Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
w Olsztynie
Wydział Nauk Technicznych
Studia stacjonarne
Mechatronika, rok II
Laboratorium Wytrzymałości Materiałów
Temat: Próba udarności
Wykonał
2012/2013
Próbka – Stal S235JR
Rozciąganie udarnościowe
| Próbka | Praca | Własności |
|---|---|---|
| Nr. próbki | Gatunek próbki oraz obróbka cieplna | Wymiary |
| Przed próbą | ||
| d0 | ||
| mm | ||
| 1 | S235JR | 5 |
Próbka – Aluminium U (powstał złom rozdzielny)
Zginanie udarnościowe
| Próbka | Praca | Udarność | Własności plastyczne |
|---|---|---|---|
| Nr. próbki | Gatunek próbki oraz obróbka cieplna | Wymiary | |
| Przed próbą | Po próbie | ||
| b0 | h0 | ||
| mm | mm | ||
| 1 | Aluminium U | 10 | 8 |
Obliczenia
Rozciąganie udarnościowe
lu = lu − l0 = 66mm − 50mm = 16mm
$$P_{\text{mu}} = \frac{L}{l_{u}} = \frac{145,04Nm}{16mm} = \frac{145,04N*m}{0,0016m} = 9065N$$
$$\sigma_{\text{mu}} = \frac{P_{\text{mu}}}{A_{0}} = \frac{9065N}{19,625\text{mm}^{2}} = 461,9MPa$$
$$A_{u} = \frac{{l}_{u}}{l_{0}}*100\% = \frac{16mm}{50mm}*100\% = 0,32*100\% = 32\%$$
$$Z_{u} = {1 - \left( \frac{d_{u}}{d_{0}} \right)}^{2} = 1 - \left( \frac{2,9mm}{5mm} \right)^{2} = 1 - {0,58}^{2} = 1 - 0,3364 = 0,6636 = 66,36\%$$
Zginanie udarnościowe
$$K = \frac{L_{u}}{A_{0}} = \frac{31,37Nm}{80\text{mm}^{2}} = \frac{31,37Nm}{0,8\text{cm}^{2}} = 39,21\frac{\text{Nm}}{\text{cm}^{2}}$$
$$b = \frac{b_{2} - b_{1}}{2} = \frac{11mm - 9mm}{2} = 1mm$$
b1 = b0 − b1 = 10mm − 9mm = 1mm
Porównując wyniki (nawet dla różnych wielkości próbek stalowej i aluminiowej i innych rodzajów prób) można zauważyć, że stal jest o wiele odporniejsza na uderzenia (udary) niż aluminium. Jest to wynikiem różnych wytrzymałości na rozciąganie tych materiałów oraz różnych struktur wewnętrznych. W próbie zginania udarnościowego aluminium miało złom rozdzielny – to skutek właściwości mechanicznych aluminium. Jest ono plastyczne i ciągliwe, a na udary reaguje kruszeniem się oraz łamaniem.
Stal z kolei charakteryzuje się mniejszą plastycznością, lecz ze względu na jej właściwości oraz obróbkę cieplną jest bardziej odporna na udary. Stal po zerwaniu ma złom poślizgowy, a ze względu na większą wytrzymałość na rozciąganie praca potrzebna do zerwania próbki jest bardzo duża.
Generalnie na elementy narażone na uderzenia powinno się używać elementów stalowych po obróbce termicznej, która to znacznie wpływa na charakterystykę materiału oraz zachowanie się stali w przypadku pracy.