Laboratorium Wytrzymałość materiałów	Grupa B34	Temat ćwiczenia:
Imię i Nazwisko: Katarzyna Jędrzejak Wojciech Kościesza Michał Justyński Katarzyna Kubińska	Ocena ze sprawdzianu	Ocena końcowa

TEORIA

Udarność

Próba udarności polega na złamaniu – jednym uderzeniem młota wahadłowego – próbki z karbem o przepisanym kształcie i wymiarach, podpartej na obu końcach, w warunkach określonych normą PN-79/H-04370 i pomiarze pracy zużytej na jej złamanie.

Miarą udarności zgodnie z PN jest stosunek energii zużytej na złamanie próbki za pomocą jednorazowego uderzenia do pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu:

• K - praca uderzenia [J] (pracę tę określa się mierząc ubytek energii potencjalnej młota określana wzoremE_p = G * R * (cosβ − cosα) gdzie G- ciężar młota, R- długość ramienia, β,- kąt wzniesienia wahadła młota przed uderzeniem, α- kąt wzniesienia wahadła młota po złamaniu próbki,

• S - powierzchnia początkowa przekroju w miejscu karbu cm²

Próby udarowe wykonuje się w celu określenia wpływu prędkości obciążenia i odkształcenia na własności mechaniczne materiałów przy obciążeniach dynamicznych. Wzrost prędkości obciążenia powoduje podwyższenie granicy plastyczności i wytrzymałości materiału oraz zmniejszenie odkształceń plastycznych. Materiał staje się bardziej kruchy.

Rodzaje złomów:

-poślizgowa- próbka została zgięta, a pęknięcie nastąpiło po przekroczeniu granicy plastyczności tj. już przy znacznym odkształceniu,

-kruchy- próbka pękła nie ulegając odkształceniom plastycznym,

-z rozwarstwieniem- wskazuje to na duży stopień anizotropowości materiału spowodowanej np. obróbką plastyczną lub na obecność zanieczyszczeń.

OBLICZENIA

Udarność

Próbka nr. 1

K1=19,4  •  9,81=190,314 J

$$\text{KC} = \frac{190,314}{0,7942} = 239,63\ \lbrack J/\text{cm}^{2}\rbrack$$

Próbka nr. 2

K2=3,8  •  9,81=37,278 J

$$\text{KC} = \frac{37,278}{0,8327} = 44,77\lbrack J/\text{cm}^{2}\rbrack$$

Metoda Vickersa

$$\text{HV} = 0,189\ \bullet \frac{F}{d^{2}}$$

Próbka nr. 1

$$\text{HV}1 = 0,189\ \bullet \ \frac{98}{{0,311}^{2}} = 191,5\ N$$

$$\text{HV}2 = 0,189\ \bullet \ \frac{98}{{0,313}^{2}} = 189\ N$$

$$\text{HV}3 = 0,189\ \bullet \ \frac{98}{{0,314}^{2}} = 188\ N$$

Próbka nr. 2

$$\text{HV}1 = 0,189\ \bullet \ \frac{98}{{0,316}^{2}} = 185,5\ N$$

$$\text{HV}2 = 0,189\ \bullet \ \frac{98}{{0,317}^{2}} = 185,3\ N$$

$$\text{HV}3 = 0,189\ \bullet \ \frac{98}{{0,315}^{2}} = 186,7\ N$$

Metoda Rockwella

Obliczenie średniej arytmetycznej:

$$\overset{\overline{}}{x} = \frac{1}{n}\ \bullet \ \sum_{i = 1}^{10}x_{i}$$

1. Stożek H_RC

$$\frac{38 + 37,5 + 39,5 + 37 + 40 + 39,5 + 38,5 + 35 + 35 + 33}{10} = 37,3$$

1. Kula H_RB

$$\frac{63 + 66 + 63 + 65 + 65 + 67 + 64 + 67 + 66 + 62}{10} = 64,8$$

Odchylenie standardowe:

$$s = \sqrt{\frac{1}{n - 1}\ \bullet \ \sum_{i = 1}^{n}\left( x_{i} - \overset{\overline{}}{x} \right)^{2}}$$

1. Stożek H_RC

$$s = \sqrt{\frac{1}{10 - 1}\ \bullet \ \sum_{i = 1}^{10}\left( x_{i} - 37,3 \right)^{2}}$$

$$s = \sqrt{\frac{1}{9}\ \bullet \ \left\lbrack \left( x_{1} - 37,3 \right)^{2} + \left( x_{2} - 37,3 \right)^{2} + \left( x_{3} - 37,3 \right)^{2} + ... + \left( x_{10} - 37,3 \right)^{2} \right\rbrack}$$

$$s = \sqrt{\frac{1}{9}\ \bullet \ \left\lbrack \left( 0,7 \right)^{2} + \left( 0,2 \right)^{2} + \left( 2,2 \right)^{2} + \left( 0,3 \right)^{2} + \left( 2,7 \right)^{2} + \left( 2,2 \right)^{2} + \left( 1,2 \right)^{2} + (2,3)^{2} + \left( 2,3 \right)^{2} + \left( 4,3 \right)^{2} \right\rbrack}$$

$$s = \sqrt{\frac{1}{9}\ \bullet \ 48,1} = \sqrt{5,34} = 2,31$$

1. Kula H_RB

$$s = \sqrt{\frac{1}{10 - 1}\ \bullet \ \sum_{i = 1}^{10}\left( x_{i} - 64,8 \right)^{2}}$$

$$s = \sqrt{\frac{1}{9}\ \bullet \ \left\lbrack \left( x_{1} - 64,8 \right)^{2} + \left( x_{2} - 64,8 \right)^{2} + \left( x_{3} - 64,8 \right)^{2} + ... + \left( x_{10} - 64,9 \right)^{2} \right\rbrack}$$

$$s = \sqrt{\frac{1}{9}\ \bullet \ \left\lbrack \left( 1,8 \right)^{2} + \left( 1,2 \right)^{2} + \left( 1,8 \right)^{2} + \left( 0,2 \right)^{2} + \left( 0,2 \right)^{2} + \left( 2,2 \right)^{2} + \left( 0,8 \right)^{2} + (2,2)^{2} + \left( 1,2 \right)^{2} + \left( 2,8 \right)^{2} \right\rbrack}$$

$$s = \sqrt{\frac{1}{9}\ \bullet \ 27,6} = \sqrt{3,07} = 1,75$$

Metoda Brinella

$$\text{HB} = \frac{F}{S_{0}}$$

$S_{0} = \frac{\pi}{2}\ \bullet \ D\ \bullet \ (D - \sqrt{D^{2} - d^{2}}$)

Próba nr 1

$$S_{01} = \frac{\pi}{2}\ \bullet \ 2,5\ \bullet \ (2,5 - \sqrt{{2,5}^{2} - {1,3}^{2}}) = 1,43\text{mm}^{2}$$

HB1=$\frac{187,5}{1,43}$ =131,1

Próba nr 1

$$S_{01} = \frac{\pi}{2}\ \bullet \ 2,5\ \bullet \ (2,5 - \sqrt{{2,5}^{2} - {1,35}^{2}}) = 1,55\text{mm}^{2}$$

HB1=$\frac{187,5}{1,55}$ =120,97

WNIOSKI

Badania pozwoliły na zaobserwowanie i porównanie właściwości próbek badanych pod względem udarności oraz twardości, a także poznania metod jakimi oznacza się te właściwości.

Podczas badania udarności metali uzyskano w obydwu próbkach złom poślizgowy. Próbki zostały wygięte, a złamanie nie nastąpiło w aparacie, lecz dopiero po wyjęciu i próbie przełamania w inny sposób. Jest to zjawisko typowe dla złomu z rozwarstwieniem, jednak nie stwierdzono w metalu zanieczyszczeń lub zmian anizotropowych materiału. Próbka nie uległa złamaniu z powodu dużej plastyczności, a jedynie wygięła się. Nie nastąpiło przekroczenie granicy plastyczności.

Za pomocą metody Vickersa zbadano 2 próbki, głębokości zagłębienia stożka w poszczególnych próbach dla tego samego materiału nieznacznie odbiegały od siebie, jednakże wartości twardości odczytane z tablic i wyliczone za pomocą wzoru były bardzo zbliżone.

W metodzie Rockwella próbki badano z użyciem dwóch wgłębników, kulki 1/16”, oraz stożka. Wyniki różnią się znacznie z powodu zastosowanych skal HRB dla kulki oraz HRC dla diamentowego stożka. Mniejsze odchylenie standardowe uzyskano dla skali HRB. Można stwierdzić, iż jest to metoda dokładniejsza.