ГОСТ 3565-80

ГОСТ 3565-80 Метали. Метод випробування на кручення (зі зміною N 1)

ГОСТ 3565-80
Група В09

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

МЕТАЛИ

Метод випробування на крутіння

Метали. Method of torsion test

Термін дії 01.07.81
до 01.07.91 *
____________________________________________
* Обмеження терміну дії знято постановою
Держстандарту СРСР N 464 від 09.04.91.
(ІВД N 7, 1991 рік). - Примітка "КОДЕКС".

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 30 травня 1980 р. N 2445

ВЗАМІН ГОСТ 3565–58

ПЕРЕВИДАННЯ (лютий 1988 р.) зі Зміною N 1, затвердженим у березні 1982 р. (ІУС 6-82).

Цей стандарт поширюється на чорні та кольорові метали та сплави, а також на вироби з них та встановлює методи статичних випробувань на кручення при температурі 20 °З визначення характеристик механічних властивостей і характеру руйнації при крученні.

Стандарт не встановлює методи випробувань на кручення в умовах підвищеної та зниженої температури, вакууму, хімічно активних середовищ та променевого впливу.

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1.1. Терміни, визначення та позначення, що застосовуються у цьому стандарті, наведені в обов'язковому додатку 1.

1.2. За результатами випробування зразків на кручення виробляють визначення наступних механічних характеристик:

модуля зсуву,

межі пропорційності,

межі плинності,

межі міцності (умовної),

межі міцності (істинної),

максимального залишкового зсуву,

характеру руйнування (зріз чи відрив).

2. ВИПРОБУВАЛЬНЕ УСТАТКУВАННЯ

2.1. Для випробування на кручення може бути використана випробувальна машина, яка забезпечує:

вільне кручення зразків без будь-яких додаткових навантажень на зразку протягом усього процесу випробування;

центрування зразка у захватах з неспіввісністю не більше 0,1 мм на кожні 100 мм;

плавність статичного навантаження (без поштовхів та ударів);

вільне переміщення одного із захватів уздовж осі зразка;

вимірювання навантаження з похибкою, що не перевищує ±1% від величини навантаження, що вимірювається, починаючи з 0,2 найбільшого значення кожного діапазону, але не нижче 0,04 граничного навантаження;

варіації показань силовимірника при повторних навантаженнях і навантаженні, що не перевищують допустиму похибку силовимірювання;

можливість навантаження з точністю одного найменшого поділу шкали силовимірювача випробувальної машини;

збереження сталості показань силовимірювача протягом не менше 30 с;

вимір кута закручування з похибкою, що не перевищує 1°.

(Змінена редакція, зміна N 1).

3. ЗРАЗКИ

3.1. Для випробування на кручення як основні застосовують циліндричні зразки з діаметром у робочій частині 10 мм і з розрахунковою довжиною 100 і 50 мм, з головками на кінцях для закріплення в захватах випробувальної машини.

Примітка. Розрахунковою довжиною вважають довжину циліндричної частини зразка, на якій вимірюють кутову деформацію. Вимірювальна база приладу повинна розташовуватись у середній частині зразка. Випробування зразків із металопродукції діаметром менше 5 мм проводяться лише з урахуванням вимог стандартів на ці види продукції.

3.2. Допускається випробування зразків та виробів, пропорційних нормальним, а також трубчастих зразків.

Примітка. Результати випробування трубчастих зразків можуть бути використані лише за відсутності втрати їхньої стійкості.

3.3. Форма та розміри головок зразка визначають способом кріплення зразка у захватах випробувальної машини.

3.4. Перехід від робочої частини зразка до його головок має бути плавним з радіусом заокруглення не менше ніж 3 мм.

3.5. Різниця між найбільшим та найменшим діаметром на робочій частині основного зразка не повинна перевищувати 0,2% номінального значення діаметра.

3.6. Вимірювання діаметра зразка проводиться з похибкою трохи більше 0,01 мм, яке довжини з похибкою трохи більше 0,1 мм.

3.7. Перевірку розмірів зразка провадять до випробування вимірювальним інструментом, що забезпечує вимоги п. 3.6.

3.8. Технологія виготовлення зразків має впливати на механічні властивості вихідного матеріалу.

3.9. Шорсткість поверхні робочої частини основних циліндричних зразків повинна відповідати мкм за ГОСТ 2789-73 .

4. ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ І ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ

4.1. При випробуванні на кручення величину навантаження відраховують з точністю одного розподілу шкали силовимірника. Точність виміру кутів відповідає ціні поділу кутоміра. Обчислення механічних характеристик за наслідками випробувань проводиться з точністю 1%.

4.2. Визначення модуля зсуву під час кручення.

4.2.1. Встановлюють та закріплюють випробуваний зразок у захопленнях випробувальної машини. Навантажують зразок крутним моментом, що відповідає початковій дотичній напрузі. , Що становить 10% очікуваної межі пропорційності матеріалу, закріплюють на робочій частині зразка кутомір і відзначають початкове показання кутоміра, що приймається за нульове.

4.2.2. Навантаження зразка крутним моментом здійснюють рівними ступенями (не менше трьох) таким чином, щоб напруги в зразку не перевищували межі пропорційності, і реєструють на кожному ступені навантаження кути закручування зразка на його розрахунковій довжині. Час реєстрації кута закручування не повинен перевищувати 10 с.

4.2.3. Модуль зсуву під час кручення в МПа (кгс/мм ) обчислюють за формулою

де - Ступінь навантаження, Н·мм (кгс·мм);

- Розрахункова довжина зразка, мм;

- Середнє арифметичне значення кутів закручування на розрахунковій довжині зразка, що припадають на один ступінь навантаження, радий;

- Полярний момент інерції, мм .

Примітка. Для зразка круглого перерізу діаметром полярний момент інерції обчислюють за формулою

Для трубчастого зразка кільцевого перерізу із зовнішнім діаметром та товщиною стінки

.

4.2.4. Приклад визначення модуля зсуву під час кручення наведено в довідковому додатку 2.

4.2.5. Модуль зсуву при крученні може бути також визначений за тангенсом кута нахилу прямолінійної ділянки діаграми деформації, що відповідає пружному деформуванню, якщо масштаб діаграми забезпечує не більше 0,01% відносного зсуву на 1 мм осі абсцис і не більше 1 МПа (0,102 кгс/мм ) дотичної напруги на 1 мм осі ординат.

4.3. Визначення межі пропорційності під час кручення

4.3.1. Виконують операції, встановлені у п. 4.2.1.

4.3.2. Довантажують зразок спочатку великими, а потім малими ступенями, відзначаючи після кожного ступеня навантаження кутову деформацію. Навантаження великими щаблями здійснюють до 80% очікуваної межі пропорційності. Щаблі малих навантажень вибирають так, щоб до досягнення межі пропорційності було не менше п'яти ступенів малих навантажень. Значення малого ступеня навантаження має відповідати збільшенню дотичної напруги не більше 10 МПа (1,02 кгс/мм ).

4.3.3. Випробування припиняють, коли кутова деформація від навантаження на малий ступінь перевищить не менше ніж удвічі середнє значення кутової деформації, отримане на попередніх щаблях навантаження на лінійній ділянці.

4.3.4. Визначають значення збільшення кута закручування на малий ступінь навантаження на лінійній ділянці. Отримане значення збільшують відповідно до прийнятого допуску. За результатами випробувань визначають навантаження , що відповідає підрахованому значенню збільшення кута закручування. Якщо обчислена відповідно до прийнятого допуску величина кутової деформації повторюється кілька разів, то за навантаження приймають перше (менше) значення навантаження.

Примітка. У випадках, коли потрібне уточнене значення межі пропорційності, допускається застосування лінійної інтерполяції.

4.3.5. Навантаження може бути визначена по діаграмі деформації, показаної на рис.1, якщо масштаб діаграми забезпечує не більше 0,05% відносного зсуву на 1 мм осі абсцис і не більше 5 МПа (0,51 кгс/мм ) дотичної напруги на 1 мм осі ординат.

Черт.1 Діаграма деформації

Чорт.1

4.3.5.1. Для визначення по діаграмі проводять пряму , що збігається з початковою прямолінійною ділянкою кривої деформації. Через точку проводять вісь ординат потім пряму , паралельну осі абсцис на довільному рівні, і на цій прямій відкладають відрізок , рівний половині відрізка . Через точку та початок координат проводять пряму і паралельно їй дотичну до кривої деформації. Ордината точки торкання відповідностей

ує .

4.3.6. Межа пропорційності при крученні в МПа (кгс/мм ) обчислюють за формулою

де - Полярний момент опору, мм .

Примітка. Для зразка круглого перерізу момент опору обчислюють за формулою

Для трубчастого зразка кільцевого перерізу.

.

4.3.7. Приклад визначення межі пропорційності під час кручення наведено у довідковому додатку 3.

4.4. Визначення межі плинності під час кручення

4.4.1. Виконують операції, встановлені у пп. 4.2.1 та 4.3.2 - 4.3.4. Деформацію до пропорційності вважають пружною, а поза пропорційності — залишкової.

4.4.2. Обчислюють відносний зсув у відсотках за формулою

,

де - Кут закручування зразка на його розрахунковій довжині, що відповідає межі пропорційності при крученні, радий;

- Діаметр робочої частини зразка, мм;

- Розрахункова довжина зразка, мм.

4.4.3. Додають до відносного зсуву допуск на залишковий зсув 0,3% та за величиною знаходять відповідний межі плинності кут закручування розрахункової довжини зразка.

4.4.4. Продовжують навантаження зразка за межею пропорційності доти, доки не буде досягнуто кута закручування , що відповідає значенню та фіксують навантаження , що відповідає межі плинності.

4.4.5. Навантаження може бути визначена за діаграмою деформацій, показаної на рис.2, якщо масштаб діаграми забезпечує не більше 0,05% відносного зсуву на 1 м осі абсцис і не більше 5 МПа (0,51 кгс/мм ) дотичної напруги на 1 мм осі ординат.

Черт.2 Діаграма деформацій

Чорт.2

4.4.5.1. Для визначення від початку координат відкладають по осі абсцис відрізок , що відповідає залишковому зрушенню . Початкова криволінійна частина діаграми виключається. З точки проводять пряму, паралельну до прямої до перетину з кривою (точка ). Ордината точки перетину прямої з кривою діаграми є значенням навантаження , що відповідає межі текучості

ти.

4.4.6. Межа плинності при крученні в МПа (кгс/мм ) обчислюють за формулою

.

4.4.7. Приклад визначення межі плинності наведено у довідковому додатку 4.

4.5. Визначення умовної межі міцності під час кручення

4.5.1. Встановлюють і закріплюють зразок у захопленнях випробувальної машини та навантажують до руйнування, фіксуючи руйнівне навантаження . Одночасно реєструють максимальний кут закручування на розрахунковій довжині зразка, що використовується при підрахунку (Див. п. 4.7).

4.5.2. Умовна межа міцності при крученні в МПа (кгс/мм ) обчислюють за формулою

.

4.6. Визначення справжньої межі міцності під час кручення

4.6.1. Встановлюють та закріплюють зразок у захопленнях випробувальної машини та навантажують до появи пластичних деформацій.

4.6.2. Ступінчасто довантажують зразок до руйнування, фіксуючи навантаження та відповідні їм кути закручування на розрахунковій довжині зразка у процесі монотонного деформування зразка із заданою швидкістю.

4.6.3. Обчислюють відносні кути закручування в рад/мм за формулою

.

4.6.4. За обчисленими значеннями та навантаження будують кінцеву ділянку кривої в координатах (можна також скористатися діаграмою , зареєстрованою у процесі випробування). Для точки кривої, яка відповідає моменту руйнування зразка, графічно визначають величину рівну тангенсу кута між дотичною до кривої в цій точці і віссю абсцис (з урахуванням масштабу). Розмірність зазначеної величини .

4.6.5. Істинна межа міцності при крученні в МПа (кгс/мм ) обчислюють за формулою

,

де — момент, що крутить, при руйнуванні зразка, кгс·мм;

- Відносний кут закручування при руйнуванні зразка, рад/мм;

— величина, яка визначається графічно згідно з п. 4.6.4.

4.7. Максимальний залишковий зсув при крученні ( ) обчислюють за формулою

,

якщо величина зсуву вбирається у 0,1 рад. При більшій деформації максимальне залишкове зрушення визначають за формулою

,

де - максимальний кут закручування на розрахунковій довжині зразка, рад (п. 4.5.1).

Допускається висловлювати у відсотках шляхом множення підрахованої величини на 100.

Примітка. Для пластичних металів, у яких величина пружної деформації відносно мала (не більше 10% загальної деформації), допускається приймати загальний зсув за залишковий. Для малопластичних металів, у яких пружна деформація відносно велика, для визначення максимального залишкового зсуву слід віднімати із загального зсуву пружний зсув , що обчислюється за формулою

,

де - Умовна межа міцності при крученні даного матеріалу, МПа (кгс/мм );

- модуль зсуву даного матеріалу, МПа (кгс/мм ).

4.8. Вказані у п. 1.2 механічні характеристики можуть визначатися за результатами випробування на кручення одного зразка шляхом поєднання відповідних операцій, зазначених у пп. 4.2-4.7.

4.9. Зразкова форма протоколу випробування на кручення циліндричних зразків наведена у довідковому додатку 5.

ДОДАТОК 1 (обов'язковий). ТЕРМІНИ, ВИЗНАЧЕННЯ І ПОЗНАЧЕННЯ

ДОДАТОК 1
Обов'язкове

1. Терміни, визначення та позначення, загальні для всіх методів випробувань, наведені у ГОСТ 16504–81 .

2. Терміни, визначення та позначення, що стосуються випробувань на кручення, наведені в таблиці.

ДОДАТОК 2 (довідкове). ПРИКЛАД ВИЗНАЧЕННЯ МОДУЛЯ ЗРУХУ ПРИ КРУЧЕННІ

ДОДАТОК 2
Довідкове

Випробуваний матеріал - вуглецева сталь.

Розміри зразка:

=10 мм;

момент інерції поперечного перерізу мм ;

момент опору мм ;

розрахункова довжина та база кутоміру мм;

ціна поділу шкали кутоміра - 0,00025 рад.

Очікувана межа пропорційності МПа

Початкова напруга МПа, що відповідає моменту Нмм, округлено приймаємо Нмм.

Максимальне навантаження в Н·мм, що відповідає 80% навантаження очікуваної межі пропорційності, дорівнює Нмм. Приймаємо Нмм.

Для отримання трьох ступенів у вказаному інтервалі навантажень ступінь навантаження у Н·мм обчислюємо за формулою

Нмм.

Приймаємо Нмм.

Результати випробування записуємо до таблиці.

Середня різниця відліків на ступінь навантаження: Нмм - 55 поділів, що відповідає куту закручування.

радий.

Модуль зсуву

МПа.

ДОДАТОК 3 (довідкове). ПРИКЛАД ВИЗНАЧЕННЯ МЕЖІ ПРОПОРЦІОНАЛЬНОСТІ ПРИ КРУЧЕННІ

ДОДАТОК 3
Довідкове

Випробуваний матеріал, розміри зразка та розрахунок перших трьох ступенів навантаження наведені у довідковому додатку 2 цього стандарту.

Приймаємо Нмм, проводимо навантаження трьома ступенями і результати випробування записуємо в таблицю.

Подальше навантаження проводимо дрібними сходами Нмм (що відповідає збільшенню напруги МПа) до помітного відхилення від закону пропорційності, знімаючи показання кутоміра. Результати випробувань записуємо до таблиці.

Середня величина збільшення показань кутоміру на малий ступінь навантаження Нмм на лінійній ділянці складає

поділу шкали.

Оскільки при визначенні межі пропорційності приймається допуск 50% на збільшення тангенсу кута нахилу між дотичною до кривої деформації та віссю навантажень, значення збільшуємо на 50% і шукане збільшення показань кутоміра на ступінь навантаження Н·мм, що відповідає межі пропорційності, складе,

поділу шкали.

За таблицею наближене значення дорівнює 50000 Н-мм.

Уточнене значення навантаження може бути отримано шляхом застосування методу лінійної інтерполяції

52000 Нмм - 50000 Нмм = 2000 Нмм.

17 поділів - 13 поділів = 4 поділки.

Додаткове навантаження визначаємо із пропорції

де 2,5 розподілу - різниця між заданим збільшенням відліку (15,5 розподілу) і отриманим збільшенням в 13 поділів (при Нмм).

Додаткове навантаження у Н·мм дорівнює

Нмм.

Уточнене значення навантаження , що відповідає межі пропорційності,

Нмм.

Межа пропорційності , що відповідає обчисленому навантаженню, дорівнює

МПа.

ДОДАТОК 4 (довідкове). ПРИКЛАД ВИЗНАЧЕННЯ МЕЖІ ТЕКУЧОСТІ ПРИ КРУЧЕННІ

ДОДАТОК 4
Довідкове

Виконуємо послідовно всі операції, описані у довідковому додатку 3 цього стандарту, за винятком підрахунку .

Використовуючи пропорцію, визначаємо збільшення показань шкали кутоміра, що відповідає додатковому навантаженню Нмм.

звідси поділів.

Показання кутоміра, що відповідає межі пропорційності, дорівнює

232 справ. + 11 справ. = 243 справ.

Кут закручування поранений

радий.

Відносний зсув дорівнює

.

Кількість поділів шкали кутоміра, що відповідає зрушенню визначаємо за формулою

справ.

Показання шкали кутоміра, при якому буде досягнуто навантаження межі плинності. одно

243 діл.+240 діл. = 483 справ.

Плавно вручну навантажуємо зразок та фіксуємо навантаження у момент показання кутоміра на 483 поділу.

Отримуємо Нмм.

Межа плинності , відповідний , дорівнює

МПа

ДОДАТОК 5 (довідкове). ПРИКЛАДНА ФОРМА ПРОТОКОЛУ ВИПРОБУВАНЬ НА КРУЧЕННЯ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗРАЗКІВ

ДОДАТОК 5
Довідкове

ПРИКЛАДНА ФОРМА ПРОТОКОЛУ ВИПРОБУВАННЯ НА КРУЧЕННЯ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗРАЗКІВ

ПРОТОКОЛ N_______

випробувань на кручення циліндричних зразків _________ на машині ____

Текст документа звірений за:
офіційне видання
М: Видавництво стандартів, 1988