Металдардың серпімді және пластикалық деформациясы.

Деформация -дегеніміз кернеу әсерінен дененің өлшемі мен формасының өзгеріске ұшырауы.

Кернеу - бөлшектің бір бірлік қима ауданына әсер ететін күш. Кернеу және одан пайда болған деформациялар созылудың, қысудың ішкі күштерінің дене бойымен қозғалуынан және сондай-ақ фазалық(құрылымдық) өзгерістердің нәтижесінде және т.б. металдарда болып жатқан физико-техникалық процестердің және көлемнің өзгерісіне байланысты болуы мүмкін.

Кернеулі жағдайдағы кез-келген металл, күштеудің кез-келген түрінде әрқашан нормальды және жанама кернеулерді сыналады.

Сүр.11.1.Металды күштегенде нормальды және жанама кернеулердің пайда болған схемасы

Нормальды және жанама кернеулердің өсуі әртүрлі жағдайларға алып келуі мүмкін. Нормальды кернеудің өсуі әлсіз бұзылуға алып келеді. Ал жанама кернеу пластикалық деформацияны тудырады.Кернеудің әсерінен болған металдың деформациясы серпімді және пластикалық болуы мүмкін.Серпімді деформация- деп одан туындайтын кернеулерді алып тастағанда толығымен жоғалып кететін деформацияны айтады.Серпімді деформациялану кезінде металдың кристалдық тордағы атомдар арасындағы арақашықтығы өзгереді.

Жүкті алып тастау атомаралық қашықтықтың өзгерісі тудыруын, атомдардың алғашқы

қалпына қайта келуін және деформацияның жоғалу себептерін жояды.

Сүр.11..2.Әсер етуші кернеулердің σ металл деформациясына ε тәуелділік диаграммасы.

Деформация диаграммасында серпімді деформация OА сызығымен сипатталады.

Егер нормальды кернеу атомаралық байланыс күштер сипаттамаларымен бағытталса, онда үзу жолымен әлсіз бұзылу байқалады.

Серпімді кернеу әсерінен болатын серпімді деформация және әлсіз бұзылу сұлбасы.

Сүр.6.3.Серпимді кернеу арқасында жүретін серпімді деформацияның және әлсіз бұзылудың схемасы: а) кернеусіз метал торы; б)серпимді деформация; в,г) әлсіз бұзылудың үзіліу арқылы

σ=Е δ, Е-серпімділік модулі

Серпімділік модулі металдың серпімділік қасиеттерінің негізгі сипаттамасы болып табылады.

Сур.11.3. Серпімдік күштердің әрекеттерінен серпімдік деформацияның және сынғыштіқ қиратудың сүлбасы: а-металдың кернусіз торы; б- серпімдік деформация; в,г-жұлып алу себебіндегі сынғыш қирату

Серпімділік модулі физикалық тұрғыдан қатты денедегі атомаралық байланыстардың

σ=Е δ,мында: Е – серпимд і модулі

Серпимді модулі беріктік өлшемінің мәні болып қарастырылады. Бұл механикалық сипаттамасы құрылымы жағынан мәнсіз, дәлірек айтқанда термиялық өңдеу немесе құрылым өзгеруінің басқа да түрлері серпімділік модулін өзгертпейді, ал атомаралық қашықтықты өзгертетін температураның жоғарылауы серпімділік модулін төмендетеді.

Пластикалық немесе қалдықты деформация - дегеніміз кернеу тудыратын әрекеттер тоқтағаннан кейінгі деформация. Пластикалық деформация кезінде кернеудің бір бөлігі екіншісіне қатысты жанама кернеудің әсерінен орын ауыстырады. Жүкті алған кезде жылжу сақталады, яғни пластикалық деформация өтеді(11.4-сурет). Пластикалық деформация нәтижесінде жылжу аркылы тұткырлыкты бұзылу байкалуы мүмкін.

Сүр.11.4.Жанама кернеу әсерінен тұткырлыкты бұзылу және пластикалық деформация сұлбасы.

Металдардың созылу диаграммасы. Металдағы өтіп жатқан серпімді деформацияның өзгеруі.

Деформациялық жағдайда материалдын механикалық құрамы материалдың сыртқы әсерлерден бұзылуын анықтайды.Жүктеу әсеріне байланысты механикалық құрамы мынадай түрлермен анықталады:

1. статикалық жүктеу -жүктелуі жай және қалыпты өседі

2. динамикалық жүктеу -жүктеу қарқынды жылдамдықпен өседі және өзіне тән сипаттамалары бар.

3. кайталама немесе циклды жүктеу -жүктеуі жұмыс кезінде көп ретті және бағыты бойынша жиі ауысып отырады.

Беріктік - материалдың деформацияға және бұзылуға қарсы тұруы.

Сынақ созылу диаграммасын жазатын арнайы машинада жүргізіледі.

Сүр.6.7. Созылу диаграммасы:а)абсолютті б)салыстырмалы в) аққыштық шегін анықтайтын схема

Материал үлгісінде болатын жүктеудін осуін қорытындылайық. Диаграммада оа сызығы серпимді деформация Гук заңына тауелді жүреді. Серпімді деформацияға сәйкес келетін а нүктесіндегі кернеуді пропорциональды шегі деп атаймыз.

Пропорциональдышегі деформация мен кернеу арасындағы сызықтық тәуелділікті сақтайтын жоғарғы кернеу.

Пропорциональдышегінен жоғары кернеу кезінде тепе тең пластикалық деформация өтеді. Практика жүзінде серпімсіз жағдайға өту нүктесін белгілеу мүмкін емес болғандықтан, серпімді деформация ала алатын жоғары кернеу шартты серпімділік шегін белгілейді. Қалдықты деформация өте аз болғандағы кернеуді есептейді.

Қалдықты деформацияның -аққыштық шегі- белгіленуі:

Өту шегі материалдың аз пластикалық деформацияға қарсы тұруын мінездейді. Материалдың табиғатына байланысты физикалық шартты шегі қолданылады. Физикалық өту шегі бұл тұрақты жүктелгендегі деформацияның үлкеюінен пайда болатын кернеу. Өту пластикалық материалдарға байланысты. Бірақ қорытпа мен металдың көп бөлігі өту аймағына жатпайды. Шартты өту шегі бұл қалдықты деформацияны тудыратын кернеу -аққыштық шегі

Физикалық немесе шартты өту шегі материалдың ең қажетті есептеу мінездемесі болып табылады. Бөлшекке әсер ететін кернеу өту шегінен кем болу керек. Барлық жағынан пластикалық деформация тең көлемді өту шегіне дейін жалғасады. Пластикалық деформация в нүктесінің өте әлсіз жерінде –мойын (шейка) құрылуы басталады, ол қуатты үлгінің жергілікті басылуы болып табылады. Өту шегі бұл жоғары жүктелуге сәйкес келетін және уақытша жоғарылауға қарсы тұратын кернеу. Мойынның (шейка) қалыптасуы пластикалық материалдарға тән, олардың созылу диаграммасы максимальды мәнге ие.

Беріктік шегі бұл машина деформациясына қарсы мәндерінің тепе теңдігін мінездейтін беріктілік.В нүктесіндегі мойынның дамуы барысында С нүктесіне ауырлық түсіп бұзылу байқалады. Негізгі бұзылуға қарсылық үлгінің бұзылу үақытында материалды ұстап тұратын максимальды кернеу. Бұзылуға негізгі қарсылық үлгінің көлденең қимасының түпкі аймағына қатысты анықталатын болғандықтан, беріктік шегінен барынша үлкен болады.

Сүр.6.8.Созылудың негізгі диаграммасы