Proizvodnja valjanja uključuje proizvodnju različitih vrsta konstrukcijskih čelika, od kojih svaki ima pojedinačne mehaničke karakteristike. U procesu rada čelične konstrukcije podliježu različitim stupnjevima naprezanja pri savijanju i kompresiji, napetosti i udarcima, a samo stupanj njihove čvrstoće i otpornosti ovisi o mehaničkim svojstvima metala. Da bi se napravili ispravni proračuni, primjenjuje se posebna formula izračuna.
Vrste deformacija čelika
Teškim konstrukcijama treba dati dodatnu čvrstoću i pouzdanost, pa se stoga postavljaju posebni zahtjevi na svojstva koja se koriste za proizvodnju metala.
Pri proračunu veličine konstrukcije važnu ulogu igra smanjenje mase konstrukcije bez gubitka njegove nosivosti. Strukturni metali koji se koriste za proizvodnju metalnih konstrukcija trebaju imati dovoljno visoku čvrstoću i dobru plastičnost.
Otpornost na deformacije i lom pod utjecajem vanjskog opterećenja u velikoj mjeri ovisi o tome koja je svojstva metala obdarena . U proizvodnji čelika deformacija se događa u dva oblika: elastična i plastična.
Opisani su različitim karakteristikama. Danas se koristi nekoliko metoda za ispitivanje uzoraka metala koji određuju vrijednosti proporcionalnosti, elastičnosti, fluidnosti i drugih važnih karakteristika.
Moderna definicija čelika zvuči poput čvrste legure željeza s ugljikom, čiji postotak određuje osnovna svojstva čelika. Što je veći sadržaj ugljika, metal je jači i tvrđi, ali niže viskoznosti i duktilnosti. Stoga je tako važno pravilno izračunati omjer tih pokazatelja za proizvodnju određenih čeličnih proizvoda. Svaka grupa je različito obilježila.
Strukturni ugljični čelik označen je slovima St i digitalnim oznakama od 1 do 9, kao i dva slova, ovisno o metodi deoksidacije metala (st.3kp):
- kp - vrenje;
- ps - polu-miran;
- cn je miran.
Kvalitativno - s dvoznamenkastim brojevima: 05.08.10, … 45 …, što ukazuje na prosječnu količinu ugljika u sastavu čelika.
Čvrstoća prinosa čelika
Granična granica proporcionalnosti čelika određuje napetost na koju djeluje Hookeov zakon, prema kojoj je deformacija koja nastaje u elastičnom tijelu proporcionalna sili koja se na njega primjenjuje. Ako se napetost promijeni, ovaj zakon gubi na važnosti.
Važna fizička količina koja sudjeluje u formuli pri proračunu čvrstoće konstrukcije je čvrstoća prinosa metala . Kad se postigne fizička granica metala, čak i najmanji porast napona može produžiti uzorak koji počinje teći, kao rezultat, i došlo je do njegove oznake. S tim u vezi, čvrstoća prinosa čelika pokazuje kritično naprezanje kada se materijal već deformira bez povećanja opterećenja.
Jedinica u kojoj se mjeri snaga prinosa naziva se Pascal (Pa) ili MegaPascal (MPa). Prelazeći tu granicu, uzorak dobiva nepovratne promjene - različite stupnjeve deformacije, kršenje strukturne strukture kristalne rešetke, razne plastične transformacije.
Ako se točka porasta povećava zateznom snagom sile, metalna deformacija se pojačava . Na dijagramu je to prikazano u obliku vodoravne crte na kojoj se može mjeriti napon maksimalno dobiven nakon zaustavljanja pojačanja. Takozvana čvrstoća prinosa St 3 iznosi 2450 kg / m2 cm.
Ovaj se pokazatelj razlikuje za različite vrste čelika i može varirati od uporabe različitih temperaturnih uvjeta i vrsta toplinske obrade. Kako bi se moglo precizno odrediti čvrstoća prinosa čelika, koristi se tablica u kojoj su, ovisno o razredima čelika, dane čvrstoće prinosa. Kao primjer, prema tablici, čelik 20 ima prinosnu snagu od 250 MPa, a čelik 45 ima 360.
Tijekom ispitivanja, neki metali u dijagramu imaju slabo izraženo područje duktilnosti ili ga u potpunosti nema, stoga se na njih primjenjuje uvjetna vlačna čvrstoća.
Materijali obuhvaćeni primjenom uvjetne čvrstoće prinosa uglavnom su predstavnici čelika s visokim udjelom ugljika i legiranog čelika, duralumina, lijevanog željeza, bronce i mnogih drugih.
Granica elastičnosti
Vrlo važna komponenta mehaničkog stanja metala je granica elastičnosti čelika . Uz njegovu pomoć utvrđuje se maksimalna dopuštena razina opterećenja tijekom rada metala, kada dođe do manjih deformacija u prihvatljivim vrijednostima.
Konstrukcijski materijali sami po sebi moraju kombinirati visoke granice zatezanja pri kojima mogu podnijeti velika opterećenja i imati dovoljno elastičnosti, što će osigurati potrebnu krutost izrađene konstrukcije. Sam modul elastičnosti ima istu veličinu pod napetošću i kompresijom, ali ima potpuno različite granice elastičnosti - tako da podjednako krute strukture, rasponi elastika mogu imati potpuno različite.
U ovom slučaju, metal u elastičnom stanju ne prima makroplastične deformacije, iako se u njegovim pojedinačnim mikroskopskim volumenom mogu dešavati lokalne deformacije. Zahvaljujući njima događaju se neelastične pojave koje ozbiljno utječu na ponašanje pojedinih metala u stanju elastičnosti.
U ovom slučaju, statička opterećenja dovode do pojave histeretskih pojava, opuštanja i elastičnog utjecaja, dok dinamička opterećenja izazivaju pojavu unutarnjeg trenja.
U procesu opuštanja dolazi do neovlaštenog smanjenja stresa . To dovodi do manifestacije trajne deformacije, kada aktivno opterećenje više ne vrijedi. Kada dođe do unutarnjeg trenja, gubi se energija. To uzrokuje nepovratne učinke, koji su karakterizirani smanjenjem prigušivanja i unutarnjim koeficijentom trenja.
Takvi metali aktivno prigušuju vibracije i inhibiraju zvuk, na primjer, sivo lijevano željezo ili slobodno vibrira, kao i zvona od bronce. S povećanjem izloženosti temperaturi, elastičnost metala opada.
Vučna čvrstoća
Vučna čvrstoća čelika, koja nastaje nakon što prođe kroz svoju čvrstoću popuštanja i omogući da uzorak ponovno započne vlačni otpor, na grafiku je prikazan linijom koja se više izdiže.
Faza privremenog otpora dolazi do djelujućeg konstantnog opterećenja. Kod primjene maksimalnog naprezanja u točki najveće čvrstoće nastaje presjek u kojem se područje poprečnog presjeka smanjuje i vrat značajno sužava.
U tom se slučaju testni uzorak lomi na najužem mjestu, napon mu opada i vrijednost sile opada. Vučna čvrstoća za art. 3 iznosi 4000-5000 kg / m2 cm.