Statyczna próba rozciągania.

Cel ćwiczenia.

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: PN - 91 / H - 04310 -próba

statyczna rozciągania metali, używanymi do tego celu próbkami, przyrządami i maszynami

wytrzymałościowymi oraz interpretacją i opracowaniem wyników prób.

W czasie ćwiczenia można przeprowadzić następujące próby:

a) próbę zwykłą rozciągania ( bez tensometru mechanicznego ) próbek okrągłych,

b) próbę ścisłą rozciągania ( z użyciem tensometru mechanicznego lub innego ) próbek okrągłych.

W próbie zwykłej rozciągania wyznacza się:

Rm - wytrzymałość na rozciąganie,

Re - wyrażną granicę plastyczności,

Ru - naprężenie rozrywające,

A - wydłużenie względne próbki po zerwaniu,

Z - przewężenie względne w miejscu rozerwania próbki.

Natomiast w próbie ścisłej oprócz R , R , A i Z wyznacza się dodatkowo:

Rx - naprężenie graniczne przy umownym wydłużeniu trwałym x ( granicę sprężystości ),

R0,2 - umowną granicę plastyczności

E - moduł sprężystości wzdłużnej ( moduł Younga ).

Wiadomości uzupełniające.

1.Próbki.

Do próby rozciągania używa się próbek obrabianych okrągłych i płaskich oraz próbek w postaci

odcinków materiału w stanie nieobrobionym. kształty próbek i ich wymiary dla materiałów

sprężysto - plastycznych ujęto w normie PN - 91 / H - 04310, Dla żeliwa szarego w normie PN

- 63 / H - 83108.

Próbki okrągłe ( rys. 1.1 ) zakończone mogą być chwytami ( główkami ) cylindrycznymi,

gwintowanymi lub dostosowanymi do chwytów pierścieniowych.

Oprócz próbek normalnych norma przewiduje jeszcze próbki specjalne do badań naukowych,

które podobnie jak probki z materiałów sprężysto - plastycznych mają odcinek Lo, na którym

bada sie wydłużenie.

2. Pojęcia podstawowe.

Przebieg próby rozciągania najlepiej charakteryzuje wykres maszynowy, wyrażający zależność

pomiędzy obciążeniami a towarzyszącymi im wydłużeniami. Wykres ten sporządza urządzenie

samopiszące maszyny w układzie współrzędnych obciążenie F - wydłużenie całkowite

Dl. przykłady wykresów rozciągania przedstawiono na rys.1.4.

Próbę rozciągania stali niskowęglowej charakteryzuje wykres przedstawiony na rys. 4a.

Początkowo powstające odkształcenia są proporcjonalne ( 0 - 1 ) i sprężyste ( 0 - 2 ). Wykres

przebiega w tej części stromo, gdyż odkształcenia sprężyste są niewielkie. W tym zakresie

obowiązuje praktycznie prawo Hooke'a. Dopiero przy zjawianiu się odkształceń plastycznych

bezwzględna wartość wydłużenia zaczyna rosnąć szybciej. Początkowo odkształcenia plastyczne

są nieznaczne (2 - 3), po czym następuje zaburzenie równowagi sił wewnętrznych i materiał

zaczyna płynąć (3 - 4).Próbka wydłuża się plastycznie na całej długości, przy czym obciążenie

nie wzrasta , a nawet maleje. Obserwując gładko szlifowaną powierzchnię próbki można

zauważyć, że z chwilą rozpoczęcia płynięcia materiału, tzn. przy obciążeniu Fe, w pewnym

miejscu pojawiają się charakterystyczne linie nachylone do osi próbki pod kątem 45o. Linie te,

zwane liniami Ludersa - Czernowa, rozszerzają sie następnie na całą długość pomiarową

próbki. są to ślady wzajemnych przesunięć części kryształów po płaszczyznach

krystalograficznych. Przy dalszym trwaniu próby płynięcie ustaje i następuje umocnienie

materiału. Odbywa się to przy dalszym wzroście siły obciążającej i znacznych wydłużeniach

trwałych (4 - 5). Po osiągnięciu przez siłę wartości Fm (5), na próbce zaczyna się tworzyć w

najsłabszym miejscu lokalne przewężenie czyli tzw. szyjka. krzywa rozciągania zaczyna opadać

po czym następuje zerwanie próbki (6).