Ćwiczenie II

BADANIA UDARNOŚCI STALI OKRĘTOWYCH

Wykonawcy:

P.Klim

A.Kłudka

mgr gr. II

WSTĘP

Wiadomości podstawowe

Szybki rozwój badań odporności na kruche pękanie spowodowany został zawodnością oceny ciągliwości stali na podstawie wyników badań gładkich próbek na rozciąganie lub zginanie. Ocena ta jest zawodna szczególnie dla stali stosowanych na konstrukcje spawane. W okrętownictwie pojawił się rónież jako skutek uboczny wprowadzenia spawania do budowy statków. Było to spowodowane:

• niewłaściwym składem chemicznym stali, zmianami strukturalnymi w strefie wpływu ciepła złącza spawanego oraz spawalniczymi naprężeniami pozostającymi

• karbami na krawędzi nadlewu oraz w grani spoiny

Niekiedy sama obecność karbu może niekiedy spowodować, że stal zachowująca się plastycznie przy rozciąganiu próbek gładkich, pęka w sposób zbliżony do pękania kruchego tzn. Bez uprzednich odkształceń plastycznych w skali makro.

Udarowa próba zginania próbek z karbem, zwana próbą udarności, służy do oceny zachowania się stali pod działaniem następujących czynników sprzyjających kruchemu pękaniu:

• ostrego karbu

• dużej szybkości przyrostu odkształcenia

• obniżonej temperatury

Zasady próby

Próba udarności polega na złamaniu jednokrotnym uderzeniem bijakiem młota wahadłowego próbki z karbem, podpartej swobodnie obydwoma końcami na podporach młota, i pomiarze energii K zużytej na złamanie próbki (rys4.2). Kształt i wymiary próbek oraz warunki próby określa norma: PN-EN 10045-1. Wynik próby stanowi energia zużyta na złamanie próbki (K). Energia ta podzielona na przekrój poprzeczny początkowy próbki jest miarą udarności materiału, co wyraża się wzorem:

KC=K/S_o [J/m²]

Póba udarności

Próbę udarności przeprowadza się na młotach wahadłowych typu Charpy (rys4.1). Wahadło młota w swoim początkowym połorzeniu posiada max. energię początkową:

K_max=mgh_o gdzie: m.-masa bijaka młota,

h_o-wysokość wzniesienia bijaka ponad próbkę

przyspieszenie ziemskie

Początkowa energia uderzenia w naszym laborztorium wynosi 150 J, ale dopuszczalne są jeszcze inne wartości energii np. 300 J, lub o mniejszej energii. Wahadło wychylone od pionu o kąt rozwarty α, zostaje zwolnione z zaczepów i spadając w dół łamie próbkę po czym

wznosi się na wysokość h_k i wyhyla od pionu o kąt β, co odpowiada końcowej energii K_k. Praca złamania próbki:

K = K_max - K_k = mg(h_o-h_k) = mgR(cosβ-cosα)

gdzie R- dł. wahadła od osi obrotu whadła do środka próbki na podporach

Na skali młota można odczytać wartość energii lub też wartość kątową. W naszym przypadku odczytaliśmy od razu wartość energii, dla poszczególnych próbek (wartości te przytoczymy później). Tak przyjęte określenie udarności nie ma podstaw fizycznych, a przy badaniu próbek z karbem nie występuje prawo podobieństwa. Stąd udarność można porównywać jedynie w odniesieniu do jednego rodzaju i wymiarów próbek.

Próbka standardowa do badania udarności powinna mieć dł. 55mm i przekrój poprzeczny kwadratowy o boku równym 10mm. W połowie dł. próbki powinien znajdować się karb. Rozróżnia się dwa rodzaje karbu:

• karb w kształcie litery V o kącie 45^o, głębokości 2mm i promieniu zaokrągelnia dna 0,25mm

• karb w kształcie litery U o głębokości 5mm ipromieniu zaokrągelnia dna 2mm.

Ważnym punktem przy omawianiu próbek jest sposób ich przygotowania. Ze względu na to dzielimy próbki na:

• wzdłużne, czyli wycinane wzdłuż kierunku walcowania

• poprzeczne, wycinane w poprzek kierunku wlcowania (tak jak w przypadku naszych próbek)

Próbki wzdłużne muszą odznaczać się większą udarnością (27J) niż próbki poprzeczne(20J).

Celem próby jest wyznaczenie K, KC przyczym ten ostatni symbol uzupełnia się odpowiednią literą oznaczającą rodzaj próbki, u góry temp. próby, a na dole cyfry oznaczające w kolejności: energię początkową młota, głębokość karbu, szerokość próbki. Niektóre z tych cyfr mogą zostać pominięte w przypadku próbek standadowych.

Wyszukiwarka