Wytwarzanie materiałów inżynierskich techniką
metalurgii proszków
1 Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było poznanie zależności miedzy ciśnieniem prasowania, temperaturą spiekania, a gęstością końcową próbki. Identyczne relacje będziemy starać się wykazać dla próby trójpunktowego zginania tych samych próbek. Wszystkie zaistniałe związki przedstawimy w postaci wykresu wraz z słowną interpretacją. Forma graficzna (wykres słupkowy) to najprostsza możliwość prezentacji danych w tym przypadku ponieważ doskonale pokaże istotne różnice wśród 9 próbek.
2 Przebieg ćwiczenia
Do przeprowadzenia ćwiczenia zostały przygotowane próbki prostopadłościenne o wymiarach około 5 mm x 5 mm x 40 mm. Próbki zostały wytworzone techniką metalurgi proszków. Jednak każdą z nich przygotowano w innych warunkach.
Punkty temperatur w których spiekano próbki :
• Bez spiekania,
• Spiekanie w temperaturze 600 °C,
• Spiekanie w temperaturze 800 °C.
Zmieniało się również ciśnienie prasowania, a ich wartości były następujące:
• 100 MPa,
• 200 MPa,
• 400 MPa.
Próbki zostały z wymiarowane i zważone, na podstawie tych informacji metodą geometryczną oszacowaliśmy gęstość każdej z nich. Wyniki obliczeń znajdują się poniżej, na ich podstawie zostały sporządzone wykresy.
Próbki zostają poddane destrukcyjnej próbie trójpunktowego zginania. Dane te znajdziemy poniżej wraz z opracowaniem graficznym. W próbie trójpunktowego zginania próbki ulegają zniszczeniu, dzięki czemu można określić własności wytrzymałościowe materiału na pękanie. W
następującym przykładzie będziemy wykorzystywać próbki bez karbu.
Obliczenia stosowane do wyznaczenia własności :
•
Wytrzymałość na zginanie Rg Rg = Mg /Wg, gdzie wartość wyrażona w MPa.
•
Mg - moment gnący (zginający) Mg = F*l/4
Wg – wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie -iloraz geometrycznego momentu bezwładności względem osi obojętnej[Ix] i odległości skrajnego włókna przekroju od tej osi[emax].
Wg = Ix / emax
Wg = b*h^2/6
F – siła maksymalna
l – odległość między podporami b – szerokość próbki
h- wysokość próbki
3 Wyniki
Ciśnienie
prasowanie
Temp.
Długość Szerokość Grubość Objętość
Gęstość
LP
[MPa]
spiekania [°C]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm^3]
Masa [g]
[g/cm^3]
1
100
bez spiekania
40,02
7,26
5,26
1528,27
7,76
5,08
2
200
bez spiekania
40,08
6,25
5,37
1345,19
7,98
5,93
3
400
bez spiekania
40,16
5,67
5,4
1229,62
7,96
6,47
4
100
600
40,08
7,32
5,32
1560,81
8,05
5,16
5
200
600
40,09
6,33
5,39
1367,82
7,97
5,83
6
400
600
39,73
5,11
5,94
1205,94
7,95
6,59
7
100
800
39,54
7,32
5,29
1531,1
7,67
5,01
8
200
800
39,7
6,28
5,44
1356,28
7,88
5,81
9
400
800
39,61
5,8
5,65
1298,02
7,95
6,12
Tabela 1: Wyniki obliczeń gęstości próbek.
warunki
numer próbki
Rg [N]
spiekania
1
0
bez
2
15
spiekania
3
37
4
27
5
600˚C
58
6
83
7
52
8
800˚C
97
9
175
Tabela 2: Wyniki trójpunktowego zginania.
8
8
6
6
6
1
4
7
4
4
4
2
5
8
2
3 2
6
2
9
0
0
0
bez spiekania – około 23 [°C]
600 [°C]
800 [°C]
Wykres 1: Gęstość próbek rozdzielona na grupy temperatur.
Na wykresie 1 widzimy ze temperatura nie wpływa istotnie na gęstość tak jak to mam miejsce na wykresie 2.
6,5
6,5
6,5
6
6
bez
6
bez
spiekani
bez
spiekani
a –
spiekani
a –
5,5
około 23
a –
około 23
5,5
5,5
[°C]
około 23
[°C]
600
[°C]
600 [°C]
[°C]
600 [°C]
5
800 [°C]
5
800 [°C]
5
800 [°C]
4,5
4,5
4,5
100
200
400
Wykres 2: Grupowanie pod względem ciśnienia prasowania.
Widać również na wykresie 2 ze wzrasta gęstość materiału wraz ze wzrostem ciśnienia prasowania.
180,0
180,0
180,0
160,0
160,0
160,0
140,0
140,0
140,0
120,0
120,0
120,0
100,0
1 100,0
4
100,0
7
80,0
2 80,0
5
80,0
8
3
6
9
60,0
60,0
60,0
40,0
40,0
40,0
20,0
20,0
20,0
0,0
0,0
0,0
bez spiekania
600˚C
800˚C
Wykres 3: Wytrzymałość na zginanie w próbie zginania trójpunktowego wyrażona w MPa
Zinterpretowany materiał dowodzi ze wraz z wzrostem temp. i ciśnienia prasowania wzrasta wartość wytrzymałości na zginanie.
5 Bibliografia
1. Stefan Piechnik:Wytrzymałość materiałów: dla wydziałów budowlanych. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1980.ISBN 8301008733.
2. Marcin Madej: Kształtowanie struktury i własności infiltrowanych kompozytów na osnowie stali szybkotnącej. Kraków: AGH, 2007.