Próba udarności
metali

Wstęp

   

Elementy konstrukcji w czasie pracy narażone są bardzo często

na obciążenia dynamiczne. Z tego powodu konieczna jest
znajomość

własności

charakteryzujących

zachowanie

sie

materiału w przypadku wystąpienia nagłych zmian obciążenia.
Dlatego też

próby udarowe stosuje sie przede wszystkim w tym

celu, aby stwierdzić, czy zwiększenie szybkości obciążenia nie
przesunie materiału w stan kruchości.

Dotyczy to zarówno prób w

temperaturach normalnych jak i obniżonych. Na ogół udarność
materiałów obniża sie wraz ze spadkiem temperatury. Każda stal
charakteryzuje sie pewna tzw. temperatura krytyczna, poniżej
której wartość udarności gwałtownie spada.

Próby udarowe

również mogą służyć do kontroli jakości obróbki cieplnej i
wykrywania wad materiałowych

. W praktyce najczęściej stosuje

sie udarową próbę zginania na próbkach z karbem, która nosi
nazwę próby udarności.

Temperatura

Wykres pracy L

u

w funkcji temperatury T

zużytej na złamanie stalowej próbki

a

– kruchość na zimno

b

– kruchość niebieskiego

przełomu (ok. 300

o

C)

c

– kruchość odpuszczania

(450-600

o

C)

T

d

– temperatura

dolnego

progu kruchości

T

g

– temperatura

górnego

progu kruchości

Przykład krzywej kruchości na
zimno stali konstrukcyjnej zwykłej
jakości

0

20

40

60

80

100

-60

-40

-20

0

20

T [

o

C]

K

C

U

[J

/c

m

2

]

Próba udarności polega na złamaniu próbki z

karbem w środku, podpartej na obu końcach,

jednym uderzeniem spadającego wahadła

młota wahadłowego.

Udarność jest to praca

K

[J] zużyta na

udarowe złamanie próbki odniesiona do
pola

S

0

[cm

2

] przekroju poprzecznego

próbki w miejscu karbu zmierzonego przed
próbą

wynikiem próby jest udarność KC
w powiązaniu z opisem rodzaju
przełomu

0

S

K

KC 

[J/cm

2

]

Cel

ćwiczenia

Celem ogólnym ćwiczenia jest

zapoznanie sie z próba udarności
stali. Celem szczególnym jest
zbadanie wpływu kształtu karbu i
rodzaju materiału na udarność.
Próba

udarności

polega

na

złamaniu

jednym

uderzeniem

spadającego młota wahadłowego
próbki z karbem w środku i
podpartej obydwoma końcami w
warunkach określonych norma
PN–EN 10045-1:1990 i pomiarze
energii zużytej na jej złamanie.

PRÓBKI DO BADANIA UDARNOŚCI

a

l

b

próbka

Charpy typu

V

próbka

Charpy typu

U

l=55

0.6

a=10

0.1

b=10

0.1

7.5

0.1

5

0.05

karb

45

0

R1

R0.25

h=
8

h=8; 7;
5

S

0

=bh

[cm

2

]

pole powierzchni przekroju
poprzecznego w miejscu
karbu

Próbka typu Mesnager
 

Usytuowanie próbki w
urządzeniu

Budowa młotu wahadłowego
typu Charpy

Młot
wahadłowy
Charpy’ego

I – początkowe położenie
wahadła
II – końcowe położenie
wahadła

1 – podstawa
2 – wahadło
3 – zabierak
4 – próbka
5 – tarcza
6 –
wskazówka

cechą charakterystyczną
młota jest maksymalna
energia kinetyczna wahadła

E

max

L

u

=E

pI

– E

pII

Młot Charpy'ego

Sposób ułożenia próbki na
podporach młota (widok z
góry)

próbka

podpora

podpora

nóż

wahadł

a

v

Warunki
pomiaru

-temperatura
badania

23

5 °

C

-prędkość
uderzenia

v=55.5m/s

-symetryczne
ustawienie próbki na
podporach

-uderzenie po
przeciwnej stronie
karbu

v=
gdzie: v- prędkość
uderzenia w m/s
g- przyspieszenie
ziemskie
9,81m/s2

gh

gL

2

)

cos

1

(

2







RODZAJE PRZEŁOMÓW

a)

b
)

c)

przełom poślizgowy

próbka zostaje zgięta, pęknięcie
następuje przy znacznym odkształceniu
trwałym (po przekroczeniu granicy
plastyczności)

przełom rozdzielczy (kruchy)

próbka pęka nie wykazując znacznego
odkształcenia trwałego

przełom z rozwarstwieniem

pęknięcie próbki wskazuje na dużą
anizotropowość materiału spowodowaną
przeróbką plastyczną lub na istnienie
pasm zanieczyszczeń w badanym
materiale

Złom poślizgowy (próbka z karbem
typu U)

WYNIKI POMIARU
UDARNOŚCI

Podaje się:

- energię zużytą na złamanie próbki [J]

lub

- energię zużytą na złamanie próbki odniesioną

do pola przekroju poprzecznego w miejscu
karbu [J/cm

2

]

- opis rodzaju
przełomu

Z powodu dużego zazwyczaj rozrzutu wartości udarności
pomiary wykonuje się co najmniej na 3 próbkach i podaje
wynik średni.

Symbol udarności zawiera
informacje o:

- symbol literowy młota
- kształt karbu
- energię młota
- wymiary karbu i próbki

Np. KCU 150/5/75 oznacza próbę
wykonaną przy pomocy młota
Charpy`ego, na próbce o karbie w
kształcie literu U. Energia całkowita
wyniosła 150 J, głębokość karbu 5 mm a
szerokość próbki 75 mm.

 

K O N I E C

