ĆWICZENIE NR 1b

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA (ścisła)

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem przeprowadzenia próby statycznej rozciągania metali zgodnie z obowiązującymi normami:

-PN-71/H-04310- Próba statyczna rozciągania metali,

-PN-71/H-04314- Próba statyczna rozciągania rur metalowych,

-PN-72/H-04316- Próba statyczna rozciągania metali drutów,

używanymi do tego celu próbkami, przyrządami i maszynami wytrzymałościowymi oraz interpretacją i opracowaniem wyników prób.

W czasie ćwiczenia należy przeprowadzić następujące próby:

1. Próbę ścisłą rozciągania (z użyciem transametru mechanicznego lub innego) próbek okrągłych

Definicja wyznaczników:

- wyznaczenie wytrzymałości na rozciąganie:

$$R_{m} = \frac{F_{m}}{S_{o}}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ }\left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack\ \text{lub}\ \lbrack\text{MPa}\rbrack$$

R_m− wytrzymałość na rozciąganie

F_m− największa siła rozciągająca działająca na próbkę

S_o− pierwotny przekrój poprzeczny próbki

- wyznaczenie naprężenia rozrywającego:

$$R_{u} = \frac{F_{u}}{S_{u}}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ }\left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack\ \text{lub}\ \lbrack\text{MPa}\rbrack$$

R_u− naprężenie rozrywające

F_u− siła rozciągająca w chwili rozerwania próbki

S_o− najmniejszy przekrój próbki po rozerwaniu

- wyznaczenie wydłużenia względnego próbki po zerwaniu:

$$A = \ \frac{L_{u} - L_{o}}{L_{0}}*100\%$$

L_u- długość próbki w momencie pojawienia się szyjek

L_o- długość pomiarowa początkowa

-wyznaczenie przewężenia względnego w miejscu rozerwania próbki

$$Z = \ \frac{S_{o} - S_{u}}{S_{0}}*100\%$$

S_o- powierzchnia przekroju początkowego próbki

S_u- powierzchnia przekroju końcowego próbki

-wyznaczenie umownej granicy plastyczności

$$R_{0,2} = \frac{F_{0,2}}{S_{0}}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack\ lub\ \lbrack MPa\rbrack$$

F_0, 2−

S₀− pierwotny przekrój poprzeczny próbki

-wyznaczenie modułu sprężystości wzdłużonej (Moduł Younga)

$$E = \frac{\delta}{\varepsilon}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ }\left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack\ \text{lub}\ \lbrack\text{MPa}\rbrack$$

δ−przyrost naprężenia i odpowiadającego mu odkształcenia w zakresie 10/90% naprężenia będącego umowną granicą sprężystości

ε− przyrost naprężenia i odpowiadającego mu odkształcenia w zakresie 10/90% naprężenia będącego umowną granicą sprężystości

- wyznaczenie naprężenia granicznego przy umownym wydłużeniu trwałym

$$R_{x} = \frac{1}{S_{o}}\ \lbrack F_{1} + /F_{2} - F_{1}/\frac{t_{x} - t_{1}}{t_{2} - t_{1}}\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack\ lub\ \lbrack MPa\rbrack$$

$t_{x} = \frac{x\%}{100K} -$ilość działek tensometru odpowiadająca wydłużeniu x% długości pomiarowej

t₁ i t₂ –ilość działek- kolejne wskazania tensometru, z których pierwsze oznacza wielkość wydłużenia trwałego mniejszą od t_x, a drugie większą od t_x

F₁ i F₂−siły odpowiadające wskazaniom przyrządu t₁ i t₂

Obliczenia

Umowna granica plastyczności:

$$R_{0,2} = \frac{2000daN}{{78,5mm}^{2}} = \frac{20000N}{{78,5mm}^{2}}$$

R_0, 2 = 25, 48    [MPa]

Moduł Younga:

F₁ = 90%×2000daN = 1800daN

F₂ = 10%×2000daN = 200daN

$$E = \frac{\frac{F_{1}}{S_{o}} - \frac{F_{2}}{S_{o}}}{\frac{L_{1}}{L_{o}} - \frac{L_{2}}{L_{o}}}$$

$$E = \frac{\frac{1800daN}{{78,5mm}^{2}} - \frac{200daN}{{78,5mm}^{2}}}{\frac{0.09}{100mm} - \frac{0,045}{100mm}}$$

E = 2264, 45 [MPa]

Wykres

1. Protokół (str.5)

2. Wnioski

Na podstawie wykresu możemy zaobserwować, że materiał z jakiego był wykonany należy do grupy materiałów sprężysto-plastycznych gdyż po prostej określającej zakres stosowalności prawa Hooke`a następuje zakrzywienie wykresu co mówi nam, że w tym zakresie naprężeń powstają odkształcenia trwałe. Badana stal okazała się być bardzo sprężysta i krucha o czym świadczy jej bardzo małe odkształcenie podczas próby. Odkształcenia trwale powstały dopiero przy około daN z czego wynika, że materiał jest dość sprężysty aby użyć go do wytwarzania narzędzi do pracy na zimno. Przekrój próbki wykazał, że stal była hartowana i odpuszczana, a po zapoznaniu się z kartą charakterystyki dowiadujemy się dodatkowo że stal S253 jest to stal z dodatkiem chromu o dużej zawartości węgla, ulepszona cieplnie i cieplno-chemicznie, kuta i walcowana.

Zastosowane metody obarczone są dużym błędem który może wynikać z :

• niedokładności odczytu zastosowanego obciążenia

• klasy użytego tensometru

• zbyt małej ilości punktów

- nieprecyzyjnie wykonanymi wykresami