Введение
Предел текучести также называется пределом упругости, и напряжение на пределе текучести называется пределом упругости, с единицей измерения МПа. Предел текучести является внутренним свойством материала, указывающим критическое значение напряжения, при котором материал подвергается текучести. Он часто используется для определения максимальной допустимой нагрузки на механические детали.
Все механические детали не должны подвергаться пластической деформации, поэтому предел текучести является важным основанием для инженерного проектирования и выбора материалов.
Урожайность
Текучесть означает явление, при котором деформация увеличивается без увеличения напряжения. Когда внешняя сила, действующая на металлический образец, превышает предел упругости материала, хотя напряжение больше не возрастает, образец все равно подвергается заметной пластической деформации.
Прочность
Прочность - это способность материала сопротивляться пластической деформации под воздействием внешних сил.
Эластичность
Упругость относится к способности не создавать постоянную деформацию. Когда напряжение ультразвукового генератора изменяется, выходная мощность генератора также изменяется, что делает механические колебания ультразвукового преобразователя нестабильными и приводит к плохому рабочему эффекту. Поэтому требуется стабильная выходная мощность, и усилитель настраивается через сигнал обратной связи по мощности для стабилизации усилителя мощности. Преобразователь работает наиболее эффективно и устойчиво на резонансной частоте. Резонансная частота преобразователя может изменяться из-за сборки или старения. Если частота только дрейфует и не меняется значительно, то сигнал отслеживания частоты может контролировать генератор сигналов, чтобы поддерживать частоту генератора сигналов в определенном диапазоне резонансной частоты преобразователя, позволяя генератору работать в оптимальном состоянии.
Время, необходимое частице в среде для одного колебания взад и вперед вокруг положения равновесия, называется периодом, который обозначается буквой T, а единица измерения - секунды (с);
Количество колебаний, совершаемых частицей за 1 с, называется частотой, которая обозначается буквой f, а единица измерения - "циклы/с", также известные как Герцы (Гц).
Период и частота находятся в обратной зависимости, что выражается следующей формулой: f = 1 / T. Соотношение между длиной волны (λ) звуковой волны в среде и частотой выражается формулой: c = λf. Где c - скорость звука, м/с; λ - длина волны, а f - частота, Гц.
Упругая деформация
Материал, находящийся в пределах упругости, деформируется под действием внешней силы и возвращается к своей первоначальной форме после удаления внешней силы. Эта деформация, которая исчезает при исчезновении внешней силы, называется упругой деформацией.
Пластическая деформация
Когда нагрузка на материал превышает предел упругой деформации, происходит постоянная деформация. То есть, деформация, которая не восстанавливается после снятия нагрузки, называется пластической деформацией.
Причины деформации в обоих случаях различны:
Пластическая деформация: В структуре зерна будут различные дефекты. Из-за наличия дислокаций атомы кристаллической решетки легко перемещаются вдоль линии дислокации под воздействием силы, что снижает сопротивление деформации кристалла. Через передачу движения дислокаций происходит скольжение, которое вызывает частичное скольжение зерна, формируя полосы скольжения, и множество таких полос объединяется для создания видимой деформации.
Упругая деформация: Когда объект подвергается внешней силе, он деформируется. Если внешняя сила убрана, объект может полностью восстановить свою первоначальную форму и размер.
Факторы, влияющие на пластическую деформацию
1. Упрочнение при деформации: Пластическая деформация вызывает размножение дислокаций, увеличение их плотности и пересечение дислокаций в разных направлениях. Движение дислокаций затрудняется, что приводит к упрочнению металла. Упрочнение при деформации может увеличить твёрдость, прочность и сопротивление деформации металла, одновременно снижая пластичность и делая последующую холодную деформацию более сложной.
2. Внутренние напряжения: Распределение пластической деформации в теле металла неравномерно, поэтому после снятия внешней силы упругое восстановление различных частей не будет полностью одинаковым, что вызывает взаимно компенсирующие внутренние напряжения между частями металлического тела, а именно остаточные напряжения. Остаточные напряжения снижают размерную стабильность деталей и увеличивают склонность к стрессовому коррозионному растрескиванию.
3. Анизотропия: После пластической деформации металла в холодном состоянии внутри зерен появляются скольжения или близнецы. Каждое зерно также вытягивается и крутится вдоль направления деформации. Прочность, пластичность и вязкость вдоль направления деформации выше, чем в поперечном направлении. Когда металл деформируется в горячем состоянии, из-за рекристаллизации ориентация зерен отклоняется от направления деформации на разные степени.
4. Рекристаллизация и восстановление: После рекристаллизационной обработки искажение зерна, вызванное холодной деформацией, а также связанное с этим упрочнение при работе и остаточные напряжения полностью устраняются.
Предел упругости
Наибольшее напряжение, при котором материал не испытывает постоянной деформации (пластической деформации), называется пределом упругости. Это также точка перехода материала от упругой области к пластической деформации. Предел упругости отражает максимальный диапазон упругой деформации материала.
Устойчивость к растяжению
При растяжении (после того, как материал начал текучесть), наибольшее напряжение, которое образец может выдержать перед разрушением, называется пределом прочности на растяжение, который является критическим значением для перехода материала от равномерной пластической деформации к локальной концентрированной пластической деформации.
Предел прочности на растяжение отражает способность материала сопротивляться разрушению и повреждению. Чем выше предел прочности, тем больше способность материала противостоять разрушению.
Для деталей с низкими требованиями к деформации нет необходимости полагаться на предел текучести для контроля деформации изделия. Предел прочности на растяжение обычно используется в качестве основы для проектирования и выбора материалов.
Пластичность
Пластичность означает способность материала выдерживать максимальное пластическое деформирование перед разрушением. Вытягивание и уменьшение площади являются распространенными показателями измерения.
Коэффициент расширения: δ=(L1-L)/L*100%
L 1: Расстояние между метками после разрыва образца.
L: Начальное расстояние между метками образца.
Уменьшение площади: ψ=(A-A1)/A*100%
A 1: Минимальная площадь поперечного сечения в месте разрыва образца.
A: Начальная площадь поперечного сечения.
Чем больше вытягивание и уменьшение площади, тем лучше пластичность материала. При сравнении этих двух параметров, уменьшение площади показывает, что пластичность ближе к истинному напряжению, так как сужение не зависит от длины образца.
Хорошая пластичность является необходимым условием для обработки металлических материалов. При этом наличие определенной степени пластичности у материала также может повысить надежность деталей машин и предотвратить внезапный их перелом.
EN