цій точці.

Умовна границя пропорційності обчислюється за формулою:

Де М - знайдений крутний момент (Н*м)

W - момент опору в мм3, для циліндричного зразка:

W =рd3/16

г) Границя пружності при крутінні ф_пр Н/м2, дотичне напруження, обчислене за формулами для пружного крутіння при якому зразок отримує залишковий зсув, відповідно зумовленого допуску в 0,0045%; 0,0075%; 5 і т. д.