THIẾT kế CHẾ tạo máy THÍ NGHIỆM kéo nén DẠNG NHỎ để xác ĐỊNH các THÔNG số cơ TÍNH của vật LIỆU 440ab700

T ng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài .... Các điều ki n th và độ chính xác của máy thí nghi m kéo nén d ng nh.. DESIGN MANUFACTURING MACHINES FOR SMALL DIAGRAMS FOR D

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi Các số liệu để thiết kế, chế t o máy thí nghiệm kỨo nỨn d ng nhỏ và các kết qu thực nghiệm kỨo các mẫu thử

trên máy nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ

công trình nào khác

Tác gi

Đặng Xuơn Th y

M C L C

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

M ω L ω ii

DANH M C CÁC CH VIẾT T T v

DANH M C CÁC BẢNG vi

DANH M C CÁC HÌNH vii

TÓM T T ix

M Đ U 1

1 Tính c p thi t của đề tài 1

2 M c tiêu đề tài 3

3 T ng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài 3

3.1 Ngoài nư c 3

3.2 Trong nư c 3

4 Đối tư ng và ph m vi nghiên cứu 3

4.1 Đối tư ng nghiên cứu 3

4.2 Ph m vi nghiên cứu 3

5 Cách ti p c n và phương pháp nghiên cứu 4

5.1 Cách ti p c n 4

5.2 Phương pháp nghiên cứu 4

6 Nội dung nghiên cứu 4

Chương I: 5

T NG QUAN 5

I.Gi i thi u các lo i v t li u 5

1 Các tính ch t chung của kim lo i và h p kim 5

1.1 Cơ tính 5

1.2 Bi n d ng đàn h i: 7

1.3 Bi n d ng dẻo: 8

2.2 Sự hình thành ứng su t dư 10

2.3 Sự thay đ i thể tích và t i tr ng 10

3 Nh ng nhân tố nh hư ng t i tính dẻo và bi n d ng dẻo của kim lo i 10

3.1 Ảnh hư ng của ứng su t chính: 10

3.2 Ảnh hư ng của ứng su t dư 11

3.3 Ảnh hư ng của thành ph n hoá h c và t chức kim lo i 12

3.4 Ảnh hư ng của nhi t độ 12

3.5 Ảnh hư ng của tốc độ bi n d ng: 14

4 Lý tính 14

5 Hóa tính 15

6 Tính công ngh 15

7 Các phương pháp th kim lo i và h p kim 16

7.1 Th kéo 16

7.2 Th độ cứng 18

7.3 Chỉ tiêu cơ tính dư i tác d ng t i tr ng động 20

7.4 Độ bền của v t li u dư i tác d ng của t i tr ng chu kỳ 22

8 Th nghi m cho nh ng chi ti t có kích thư c nh 23

8.1 Xu hư ng 23

8.2 Máy th nghi m d ng nh 24

8.3 K t lu n 25

Chương 2: 26

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY THệ NGHIỆM KÉO NÉN DẠNG NHỎ 26

2.1 Nghiên cứu, ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh 26

2.1.1 Đặc tính máy thí nghi m kéo nén d ng nh 26

2.1.2 Nguyên lý làm vi c của máy thí nghi m kéo nén d ng nh 26

2.1.3 Các ph n t đư c s d ng trong máy ch t o 27

2.1.4 Thi t k điều khiển và giao di n 35

2.2 Các điều ki n th và độ chính xác của máy thí nghi m kéo nén d ng nh 37

2.2 1 Điều ki n th 37

2.2.2 Tốc độ th dựa trên điều khiển tốc độ bi n d ng 38

2.2.3 Báo cáo th 40

2.2.4 K t qu th 41

2.5 K t lu n 48

Chương 3: V T LIỆU VÀ CHI TIẾT THệ NGHIỆM 49

3.1 Các Quy định về hình d ng và kích thư c của m u th kéo kim lo i 49

3.1.1 Hình d ng và kích thư c: 49

3.1.2 M u th qua gia công: 49

3.1.3 M u th không gia công 50

3.2 Lo i m u th 50

3.3 Quy trình ch t o chi ti t thí nghi m 55

4.1 Thực nghi m kéo các m u thí nghi m v t li u nhôm, thép trên máy thí nghi m kéo

n én d ng nh 57 4.2 K t qu thực nghi m thực t trên hai m u v t li u m u nhôm và m u thép: 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

[2] Partheepan, G., “Design and usage of a simple miniature specimen test setup for the evaluation of mechanical properties”, International Journal of Microstructure and Materials

Properties, 1, 2005, 38-50 64

[3] Panayotou N F., “Design and use of Nonstandard Tensile Specimens for Irradiated Materials Testing”, SPT- 888, 2001, 201-219 64[4] Rosinski S T., “Application of Sub-size specimens in Nuclear Plant Life Extension”,

ASTM STP 1204, 2010, 405-416 64[5] Yuanchao X., “Application of the miniature specimen technique to material irradiation tests and surveillance for reactor components”, International Journal of Pressure Vessels and

Nuclear Engineering and Design Fusion, 2, 1985, 407-416 65

Rp: độ giãn dẻo

Rt: độ giãn dƠi tổng

Rr: Giới h n b n quy ước

A: độ giãn dƠi tư ng đ i sau đ t [đư c xác đ nh từ tín hi u c a máy đo độ giãn trực ti p

từ m u thử

Ag: độ giãn dẻo tư ng đ i lực lớn nhất

Agt: độ giãn dƠi tư ng đ i tổng lực lớn nhất

At: độ giãn dƠi tư ng đ i tổng v t phá h y lớn nhất

e: độ giãn dƠi tư ng đ i

mE: độ d c c a phần đƠn hồi c a đư ng cung ng suất - độ giãn dƠi tư ng đ i

R: ng suất





DANH M C CÁC BẢNG

S hi u b ng Tên b ng Trang 3.1 ThƠnh phần hóa h c c a v t li u 50 3.2 ωác lo i m u thử chính theo lo i s n phẩm 51 4.1 ωác thông s c tính c a v t li u 61 4.2 K t qu thí nghi m đư c máy tính xuất ra phần Excel 61 4.3 K t qu thí nghi m đư c máy tính xuất ra phần Excel 63

1.11 S đồ m u vƠ nguyên lỦ đo độ dai va đ p 21 1.12 Sự ph thuộc độ b n vƠ th i gian 22 1.13 Sự ph thuộc c a s chu kỳ vƠ độ b n 23

2.1` S đồ tổng quan máy kéo nén d ng nh 27 2.2 đư ng cong momen t c độ động c bước 31 2.3 Động c bước ậ hộp gi m t c 31

2.6 a ω m bi n lực ( Loadcell) ậ b c m bi n chuy n v 34 2.7 Arduino Uno R3 (ψo m ch đi u khi n) 35 2.8 L p trình đi u khi n động c bước 36 2.9 Giao di n phần m m đi u khi n máy thí nghi m kéo nén d ng nh 36

2.13 các giới h n ch y trên vƠ dưới cho các ki u đư ng cong khác nhau 43

2.15 Giới h n dẻo, độ giãn dƠi tổng, Rt 44

2.17 Giới h n dẻo, độ giãn dẻo, Rp phư ng pháp lựa ch n 45 2.18 Đánh giá khác nhau v độ giãn c a đi m ch y tư ng đ i 46

2.19 ωác ki u đư ng cong ng suất - bi n d ng khác nhau đ xác đ nh

giới h n b n kéo, Rm 47

2.20 ωác t c độ bi n d ng đư c sử d ng trong thử kéo, n u ReH, ReL,

Rp, Rt, Rm, Ag, Agt, A, At vƠ Z đư c xác đ nh 48

3.3 Sự không liên t c không cho phép đư ng cong ng suất - bi n

3.4 ωác m u thử đư c gia công c có mặt cắt ngang hình chữ nh t 53 3.5 M u thử có một phần không đư c gia công c c a s n phẩm 54 3.6 M u thử đư c gia công c có mặt cắt ngang tròn 55 3.7 M u thử có một đo n ng 55 3.8 Qui trình ch t o chi ti t m u thí nghi m 57 3.9 M u thí nghi m thực t 57 3.10 Máy kính hi n vi đi n tử quét SEM 58 4.1 ωấu trúc t vi c a v t li u hƠn nghiên c u 59 4.2 Máy thí nghi m kéo nén d ng nh 59 4.3 Đư ng cong bi n d ng - ng suất 60 4.4 M u thí nghi m v t li u nhôm 61 4.5 Đồ th quan h giữa lực vƠ độ bi n d ng 62 4.6 M u thí nghi m v t li u nhôm 62 4.7 Đồ th quan h giữa lực vƠ độ bi n d ng 63

TÓM T T

Đ NH CÁC THÔNG S ω TệNH ω A V T LI U

Tóm tắt: Vi c nghiên thi t k ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xá

đ nh các thông s c tính c a v t li u có Ủ nghĩa c v lý thuy t l n thực ti n

Xác đ nh các đặc tính c h c c a v t li u là một ch đ quan tâm nghiên c u

quan tr ng c a những nhà nghiên c u trong su t th i gian dài cho những v t li u khác

nhau Một khi xác đ nh chính xác đư c các thông s c tính c a v t li u thì góp phần

quan tr ng vào vi c thi t k , tính toán mô ph ng phần tử hữu h n vƠ đưa ra đư c sự dự đoán tin c y cho các phư ng trình đư ng cong ng suất-bi n d ng Trong thi t k và

phân tích kỹ thu t, phư ng pháp ki m tra đặc tính c h c c a v t li u bao gồm thí

nghi m kéo-nén, u n, va đ p, đo độ c ng,… Trong các thí nghi m đó, thí nghi m kéo

(tensile test) bi u di n m i quan h c a ng suất-bi n d ng kéo (tensile stress-strain) là phư ng pháp thí nghi m đ n gi n vƠ đư c sử d ng nhi u nhất b i vì từ các m i quan

h đó hầu h t các đặc tính c h c c a v t li u,

Hi n nay, máy thí nghi m kéo nén v n năng lƠ công c rất cần thi t và phổ bi n

sử d ng trong các phòng thí nghi m c h c, trung tâm ki m đ nh, trư ng đ i h c, nhà

máy s n xuất Nó cho phép thực hi n các lo i thí nghi m kéo, nén, u n đ xác đ nh các

thông s c h c c a v t li u như thép, bê tông, gỗ, chất dẻo hay cấu ki n cần thí

nghi m áp d ng trong các lĩnh vực c khí ch t o và xây dựng

Nh n th c đư c tầm quan tr ng c a thử nghi m c tính v t li u cho những chi

ti t có kích thước nh với độ chính xác cao nhằm ph c v công tác đƠo t o, nghiên

c u khoa h c và ng d ng thực t , nghiên c u này s trình bày c th v thi t k ch

t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xác đ nh c tính c a v t li u từ đó k t qu thí

nghi m đư c thực nghi m trên máy ch t o cũng đư c th hi n trong đ tài này là

thi t k ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xác đ nh các thông s c tính c a

v t li u đư c sử d ng trong những chi ti t, thi t b với kích thước nh Đ thực hi n

đư c h c viên cao h c đã thi t k ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xác

đ nh các thông s c tính c a v t li u Đ tài này góp phần nâng cao chất lư ng đƠo

t o và nghiên c u khoa h c cho sinh viên, h c viên cao h c thuộc các chuyên ngành

Ch t o máy vƠ ω đi n tử

DESIGN MANUFACTURING MACHINES FOR SMALL DIAGRAMS FOR DETERMINING MATERIAL MECHANISMS OF MATERIALS

Today, universal compression testing machines are a very necessary and common tool used in mechanical laboratories, accreditation centers, universities and manufacturing plants It enables the testing of tensile, compression, and bending tests

to determine the mechanical parameters of materials such as steel, concrete, wood, plastics, or test structures applied in the mechanical field create and build

Recognizing the importance of testing machine materials for small details with high accuracy to serve training, scientific research and practical applications, this study will present Particularly on the design and manufacture of small-scale tensile testing machines to determine the mechanical properties of materials The experimental results on the machine are also shown in this article is designed to make small-scale tensile testing machines to determine the mechanical parameters of materials used in small-sized components and devices To accomplish this, the graduate student designed and constructed a compact compression test machine to determine the mechanical parameters of the material This project contributes to improve the quality of training and scientific research for students and graduate students in the fields of Mechanical Engineering and Mechatronics

M Đ U

1 Tính c p thi t của đề tài

Xác đ nh các đặc tính c h c c a v t li u lƠ một ch đ quan tơm nghiên c u quan

tr ng c a những nhƠ nghiên c u trong su t th i gian dƠi cho những v t li u khác nhau Một khi xác đ nh chính xác đư c các thông s c tính c a v t li u thì góp phần quan

tr ng vƠo vi c thi t k , tính toán mô ph ng phần tử hữu h n vƠ đưa ra đư c sự dự đoán tin c y cho các phư ng trình đư ng cong ng suất-bi n d ng Trong thi t k vƠ phơn tích kỹ thu t, phư ng pháp ki m tra đặc tính c h c c a v t li u bao gồm thí nghi m

kéo-nén, u n, va đ p, đo độ c ng,… Trong các thí nghi m đó, thí nghi m kéo (tensile test) bi u di n m i quan h c a ng suất-bi n d ng kéo (tensile stress-strain) là phư ng pháp thí nghi m đ n gi n vƠ đư c sử d ng nhi u nhất b i vì từ các m i quan

h đó hầu h t các đặc tính c h c c a v t li u, ví d : giới h n b n kéo (UTS), giới h n

ch y (Yield Stress), Môđun đƠn hồi (Young’s Modulus E), h s Poisson (Poisson’s ratio), … đư c xác đ nh Hình 1 bi u di n m i quan h giữa ng suất vƠ bi n d ng vƠ cách sác đ nh các thông s c tính c a v t li u dựa vƠo thí nghi m kéo [1] Tuy nhiên,

đ ti n hƠnh một thử nghi m xác đ nh các thông s c h c c a v t li u, đi u đầu tiên thực sự cần thi t đ đư c xem xét lƠ thi t b thử nghi m vƠ chi ti t thử nghi m

Hi n nay, máy thí nghi m kéo nén v n năng lƠ công c rất cần thi t vƠ phổ bi n sử

d ng trong các phòng thí nghi m c h c, trung tơm ki m đ nh, trư ng đ i h c, nhƠ máy s n xuất Nó cho phép thực hi n các lo i thí nghi m kéo, nén, u n đ xác đ nh các thông s c h c c a v t li u như thép, bê tông, gỗ, chất dẻo hay cấu ki n cần thí nghi m áp d ng trong các lĩnh vực c khí ch t o vƠ xơy dựng

Hình 1 Mối quan hệ c a ng suất-biến d ng

NgoƠi ra, với sự phát tri n c a những kỹ thu t công ngh ch t o mới với các s n phẩm ngƠy cƠng đư c thu nh v kích thước vƠ kh i lư ng nhưng v n đ m b o hi u

qu vƠ năng suất sử d ng, ví d : h vi c đi n tử (MicroElectroMechanicalSystems ậ MEMS), công ngh nano (NanoElectroMechanicalSystems - NEMS), …, vì th vi c xác đ nh chính xác c tính c a những v t li u nƠy rất khó khăn Đ i với những chi ti t

nh nƠy, vi c sử d ng phư ng pháp thử nghi m truy n th ng với những máy cổ đi n

có các h n ch sau:

- Độ chính xác c a phư ng pháp đo không cao

- Phù h p cho những chi ti t thử nghi m có kích thước lớn vƠ dƠy

- Sử d ng d ng c đo bi n d ng (extensometer) ti p xúc Thi t b nƠy đư c gắn trực ti p ti p xúc lên b mặt c a chi ti t cần đo nên s gơy ra hư h i cho chi ti t

vƠ phát sinh ng suất ti p xúc d n đ n k t qu đo không chính xác

- Thi t b đo ti p xúc rất d b hư h ng đặc bi t khi thí nghi m tới khi chi ti t đ t hẳn

- Nặng n vƠ giá thƠnh đắt

kích thước nh phù h p vƠ có độ chính xác cao đồng th i sử d ng phư ng pháp đo không ti p xúc (non-contact method) đ lo i b sai s ti p xúc

Nh n th c đư c tầm quan tr ng c a thử nghi m c tính v t li u cho những chi ti t

có kích thước nh với độ chính xác cao nhằm ph c v công tác đƠo t o, nghiên c u khoa h c vƠ ng d ng thực t , nghiên c u nƠy s trình bƠy c th v nghiên c u, ch

t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xác đ nh c tính c a v t li u ψên c nh đó,

qui trình ch t o chi ti t thí nghi m với kích thước nh đư c mô t trong nghiên c u nƠy, từ đó một vƠi k t qu thí nghi m đư c thực nghi m trên máy ch t o cũng đư c

th hi n trong nghiên c u nƠy

2 M c tiêu đề tài

M c tiêu tổng quát c a đ tƠi nƠy lƠ thi t k ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng

nh đ xác đ nh các thông s c tính c a v t li u đư c sử d ng trong những chi ti t, thi t b với kích thước nh Đ thực hi n đư c đi u đó,h c viên cao h c đã nghiên c u thi t k vƠ ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh với độ chính xác cao từ đó sử

d ng vƠo vi c xác đ nh các thông s c tính c a v t li u Đ tƠi nƠy góp phần nơng cao chất lư ng đƠo t o vƠ nghiên c u khoa h c cho sinh viên, h c viên cao h c thuộc các chuyên ngƠnh ωh t o máy vƠ ω đi n tử

3 T ng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

3.1 Ngoài nư c

Hi n nay trên th giới nhi u máy thí nghi m d ng micro đã đư c ch t o dùng

đ thử nghi m những chi ti t d ng nh [2-8]

ωác công ty s n xuất máy ωNω trên th giới Tuy nhiên, không có tƠi li u nƠo

đư c công b v nghiên c u động lực h c c a bƠn máy ωNω truy n động vƠ bộ đi u khi n h th ng truy n động c a máy

4 Đối tư ng và ph m vi nghiên cứu

4.1 Đối tư ng nghiên cứu

Thi t k ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xác đ nh các thông s c tính bi n d ng c a v t li u

4.2 Ph m vi nghiên cứu

Xơy dựng mô hình nghiên c u; thi t k ch t o máy thí nghi m kéo nén d ng

nh với kh năng có th thực hi n các thí nghi m c b n đ xác đ nh thông s c tính

c a v t li u vƠ thực nghi m với những thí nghi m c th

5 Cách ti p c n và phương pháp nghiên cứu

5.2 Phương pháp nghiên cứu

Đ tƠi k t h p nghiên c u lỦ thuy t với thực nghi m nhằm nghiên c u thi t k ch

t o máy thí nghi m kéo nén d ng nh đ xác đ nh các thông s c tính bi n d ng c a

v t li u

6 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên c u lỦ thuy t v tính chất c a v t li u vƠ thi t b thí nghi m;

Chương I:

T NG QUAN I.Gi i thi u các lo i v t li u

1 Các tính ch t chung của kim lo i và h p kim

1.1 Cơ tính

LƠ những đặc trưng c h c bi u th kh năng c a kim lo i hay h p kim ch u tác động c a các lo i t i tr ng ωác đặc trưng đó bao gồm:

a Độ bền: lƠ kh năng ch ng l i các tác d ng c a lực bên ngoƠi mƠ không b phá

h ng Tùy theo các d ng khác nhau c a ngo i lực mƠ ta có các lo i độ b n: độ b n kéo

( ), độ b n nén (k  ), độ b n u n (n  ) u

Đ n v đo c a độ b n thư ng dùng lƠ N/mm2, MPa hoặc MN/mm2

b Độ cứng: lƠ kh năng ch ng l i bi n d ng dẻo c c bộ khi có ngo i lực tác d ng

lên kim lo i thông qua v t nén N u cùng một giá tr lực nén mƠ v t lõm trên m u đo cƠng lớn thì độ c ng c a v t li u đó cƠng kém

Thử độ c ng đư c thực hi n trên máy thử, vƠ đư c đánh giá bằng các đ n v đo độ

c ng như sau: độ c ng ψrinen (Hψ), Rocvell (HRA, HRψ, HRω), Vicke (HV)

c Độ dẻo: lƠ kh năng v t li u thay đổi hình dáng kích thước mƠ không b phá h y

khi ch u tác d ng c a lực bên ngoƠi

Đ xác đ nh độ dẻo ngư i ta thư ng ti n hƠnh đánh giá theo c hai ch tiêu cùng xác đ nh trên m u sau khi thử độ b n kéo:

- Độ giãn dƠi tư ng đ i (δ): lƠ kh năng v t li u thay đổi chi u dƠi sau khi b kéo đ t

1 0

0.100%

 F0 và F1lƠ di n tích ti t di n m u trước vƠ sau khi kéo, đư c tính cùng

đ n v đo

 Độ dai va đ p: lƠ kh năng v t li u ch u đư c t i tr ng va đ p mƠ không b phá h y, kỦ hi u lƠ akvƠ đ n v đo lƠ J/mm2hoặc kJ/m2

Tính chất v t lỦ c a quá trình bi n d ng

+ Giai đo n bi n d ng đƠn hồi

+ Giai đo n bi n d ng dẻo

+ Giai đo n phá huỷ

- Từ thí nghi m kéo kim lo i, ta có đồ th quan h giữa lực vƠ bi n d ng sau:

Hình 1.1 Đồ thị quan hệ giữa lực và biến d ng

+ Giai đo n bi n d ng đƠn hồi: Dưới tác d ng c a ngo i lực, m ng tinh th b bi n

d ng, khi ng suất sinh ra trong kim lo i chưa vư t quá giới h n đƠn hồi các nguyên tử kim lo i d ch chuy n không quá thông s m ng, bi n d ng mất đi sau khi khử b lưc tác d ng ψan đầu khi tăng lực tác d ng m c độ bi n d ng L tăng tỷ l b c nhất với lực tác d ng

+ Giai đo n bi n d ng dẻo: Đơy lƠ một đặc trưng c h c qua tr ng c a v t li u, trong giai đo n nƠy lực tác d ng không tăng mƠ bi n d ng v n tăng, khi t i tr ng tăng quá một giới h n nhất đ nh nƠo đó thì độ bi n d ng tăng lên với t c độ nhanh h n giai

đo n nƠy bi n d ng dẻo đi cùng với bi n d ng đƠn hồi

+ Giai đo n phá h y: Sau giai đo n bi n d ng dẻo, v t li u b bi n c ng, do đó giai

đo n nƠy lực tác d ng tăng thì bi n d ng mới tăng Ti p t c tăng lực tác d ng đ n một lúc nƠo đó, t i một mặt cắt nƠo đó c a m u s nh dần l i, đồng th i lực gi m, mặt cắt

P

 L

c b a

đó c a m u kim lo i b đ t r i Khi t i tr ng đ t đ n một giá tr lớn nhất, trong kim

lo i xuất hi n v t n t, ng suất tăng nhanh, kích thước v t n t tăng dần vƠ cu i cùng lƠ

sự phá huỷ kim lo i

+ ψi n d ng dẻo lƠ hình th c phổ bi n, gia công áp lực lƠ quá trình l i d ng giai đo n

bi n d ng dẻo đ d dƠng cho vi c gia công ψi n d ng c a kim lo i đư c thực hi n bằng sự trư t vƠ song tinh ψi n d ng dẻo bắt đầu đư c thực hi n khi mƠ trong kim

lo i tr ng thái ng suất đư c xác đ nh Trong đó ng suất ti p tác d ng lên m u trư t

đ t đ n giá tr giới h n (ph thuộc vƠo v t li u ) vƠ có kh năng vư t qua nội lực trên các mặt trư t vƠ trên tinh giới h n c a kim lo i

Hình 1.2 Tr ng thái trượt

1.2 Bi n d ng đàn h i:

ψi n d ng đƠn hồi lƠ bi n d ng mƠ nó luôn tỷ l thu n với lực tác d ng, t c lƠ

n u lực tác d ng tăng thì bi n d ng tăng, n u b lực tác d ng thì bi n d ng không còn nữa vƠ v t th tr l i tr ng thái ban đầu.ψ n chất c a bi n d ng đƠn hồi như sau: kim

lo i vƠ v t th có cấu t o tinh th , m ng tinh th c a kim lo i gồm những nguyên tử sắp x p theo một quy lu t nhất đ nh lực liên k t (hút vƠ đẩy) hình 1.2 bi u di n sự thay đổi lực hút a, lực đẩy b vƠ lực tổng h p c c a các nguyên tử ph thuộc vƠo kho ng cách r giữa chúng, tr ng thái bình thư ng khi hai nguyên tử cách xa nhau một kho ng ro thì lực hút bằng lực đẩy vƠ nguyên tử tr ng thái cơn bằng

Khi tác d ng ngo i lực lên kim lo i, m ng tinh th b xô l ch, do sự xê d ch đƠn hồi c a từng nguyên tử kh i v trí cơn bằng T i tr ng kéo s lƠm tăng kho ng cách giữa nguyên tử, khi đó r > r o vƠ lực hút xuất hi n có xu hướng đưa nguyên tử tr l i v trí cơn bằng T i tr ng nén s lƠm gi m khoáng cách nguyên tử Khi đó r < ro lực đẩy

giữa các nguyên tử xuất hi n vƠ có xu hướng đưa nguyên tử tr v tr ng thái cơn bằng

T i tr ng xê d ch s lƠm lớp nguyên tử nƠy trư t lên lớp nguyên tử kia lƠm các nguyên

tử ch ch kh i v trí cơn bằng Khi ấy lực tổng h p tư ng hỗ xuất hi n có xu hướng đưa các nguyên tử tr l i v trí cơn bằng

Như v y: Khi bi n d ng đƠn hồi, dưới tác d ng c a ngo i lực các nguyên tử d ch kh i

v trí cơn bằng, kho ng cách giữa các nguyên tử thay đổi N u b ngo i lực đi thì lực liên k t s đưa các nguyên tử tr v v trí cơn bằng vƠ bi n d ng s không còn nữa Thực nghi m ch ng minh trong quá trình bi n d ng đƠn hồi, lực luôn tỷ l bi n d ng

vƠ tuơn theo đ nh lu t Huck:

a Biến d ng dẻo c a đơn thể

Đ n tinh lƠ kh i kim lo i có m ng tinh th đồng nhất, bi n d ng dẻo trong đ n tinh

x y ra dưới hai hình th c: sự trư t vƠ song tinh

+ Trư t: khi tác d ng lên v t th t i tr ng bất kỳ, bên trong v t th xuất hi n hai d ng

ng suất: ng suất pháp tuy n vƠ ng suất ti p tuy n Dưới tác d ng c a v t

th b kéo nén đƠn hồi ( n u < đƠn hồi) hoặc b phá huỷ n u > b n

Dưới tác d ng c a ng suất ti p , lúc đầu các lớp nguyên tử b xê d ch đƠn hồi kh i

v trí cơn bằng Khi > tới h n s x y ra hi n tư ng các mặt nguyên tử trư t lên nhau theo một mặt nhất đ nh Quá trình đó lƠ quá trình trư t

Như v y: Trư t lƠ hi n tư ng mƠ dưới tác d ng c a ng suất ti p có bộ ph n c a đ n tinh th di động song song với những bộ ph n khác theo một mặt nhất đ nh g i lƠ mặt trư t

+ Song tinh: song tinh lƠ sự vừa trư t vừa quay c a một phần tinh th đ n v trí mới đ i x ng với phần còn l i qua một mặt phẳng nhất đ nh g i lƠ song tinh

Hình 1.3 Xô lệch mạng

b Biến d ng dẻo c a đa tinh thể:

Đa tinh th lƠ t p h p các đ n tinh ψi n d ng c a đa tinh gồm hai d ng:

- ψi n d ng trong nội bộ: đ n tinh th d ng nƠy gồm ch y u sự trư t vƠ song tinh.Trong đa tinh các h t sắp x p rất lộn xộn Sự trư t x y ra trướt h t những tinh

th nƠo có mặt trư t vƠ hướng trư t t o với hướng c a ngo i lực một góc 450 rồi lần

lư t đ n các mặt khác Tinh th nƠo có s lư ng mặt trư t vƠ hướng trư t lớn s bi n

d ng d h n vƠ nhi u h n

- ψi n d ng vùng giới h n: giữa các h t lƠ vùng giới h n t i đơy có ch a nhi u t p chất d ch y vƠ m ng tinh th b r i lo n nhi t độ thư ng vùng nƠy khó x y ra sự trư t vƠ song tinh Nhưng nhi t độ cao h n 9500 ω vùng tính giới d cháy vƠ bi n

d ng tr c Do v y dưới tác d ng c a ngo i lực các h t d trư t vƠ quay tư ng đ i với nhau t o nên bi n d ng dư.V y nh êt độ thấp, bi n d ng c a đa tinh th ch y u x y

ra trong nội bộ h t, còn nhi t độ cao thì bi n d ng ch y u lƠ sự trư t vƠ quay c a các h t

2 Các hi n tư ng x y ra khi bi n d ng

ψi n d ng dẻo lƠm thay đổi hình d ng h t, t o nên ng suất dư vƠ lƠm xô l ch

m ng tinh th , gơy nên bi n c ng

2.1 Sự thay đ i hình d ng h t :

Khi bi n d ng dẻo, các mặt trư t c a mỗi h t có xu hướng quay v tr c tác d ng lực, do đó h t kéo dƠi vƠ theo ng suất kéo N u m c độ bi n d ng cƠng nhi u thì hình

d ng h t thay đổi cƠng nhi u ψan đầu h t có hình d ng cầu, với m c độ bi n d ng lớn

có th b kéo dƠi thƠnh thớ

Sự thay đổi hình d ng h t ch y u lƠ nh quá trình trư t Hình d ng c a h t không những thay đổi v kích thước mƠ trong quá trình bi n d ng các h t có th vỡ ra nhi u kh i nh , lƠm tăng c tính

t

t t

2.2 Sự hình thành ứng su t dư

Khi gia công áp lực do bi n d ng không đ u vƠ không cùng một lúc nên trong nội bộ v t th sau khi bi n d ng còn đ l i ng suất g i lƠ ng suất dư ωó ba lo i ng suất dư:

ng suất dư lo i 1 ( 1): lƠ ng suất dư sinh ra do sự bi n d ng không đồng đ u giữa các bộ ph n c a v t th

ng suất dư lo i 2 ( 2): lƠ ng suất dư sinh ra do sự bi n d ng không đồng đ u giữa các h t H t nƠo có nhi t độ nóng ch y thấp hoặc đư c đun nóng nhi u thì sau

bi n d ng s bi n d ng nhi u Khi kéo các h t bi n d ng kéo nhi u thì sau khi bi n

d ng s ch u ng suất dư nén, các h t bi n d ng ít sau khi gia công s ng suất dư kéo

ng suất dư lo i 3 ( 3): lƠ ng suất dư sinh ra do sự bi n d ng không đ u trong nội bộ h t Khi bi n d ng trong nội bộ h t có sự trư t vƠ song tinh gơy nên sự vỡ nát vặn vẹo c a m ng tinh th Nên sự bi n d ng nƠy không đ u nhau cũng s thiên tích trung tơm h t t p trung kim lo i khó ch y Do đó khi gia công nhi t độ cao, giữa các vùng nƠy cũng có sự bi n d ng không đ u gơy nên ng suất dư

2.3 Sự thay đ i thể tích và t i tr ng

Trong kim lo i có nhi u khe x p, lỗ rỗ, v t n t t vi gơy ra khi đúc hoặc gia công Khi bi n d ng dẻo trong nội bộ kim lo i bao gi cũng x y ra hai quá trình ngh ch nhau:

Quá trình t o ra v t n t, khe x p, lỗ rỗ t vi do sự vỡ nát m ng tinh th khi trư t vƠ

a Các d ng ng xuất chính và điều kiện c a biến d ng dẻo

ng xuất chính lƠ ng xuất pháp tuy n (n ) sinh ra bên trong v t th khi có ngo i lực tác d ng ωó 3 d ng ng suất chính: ng suất mặt, ng suất đư ng vƠ ng suất kh i





