Politechnika Wrocławska Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii		1	Wydział Elektryczny Rok I Grupa 33 Rok Akademicki 98/99
Laboratorium Podstaw Inżynierii Materiałowej
Data ćwiczenia: 30.03.1999	Temat: Badania właściwości mechanicznych materiałów izolacyjnych.			Ocena:
Nr ćwiczenia: 6

Cel i zakres ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było badanie udarności próbek młotem Charpy'ego, badanie udarności mikorpróbek na dynstacie oraz na zginanie statyczne, a także badanie wytrzymałości i wydłużalności papieru na rozciąganie w różnych kierunkach oraz pomiar oporu przedarcia papieru.

Opis czynności wykonanych w ćwiczeniu:

Badanie udarności młotem Charpy'ego - Pomiar wykonuje się zgodnie z PN-81/C-89029. Do badania używa się beleczek o wymiarach 10 x 15 x 120 mm³. Przed wykonaniem badań należy sprawdzić ustawienie przyrządu, a następnie wyzerować go. Następnie należy podnieść ponownie młot do położenia wyjściowego, ustawić próbkę i zwolnić zaczep młota. Maksymalna wysokość na jaką wzniesie się młot po zniszczeniu próbki zostaje zarejestrowana przez wskazówkę.

Badanie udarności mikropróbek na dynstacie - Pomiar wykonuje się wg PN-58/C-89028. Do badania używa się mikropróbki o wymiarach 15 x 10 x 2 - 4 mm³. Zasada pomiaru jest taka sama jak dla młota Charpy'ego , z tą różnicą, że mikropróbka mocowana jest na jednym końcu, a w drugi uderzana jest spadającym wahadłem.

Badanie wytrzymałości mikropróbek na zginanie statyczne - Pomiar wykonuje się wg PN-72/C-04243. Do badania używa się próbek o wymiarach 15 x 10 x 2 - 4 mm³. Badania wytrzymałości na zginanie statyczne wykonuje się na dynstacie. W ruchomą tarczę dynstatu wkręca się dodatkowy uchwyt próbki. Kręcąc korbką należy ustawić ruchomą tarczę względem nieruchomej na 60^o, po czym obciążyć zaaretowane wahadło. Następnie należy zamocować mikropróbkę w szczęce tarczy ruchomej oraz w szczęce wahadła tak, aby próbka stanowiła jego przegub. Następnie należy zwolnić wahadło i kręcąc korbką zwiększyć moment gnący aż do krytycznego, którego wartość zaznaczy przesuwana przez wahadło wskazówka.

Badanie wytrzymałości i wydłużalności papieru na rozciąganie w różnych kierunkach - Pomiar wykonuje się wg PN-65/50128. Badanie dokonuje się na paskach papieru o szerokości 15 mm i długości czynnej 180 mm. Badany pasek papieru należy umocować w szczękach aparatu , aby jego długość między uchwytami wynosiła 180 mm, a pasek był naprężony równomiernie. Wyniki otrzymane dla pasków zrywających się przy samych uchwytach lub miejscach z widocznymi błędami należy odrzucić, a badania powtórzyć na nowych paskach tak, aby ilość pomiarów wynosiła po 10 dla kierunku poprzecznego i podłużnego.

Pomiar oporu przedarcia papieru - Pomiar wykonuje się wg PN-93/P-50131 na aparacie Elmendorfa na próbkach o wymiarach 65 x 55 mm².

Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu:

1. Młot Charpy'ego

2. Dynstat, nr inw. I-7-IVa-186

3. Przyrząd Elmendorfa, nr inw. I-7-IVa-790

4. Zrywarka, nr inw. I-7-IVa-678

5. Grubościomierz, nr inw. I-7-IVa-179

Wyniki pomiarów i przykładowe obliczenia:

1. Badanie udarności młotem Charpy'ego

1. próbka melaniny z celulozą

lp.	h [cm]	b [cm]	bh [cm^2]	A [KGcm]	U [KGcm/cm^2]	U [kJ/m^2]	Uśr [kJ/m^2]
1	1,0	1,5	1,5	6,00	4,000	0,3924	0,3924
2	1,0	1,5	1,5	6,50	4,300	0,4218
3	1,0	1,5	1,5	5,50	3,600	0,3531


[KGcm/cm²]




2. próbka melaniny z celulozą po obróbce termicznej

lp.	h [cm]	b [cm]		bh [cm^2]	A [KGcm]	U [KGcm/cm^2]	U [kJ/m^2]	Uśr [kJ/m^2]
1	1,0		1,5	1,5	4,50	3,000	0,2943	0,3093
2	1,0		1,5	1,5	5,00	3,330	0,3237
3	1,0		1,5	1,5	4,75	3,166	0,3099


[KGcm/cm²]




Oznaczenia przyjęte w tabelach: h - wysokość próbki; b - szerokość próbki; A - praca zużyta na złamanie próbki; bh - przekrój próbki; U - udarność; U_śr - udarność średnia;

2. Badanie udarności mikropróbek na dynstacie

1. próbka tekstolitu

lp.	b [cm]	h [cm]	bh [cm^2]	A [KGcm]	U [KGcm/cm^2]	U [kJ/m^2]	Uśr [kJ/m^2]
1	1,0	0,2	0,2	0,95	4,75	0,4659	0,5346
2	1,0	0,2	0,2	1,00	5,00	0,4905
3	1,0	0,2	0,2	1,10	5,50	0,5395
4	1,0	0,2	0,2	1,15	5,75	0,5640
5	1,0	0,2	0,2	1,25	6,25	0,6131


[KGcm/cm²]




2. próbka papieru bakelizowanego

lp.	b [cm]	h [cm]	bh [cm^2]	A [KGcm]	U [KGcm/cm^2]	U [kJ/m^2]	Uśr [kJ/m^2]
1	1,0	0,2	0,2	1,35	6,75	0,6621	0,6229
2	1,0	0,2	0,2	1,25	6,25	0,6131
3	1,0	0,2	0,2	1,20	6,00	0,5886
4	1,0	0,2	0,2	1,35	6,75	0,6621
5	1,0	0,2	0,2	1,20	6,00	0,5886


[KGcm/cm²]




Oznaczenia przyjęte w tabelach: h - wysokość próbki; b - szerokość próbki; A - praca zużyta na złamanie próbki; bh - przekrój próbki; U - udarność; U_śr - udarność średnia;

3. Badanie wytrzymałości mikropróbek na zginanie statyczne

1. próbka tekstolitu (pomiarów dokonano z ciężarkiem A=10 KGcm)

lp.	b [cm]	h [cm]	bh^2 [cm^3]	M [KGcm]	δ [KG/cm^2]	δśr [KG/cm^2]
1	1,0	0,2	0,04	5,8	870	867
2	1,0	0,2	0,04	5,8	870
3	1,0	0,2	0,04	5,9	885
4	1,0	0,2	0,04	5,8	870
5	1,0	0,2	0,04	5,6	840


[KG/cm²]

2. próbka papieru bakelizowanego (pomiarów dokonano z ciężarkiem C=40 KGcm)

lp.	b [cm]	h [cm]	bh^2 [cm^3]	M [KGcm]	δ [KG/cm^2]	δśr [KG/cm^2]
1	1,0	0,2	0,04	14,0	2100	2025
2	1,0	0,2	0,04	13,5	2025
3	1,0	0,2	0,04	15,0	2250
4	1,0	0,2	0,04	13,0	1950
5	1,0	0,2	0,04	12,0	1800


[KG/cm²]

Oznaczenia przyjęte w tabelach: h - wysokość próbki; b - szerokość próbki; M - moment zginający; δ - wytrzymałość na zginanie; δ_śr - średnia wytrzymałość na zginanie;

4. Badanie wytrzymałości i wydłużalności papieru na rozciąganie w różnych kierunkach

1. próbki papieru poprzecznego

lp.	D [mm]	b [mm]	l [mm]	Δl [mm]	δl [%]	P [kG]	R [kG/mm^2]	Rśr [kG/mm^2]
1	0,11	15	180	8,6	4,4	6,7	4,06	4,156
2	0,11	15	180	7,5	4,2	6,6	4,00
3	0,11	15	180	10	5,4	7,6	4,60
4	0,11	15	180	9	5,0	6,7	4,06
5	0,11	15	180	9	5,0	6,7	4,06


[kG/mm²]

2. próbki papieru podłużnego

lp.	D [mm]	b [mm]	l [mm]	Δl [mm]	δl [%]	P [kG]	R [kG/mm^2]	Rśr [kG/mm^2]
1	0,11	15	180	4,0	2,2	15,5	9,39	8,77
2	0,11	15	180	4,0	2,2	15,1	9,15
3	0,11	15	180	4,0	2,2	14,3	8,66
4	0,11	15	180	4,0	2,2	12,8	7,75
5	0,11	15	180	4,5	2,6	14,7	8,90


[kG/mm²]

Oznaczenia przyjęte w tabelach: h - wysokość próbki; b - szerokość próbki; l - długość próbki; Δl - przyrost długości; δl - wydłużalność względna; P - siła potrzebna do zerwania próbki, R - wytrzymałość; R_śr - wytrzymałość średnia;

5. Pomiar oporu przedarcia papieru

1. poprzeczny kierunek przedarcia

lp.	n	p	f [g]	f [mN]	fśr [mN]	F [mN]
1	3	16	33	323,73	323,73	1726,56
2	3	16	30	294,30
3	3	16	36	353,16


[mN]

2. podłużny kierunek przedarcia

lp.	n	p	f [g]	f [mN]	fśr [mN]	F [mN]
1	3	16	21	206,01	225,63	1203,36
2	3	16	25	245,25
3	3	16	23	225,63


[mN]

Oznaczenia przyjęte w tabelach: n - liczba arkusików przedzieranych jednocześnie; p - liczba arkusików przedartych równocześnie, dla których wykalibrowanie skali wahadła umożliwia bezpośredni odczyt odporności na przedarcie w miliniutonach; f - wartość odczytu skali; f_śr - wartość średnia odczytu na skali; F - odporność na przedarcie; g - gramatura; X - wskaźnik przedarcia;

WNIOSKI:

Podczas badania udarności próbek melaminy z celulozą młotem Charpy'ego można było zauważyć, że próbki poddane obróbce termicznej mają trochę mniejszą udarność średnią. Wnioskować można za tym, że wysoka temperatura ma niekorzystny wpływ na właściwości mechaniczne tego materiału.

Przy pomiarze udarności mikropróbek na dynstacie można było zauważyć, iż tesktolit i papier bakelizowany mają mniej więcej podobną udarność.

W czasie pomiaru wytrzymałości mikropróbek na zginanie statyczne, można było zauważyć, że średnia wytrzymałość na zginanie papieru bakelizowanego jest prawie o około dwa i pół razy większa od wytrzymałości tekstolitu.

Pomiar wytrzymałości i wydłużalności papieru na rozciąganie wykazał, że papier o włóknach podłużnych ma ponad dwukrotnie większą wytrzymałość na rozciąganie niż ten sam rodzaj papieru o włóknach ułożonych poprzecznie. Zatem, korzystnie jest stosować papier o włóknach ułożonych podłużnie do działającej na niego siły rozciągającej.

Badanie oporu przedarcia papieru wykazało, iż mniejszy opór stawiają próbki o włóknach ułożonych podłużnie do działających sił. Wnioskować z tego można, że w przypadku miejsc narażonych na przedarcie, lepiej zastosować papier o włóknach ułożonych poprzecznie do działającej siły.

---