1 .Cel badania

Próba statyczna rozciągania dzięki posiadanym zaletom stała się podstawową i najbardziej rozpowszechnioną próbą w badaniach własności mechanicznych materiałów. Jest próbą łatwą do przeprowadzenia, daje możliwość obserwacji i rejestracji procesu rozciągania od początku obciążenia próbki aż do jej zniszczenia oraz możliwość wyznaczenia szeregu wskażników charakteryzujących różnorodne własności materiału. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem przeprowadzenia próby statycznej rozciągania metali zgodnie z obowiązującymi normami, próba statyczna rozciągania metali, używanymi do tego celu próbkami, przyrządami i maszynami wytrzymałościowymi oraz interpretacją i opracowaniem wyników prób.

2. Rodzaje próbek

Dla stali podstawowymi rodzajami próbek są:

a) próbki okrągłe o przekroju kołowym z główkami gwintowanymi wkręcanymi w uchwyty maszyny wytrzymałościowej, jest to najpewniejszy sposób mocowania, uniemożliwiający poślizgi w uchwytach,

Rys. 2.1 Próbka okrągła o przekroju kołowym z główkami gwintowanymi.

b) próbki okrągłe z główkami do chwytania w szczęki,

Rys. 2.2 Próbka okrągła z główkami do chwytania w szczęki.

c) próbki okrągłe do chwytania w uchwyty pierścieniowe,

Rys. 2.3 Próbka okrągła do chwytania w uchwyty pierścieniowe.

d) próbki płaskie z główkami o grubości co najmniej 3mm.

Rys. 2.4 Próbka płaskia z główkami o grubości co najmniej 3mm

3.Urządzenie do wykonywania badania

Statyczną próbę rozciągania przeprowadza się na maszynach wytrzymałościowych zwanych zrywarkami. Obecnie zrywarki budowane są jako maszyny uniwersalne, pozwalające na wykonanie poza rozciąganiem: prób ściskania, zginania, ścinania i szeregu innych prób.

4. Przebieg badania

Przygotowaną próbkę zakłada się do uchwytów zrywarki i powoli obciąża, aż do zerwania, rejestrując jednocześnie na wykresie zależność F =f(L). Maszyna wytrzymałościowa, na której przeprowadza się próbę, powinna być przed próbą cechowana na celu stwierdzenia, czy spełnia wymagania stawiane przez normę PN-64/H-04313. Maszyna składa się z cylindra, do którego pod ciśnieniem wtłaczany jest olej (zarówno ciśnienie, jak i prędkość przepływu reguluje się nastawą pompy olejowej), który powoduje powstanie siły proporcjonalnej do iloczynu przekroju poprzecznego tłoka i ciśnienia. Siła ta przenoszona jest mechanicznie na ruchomą szczękę maszyny wytrzymałościowej, powodując rozciąganie zmocowanej między szczękami próbki. Cylinder maszyny wytrzymałościowej połączony jest z przewodem hydraulicznym z siłomierzem mechaniczno-hydraulicznym. Odczytu siły dokonuje się na skali.
W wyniku próby rozciągania otrzymuje się wykres w układzie F – wydłużenie ΔL. Przebieg tej zależności uwarunkowany jest rodzajem badanego materiału, jego stanem, geometrią próbki, szybkością rozciągania oraz temperaturą badania.

Rys. 4.1 Wykres rozciągania próbki

5. Wyniki badania

Wynikiem próby statycznego rozciągania jest wyznaczenie:

- naprężenia normalne w pręcie rozciąganym (5.1),

σ=$\frac{P}{A}$ (5.1)

σ – naprężenia normalne,

P – siła normalna,

A – pole powierzchni przekroju poprzecznego

-        umownej granicy sprężystości (5.2),

R=$\frac{F}{S}$ [MPa] (5.2)

F – siła obciążająca wywołująca umowne wydłużenie trwałe długości pomiarowej próbki [N],

S – początkowa powierzchnia przekroju poprzecznego próbki na długości pomiarowej [mm²]

-        wyraźnej lub umownej granicy plastyczności (5.3),

R_e=$\frac{Fe}{S}$ [MPa] (5.3)

F_e – siła obciążająca odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności [N]

-        wytrzymałości na rozciąganie (5.4),

R_m=$\frac{Fm}{S}$ [MPa] (5.4)

F_m. – największa siła obciążająca osiągnięta w czasie próby [N]

-        naprężenia rozrywającego (5.5),

R_u =$\frac{Fu}{Su}\ $ [MPa] (5.5)

F_u – siła obciążająca w chwili rozerwani próbki [N]

S_u –powierzchnia najmniejszego przekroju poprzecznego próbki po rozerwaniu [mm²]

-        wydłużenia (5.6),

A_p=$\frac{\Delta L}{Lu}$ ·100[%] (5.6)

L_u – długość pomiarowa próbki po rozerwaniu [mm²]

p – wskaźnik wielokrotności długości pomiarowej próbki L₀

6. Literatua

1. A. Jakubowicz, Z. Orłoś: Wytrzymałość materiałów. WNT, Warszawa 1978.

2. Ćwiczenia z wytrzymałości materiałów. Laboratorium. Praca zbiorowa pod redakcją

T. Lambera, s. Pol. Śl., Gliwice 1975.

3. Badania własności mechanicznych tworzyw. Laboratorium. Praca zbiorowa pod redakcją

T. Lambera. s. Pol. Sl., Gliwice 1975.

4. Z. Strugalski: Struktura wewnętrzna materiałów. WNT, Warszawa 1981.