Monika Wiśniewska
Inżynieria Materiałowa, semestr V.
„Statyczna próba rozciągania metali”
1.Cele ćwiczenia
Celem ogólnym tego ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem przeprowadzenia próby rozciągania oraz ze sposobem prowadzenia pomiarów.
Cele szczególne:
wyznaczanie wielkości charakteryzujących stal pod względem wytrzymałościowym (górnej granicy plastyczności ReH, dolnej granicy plastyczności ReL i wytrzymałości na rozciąganie Rm) oraz plastycznym ( wydłużenia procentowego po zerwaniu próbki A i przewężeniu Z)
wyznaczanie dla żeliwa szarego wytrzymałości na rozciąganie Rm
wykonanie wykresów dla stali i żeliwa szarego wykresów
i
2.Definicje
Granica plastyczności:
Wyróżnia się dwie granice plastyczności:
- górną granicę plastyczności:
- dolną granicę plastyczności
gdzie:
FeH - siła w momencie, kiedy następuje jej pierwszy spadek
FeL - najmniejsza siła podczas płynięcia z pominięciem ewentualnego efektu przejściowego
S0 - początkowe pole przekroju poprzecznego próbki
Wytrzymałość na rozciąganie:
gdzie:
Fm - największa siła występująca w próbce, po przekroczeniu granicy plastyczności.
Wydłużenie procentowe:
Wydłużenie procentowe po rozerwaniu jest to trwałe wydłużenie długości pomiarowej po rozerwaniu, wyrażone w procentach początkowej długości pomiarowej.
gdzie:
L0 - początkowa długość pomiarowa [mm]
Lu - długość pomiarowa po zerwaniu
Przewężenie procentowe:
Przewężenie procentowe jest to największa zmiana powierzchni przekroju poprzecznego, która następuje podczas próby, wyrażano procentach początkowej powierzchni przekroju poprzecznego S0
gdzie:
Su - jest najmniejszą powierzchnią przekroju poprzecznego próbki po rozciąganiu. Pole powierzchni Su jest równa:
W ćwiczeniu tym zastosowaliśmy 2-e próbki:
dla stali- próbkę okrągłą z główkami, dziesięciokątną,
dla żeliwa- próbkę okrągłą z główkami, bez długości pomiarowej.
3. Wyniki pomiarów
Wyniki pomiarów zostały zestawione w 2-óch tabelach:
Tabela pomiarowa nr.1:
Lp. |
Materiał |
Rodzaj próby |
L0 |
d0 |
S0 |
Fe (FeL,FeH) |
Fm |
Lu |
Re (ReL,ReH) |
Rm |
A |
Z |
- |
- |
- |
[mm] |
[mm] |
[mm2] |
[kN] |
[kN] |
[mm] |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
[%] |
1 |
Stal |
rozciąganie |
100 |
9,97 |
78,03 |
24 27,116 |
34,430 |
129,93 |
307,57 347,51 |
441,24 |
29,93 |
70,45 |
2 |
Żeliwo |
rozciąganie |
- |
9,98 |
78,19 |
- |
17,215 |
- |
- |
220,17 |
- |
- |
Obliczenia dla Lp.1:
Średnica du - w przewężeniu - 5,42mm
Tabela pomiarowa nr.2:
L0/d0[-] |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
L0 [mm] |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
Lu [mm] |
27 |
44,84 |
57,61 |
70,28 |
82,63 |
94,63 |
106,58 |
118,43 |
129,93 |
|
35 |
49,47 |
44,02 |
40,56 |
37,71 |
35,18 |
33,225 |
31,59 |
29,93 |
Obliczenia dla L0/d0=2:
Tabela pomiarowa nr.3:
i nr jednostki pomiarowej |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
L0i [mm] |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Lui [mm] |
12,15 |
14,85 |
17,84 |
12,77 |
12,67 |
12,35 |
12,00 |
11,95 |
11,85 |
11,5 |
|
21,5 |
48,5 |
78,4 |
27,7 |
26,7 |
23,5 |
20,0 |
19,5 |
18,5 |
15,0 |
Obliczenia dla jednostki pomiarowej nr.1:
4.Wnioski
Po przeprowadzeniu tego doświadczenia, zauważyć można, że materiały kruche tj. w naszym przypadku żeliwo mają bardzo słabą wytrzymałość na rozciąganie w stosunku do stali. Wniosek ten można udowodnić porównując wartości Rm dla stali i żeliwa. Wartość Rm dla stali jest 2-u krotnie większa od wartości Rm żeliwa.
Materiał plastyczny poddany próbie rozciąganie ulega wydłużeniu i rozerwaniu, a materiał kruchy praktycznie tylko rozerwaniu, gdyż wydłużenie jest znikome.
Porównując wykresy rozciągania i ściskania stali i żeliwa szarego możemy dostrzec symetrie u materiałów plastycznych i jej brak dla materiałów kruchych. Przypadku materiałów plastycznych Re-ściskania≈Re-rozciągania są prawie równe, a w przypadku materiałów kruchych Rc>Rm .
Bardzo duża różnica w wartościach Rc i Rm wskazuje nam na to, iż próbka poddana ściskaniu była wykonana z innego rodzaju żeliwa niż próbka rozciągana.
Doświadczenia te pokazują nam gdzie i jakie materiały stosować w zależności od przenoszonych obciążeń. Materiały kruche bardzo dobrze przenoszą obciążenia ściskające, a materiały plastyczne obciążenia rozciągające.