Marcin Rzeszotarski

Inżynieria Materiałowa

Semestr V, gr. Poniedziałkowa

Statyczna próba ściskania metali

Cel doświadczenia

Celem przeprowadzonego ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem przeprowadzenia próby ściskania próbki, sposobem przeprowadzenia pomiarów, nabycie umiejętności wyznaczenia wielkości charakterystycznych dla badanego materiału.

Najważniejsze cele:

• wyznaczenie granicy plastyczności R_e

• wyznaczenie wytrzymałości na ściskanie R_c dla żeliwa szarego

• wykonanie dla próbki żeliwnej wykresu σ(Δl)

Definicje:

Granica plastyczności

gdzie:

F_e - siła w momencie, kiedy próbka ulega skróceniu bez wzrostu obciążenia

S₀ - początkowe pole przekroju poprzecznego próbki

Granicę plastyczności wyznacza się wyłącznie dla materiałów plastycznych, które je posiadają, zaś granice wytrzymałości na ściskanie dla materiałów kruchych - czyli takich, które w czasie próby ściskania ulegają zniszczeniu.

Materiały plastyczne przy ściskaniu posiadają również granicę plastyczności, podobnie jak podczas próby na rozciąganie. Obliczanie tej granicy przy ściskaniu polega na wyznaczeniu siły, przy której próbka ulega skróceniu bez wzrostu obciążenia. Zjawisko to daje się zauważyć na tarczy siłomierza (wskaźnik zatrzymuje się na moment) lub na wykresie ściskania wykonywanego przez urządzenie samosterujące (następuje zagięcie wykresu ściskania). Dla materiałów plastycznych próbę na ściskanie przeprowadza się do momentu „płynięcia”, gdyż dalsze ściskanie nie ma praktycznego zastosowania.

Granica wytrzymałości:

Gdzie:

F_c - największa siła występująca w próbce, po przekroczeniu granicy plastyczności

S₀ - początkowe pole przekroju poprzecznego próbki

Materiały kruche podczas ściskania nie wykazują granicy plastyczności, lecz ulegają zniszczeniu.

Wielkości występujące 1 i 2 są naprężeniami umownymi, odpowiadającymi charakterystycznej wartości siły, odniesione do początkowego przekroju poprzecznego próbki.

Rodzaj zastosowanych próbek:

Zastosowaliśmy próbki ze stali i żeliwa szarego w kształcie walca.

Wyniki pomiarów:

L.p.	Materiał	Rodzaj próby	L0	d0	S0	Fe	Fc	Re	Rc
-	-	-	[mm]	[mm]	[mm^2]	[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]
1	Stal	Ściskanie	26,19	13,01	132,87	49	-	368,78	-
2	Żeliwo	Ściskanie	26,12	12,96	131,85	-	91	-	690,18

Przykłady obliczeniowe:

Charakterystyka złomów:

Próbka stalowa - długość uległa skróceniu, przekrój poprzeczny tym samym zwiększył się

Próbka żeliwna - została zniszczona; kąt pęknięcia w stosunku do naprężeń głównych wynosi

Wnioski:

Dzięki porównaniu wartości R_c i R_e można zauważyć, iż materiały kruche mają zauważalnie lepszą wytrzymałość na ściskanie - R_c ma niemal dwa razy większą wartość niż R_m.

Obie próbki inaczej reagują na ściskanie. Próbka stalowa po przekroczeniu granicy plastyczności uległa deformacji plastycznej (spłaszczeniu). Próbka z żeliwa zaś uległa zniszczeniu (pęknięciu).

---