Proizvodnja valjanja vključuje izdelavo različnih vrst konstrukcijskih jekel, od katerih ima vsako posamezne mehanske značilnosti. V procesu obratovanja so jeklene konstrukcije različne stopnje obremenitve pri upogibanju in stiskanju, napetosti in udarcem, od mehanskih lastnosti kovin pa je odvisna le stopnja njihove trdnosti in odpornosti. Za pravilno izračun se uporabi posebna formula izračuna.
Vrste jeklenih deformacij
Težkim konstrukcijam je treba zagotoviti dodatno trdnost in zanesljivost, zato so za lastnosti, ki se uporabljajo za izdelavo kovin, postavljene posebne zahteve.
Pri izračunu velikosti konstrukcije pomembno vlogo igra zmanjšanje mase konstrukcije brez izgube njene nosilne sposobnosti. Konstrukcijske kovine, ki se uporabljajo za izdelavo kovinskih konstrukcij, morajo imeti dovolj visoko trdnost in dobro duktilnost.
Odpornost na deformacije in zlom pod vplivom zunanje obremenitve je v veliki meri odvisna od tega, s kakšnimi lastnostmi je kovina obdarjena . V proizvodnji jekla se deformacija pojavlja v dveh oblikah: elastična in plastična.
Opisujejo jih različne značilnosti. Danes se za preskušanje kovinskih vzorcev uporablja več metod, ki določajo vrednosti sorazmernosti, elastičnosti, tekočnosti in drugih pomembnih lastnosti.
Sodobna definicija jekla zveni kot trdna zlitina železa z ogljikom, katerega odstotek določa osnovne lastnosti jekla. Večja kot je vsebnost ogljika, kovina je močnejša in trša, a nižja viskoznost in duktilnost. Zato je tako pomembno pravilno izračunati razmerje med temi kazalniki za proizvodnjo nekaterih jeklenih izdelkov. Vsaka skupina je različno označevala.
Konstrukcijsko ogljikovo jeklo je označeno s črkami St in digitalnimi oznakami od 1 do 9 ter dvema črkama, odvisno od metode razgradnje kovine (st.3kp):
- kp - vrenje;
- ps - pol-miren;
- cn je miren.
Kakovostno - z dvomestnimi števkami: 05.08.10, … 45 …, kar kaže na povprečno količino ogljika v sestavi jekla.
Jeklena trdnost
Mejna meja sorazmernosti jekla določa napetost, pri kateri deluje Hookeov zakon, po kateri je deformacija v elastičnem telesu sorazmerna s silo, ki se nanjo nanaša. Če se napetost spremeni, ta zakon izgubi na pomenu.
Pomembna fizična količina, ki sodeluje v formuli pri izračunu trdnosti konstrukcije, je trdnost kovine . Ko fizična meja doseže kovino, lahko že najmanjši porast napetosti podaljša vzorec, ki začne teči, zato je prišlo do njegove oznake. Pri tem trdnost jekla kaže kritično obremenitev, ko se material že deformira, ne da bi se obremenitev povečala.
Enota, v kateri se meri jakost donosa, se imenuje Pascal (Pa) ali MegaPascal (MPa). Ko preseže to mejo, vzorec prejme nepovratne spremembe - različne stopnje deformacije, kršitev strukturne strukture kristalne rešetke, različne plastične transformacije.
Če se s povečanjem natezne vrednosti sile prenese izhodna točka, se kovinska deformacija poveča . Na diagramu je to prikazano v obliki vodoravne črte, na kateri je mogoče izmeriti napetost, ki je maksimalno dosežena po zaustavitvi ojačanja bremena. Tako imenovana moč pridelka St 3 znaša 2450 kg / kvadratni cm.
Ta indikator se razlikuje za različne stopnje jekla in se lahko razlikuje od uporabe različnih temperaturnih pogojev in vrst toplotne obdelave. Da bi lahko natančno določili trdnost jekla, uporabimo tabelo, v kateri so glede na stopnje jekla podane trdne trdnosti. Kot primer prikazuje tabela, da ima jeklo 20 trdnost 250 MPa, jeklo 45 pa 360.
Med preskušanjem imajo nekatere kovine v diagramu šibko izraženo območje duktilnosti ali pa je popolnoma odsotno, zato se na njih uporablja pogojna natezna trdnost.
Materiali, ki jih zajema uporaba pogojne trdnosti, so predvsem predstavniki visoko ogljikovih in legiranih jekel, duralumina, litega železa, brona in mnogih drugih.
Meja elastičnosti
Zelo pomembna sestavina mehaničnega stanja kovin je meja elastičnosti jekla . Z njegovo pomočjo se med delovanjem kovine določi najvišja dovoljena raven obremenitev, ko se pri sprejemljivih vrednostih pojavijo manjše deformacije.
Konstrukcijski materiali sami po sebi morajo kombinirati visoke meje natezanja, pri katerih lahko prenesejo velike obremenitve in imajo dovolj elastičnosti, kar bo zagotovilo potrebno togost izdelane konstrukcije. Modul elastike ima enako velikost pod napetostjo in stiskanjem, vendar ima popolnoma drugačne meje elastičnosti - tako da imajo lahko enako toge strukture elastični razponi popolnoma različne.
V tem primeru kovina v elastičnem stanju ne prejema makroplastičnih deformacij, čeprav se v njenih posameznih mikroskopskih količinah lahko dobro pojavijo lokalne deformacije. Zahvaljujoč njih se pojavijo neelastični pojavi, ki resno vplivajo na obnašanje posameznih kovin v stanju elastičnosti.
V tem primeru statične obremenitve vodijo do pojava histereticnih pojavov, sproščenosti in elastičnega vpliva, dinamične obremenitve pa izzovejo nastanek notranjega trenja.
V procesu sprostitve pride do nepooblaščenega zmanjšanja stresa . To vodi k manifestaciji trajne deformacije, ko aktivna obremenitev ne velja več. Ko pride do notranjega trenja, se izgublja energija. To povzroči nepovratne učinke, za katere sta značilna upočasnjevanje dušenja in notranji koeficient trenja.
Takšne kovine aktivno dušijo vibracije in zavirajo zvok, na primer sivo litega železa ali prosto vibrirajo, kot zvonec iz brona. Z naraščajočo temperaturno izpostavljenostjo se elastičnost kovin zmanjšuje.
Natezna trdnost
Natezna trdnost jekla, ki se pojavi po prehodu skozi svojo trdnost in omogoča, da se vzorec ponovno začne natezno odpornost, je na grafu prikazana s črto, ki se dviga bolj votlo.
Faza začasnega upora prihaja do delujoče konstantne obremenitve. Pri uporabi maksimalne napetosti na točki končne trdnosti nastane odsek, kjer se površina prečnega prereza zmanjša in vrat se močno zoži.
V tem primeru se preskusni vzorec zlomi na najožjem mestu, njegova napetost se zmanjša in vrednost sile se zmanjša. Natezna trdnost za art. 3 znaša 4000-5000 kg / kvadratni cm.