Autor:

Emilia Sidor

IM, sem. V, gr. poniedziałkowa

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI

1. Cel doświadczenia:

Celami szczególnymi przeprowadzonego ćwiczenia jest wyznaczenie wielkości charakteryzujących stal pod względem wytrzymałościowym i plastycznym (wytrzymałość na rozciąganie R_m, górna granica plastyczności R_eH, dolna granica plastyczności R_eL, wydłużenie procentowe po zerwaniu A i przewężenie Z). Wyznaczenie wytrzymałości na rozciąganie R_m dla żeliwa. Wykonanie wykresów rozciągania dla stali i żeliwa σ(ΔL/L₀) oraz dla stali wykresów: A(L₀/d₀), ε_i(i).

2. Definicje wielkości charakterystycznych:

Granica plastyczności:

Wyróżniamy dwie:

• górna granicę plastyczności:

• dolną granice plastyczności:

gdzie: F_eH - siła w momencie, kiedy następuje jej pierwszy spadek, F_eL - najmniejsza siła podczas płynięcia z pominięciem ewentualnego efektu przejściowego, S₀ - początkowe pole przekroju poprzecznego próbki

Wytrzymałość na rozciąganie:

gdzie: F_m - największa siła występująca w próbce, po przekroczeniu granicy plastyczności

Wydłużenie procentowe po rozerwaniu:

Jest to trwałe wydłużenie długości pomiarowej po rozerwaniu, wyrażone w procentach początkowej długości pomiarowej.

gdzie: L₀ - początkowa długość pomiarowa [mm], L_u - długość pomiarowa po rozerwaniu

Przewężenie procentowe:

Jest to największa zmiana powierzchni przekroju poprzecznego, która następuje podczas próby, wyrażona w procentach początkowej powierzchni przekroju poprzecznego S₀

gdzie: S_u - największa powierzchnia przekroju poprzecznego próbki po rozciąganiu

3. Zastosowane próbki:

W ćwiczeniu użyliśmy dwóch próbek - stalową okrągłą z główkami, dziesięciokrotną oraz żeliwną okrągłą, z główkami, bez długości pomiarowej.

4. Wyniki pomiarów i potrzebne obliczenia do wykresów:

Tabela 1:

Lp.	Materiał - rodzaj próbki	Rodzaj próby	L0 [mm]	d0 [mm]	S0 [mm^2]	Fe (FeL;FeH) [kN]	Fm [kN]	Lu [mm]	Re (ReL;ReH) [MPa]	Rm [MPa]	A [%]	Z [%]
1.	Stal	Rozciąganie	100	9,96	77,91	26,65 29	34,801	128,72	342,06 372,22	446,67	28,72	76,78
2.	Żeliwo	Rozciąganie	-	10	78,54	-	16,096	-	-	204,94	0,8	-

Obliczenia:

średnica w szyjce d_u = 4,8mm => S_u = 18,09[mm²]

Tabela 2: Wydłużenie procentowe po rozerwaniu.

L0/d0 [-]	2	3	4	5	6	7	8	9	10
L0 [mm]	20	30	40	50	60	70	80	90	100
L­u [mm]	23,96	36,03	48,21	60,72	73,52	91,85	104,81	117,18	128,72
	19,8	20,1	20,52	21,44	22,53	31,21	31,01	30,2	28,72

Tabela 3: Wydłużenie procentowe jednostek pomiarowych.

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]	11,98	11,98	12,07	12,18	12,51	12,80	18,33	12,96	12,37	11,54
	19,8	19,8	20,7	21,8	25,1	18,0	83,3	29,6	23,7	15,4

5. Zestawienie wyników i wnioski:

Lp.	Materiał	Rodzaj próby	Re [MPa]	Rc [MPa]	Rm [MPa]	Rc/Rm
1.	Stal	ściskanie	369	-	-	-
2.	Stal	rozciąganie	342; 372	-	447
3.	Żeliwo	ściskanie	-	690	-		3,36
4.	Żeliwo	rozciąganie	-	-	205

Przeprowadzone ćwiczenia pozwoliło nam porównać dwie próby - rozciągania i ściskania, dwóch różnych materiałów - żeliwa i stali.

Z zestawionych powyżej wyników wyraźnie widać, że żeliwo ma o wiele większą wytrzymałość na ściskanie niż na rozciąganie (ponad 3-krotnie większa wytrzymałość na ściskanie). Natomiast stal ma ponad 2 razy większa wytrzymałość na rozciąganie niż żeliwo.

Podczas próby rozciąganie próbka stalowa wydłużyła się o 28,7%, przewężyła o 76,8%, po czym rozerwała się w 7 jednostce pomiarowej, w której nastąpiło największe wydłużenie. Próbka żeliwna wydłużyła się jedynie o 0,8% i uległa zniszczeniu przy sile ok. 16kN. W przeciwieństwie do ściskanie w tym wypadku zniszczyły ją naprężenia normalne.

Podsumowując można stwierdzić, iż działanie sił ściskających dobrze wytrzymują elementy żeliwne, natomiast sił rozciągających - elementy stalowe.

---