MTR II	LABORATORIM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW	18.12.2011
	Próba udarności.

W czasie eksploatacji elementy maszyn podlegają bardzo często wpływom obciążeń dynamicznych, które charakteryzują się zmiennością wartości i kierunku działania. Ze zjawiskiem udaru mamy do czynienia w przypadku obciążeń dynamicznych objawiających się bardzo gwałtownymi zmianami. Zjawisko to wymaga określenia odrębnych własności wytrzymałościowych materiałów, aniżeli określonych za pomocą prób statycznych.Do określenia tych własności stosuje się próby udarowe, pozwalające zbadać odporność na uderzenie, skontrolować jakość obróbki cieplnej, stwierdzić skłonność materiału do przechodzenia w stan kruchości pod wpływem zwiększonej szybkości obciążenia. Stosowane są następujące próby udarowe:

- próba rozciągania,

- próba ściskania,

- próba skręcania,

- próba zginania.

Najczęściej stosuje się udarową próbę zginania, która może być wykonana na próbkach z karbem(próba udarności) lub bez karbu.

Próba udarności polega na złamaniu jednym uderzeniem noża młota wahadłowego próbki z karbem podpartej swobodnie obydwoma końcami na podporach młota i pomiarze pracy łamania, odpowiadającej energii zużytej na złamanie próbki.

Udarność KC wyrażona jest ilorazem pracy łamania do pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu

$$KC = \frac{K}{S_{o}}\lbrack\frac{J}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

gdzie:

K[J]- praca łamania próbki,

S_o [mm²] – pole przekroju poprzecznego w miejscu karbu zmierzone przed próbą.

Celem ćwiczenia jest:

• Wyznaczenie średniej wartości udarności dla przyjętego materiału próbki,

• Określenie skłonności badanego materiału do przejścia w stan kruchości pod wpływem obciążeń udarowych,

• Kontrola obróbki cieplnej i wykrycie wad materiałowych,

• Zapoznanie się z budową i obsługa urządzeń do badania udarności metali.

Próba typu ISO – Charpy V

Sposób pobierania próbek określa norma PN-75/H- 04308, wg której próki należy pobierać w sposób nie powodujący zgniotu ani zmian strukturalnych. W przypadku wycinania odcinków próbnych za pomocą palnika acetylenowego lub nożyc, brzegi gotowej próbki powinny być w takiej odległości od płaszczyzny cięcia, aby materiał próbki nie wykazywał zmian własności na skutek działania ciepła lub zgniotu. Do badań pobiera się co najmniej trzy próbki. Próbki powinny być całkowicie obrobione mechanicznie przez skrawanie. Próbki nie powinny mieć na powierzchni żadnych wad widocznych gołym okiem. Parametr chropowatości powierzchni Ra nie powinien przekraczać wartośći 1,25 µm.

Istotna jest dokładność wykonania próbek w podanych przez normę tolerancjach. Promień zaokrąglenia i głębokość karbu mają duży wpływ na udarność próbki.

Schemat budowy młota wahadłowego typu Charpy, gdzie: 1-korpus, 2-ramię wahadła, 3-próbka, 4-skala, 5-wskazówka, 6-hamulec, 7-zapadka

Ramię wahadła 2 zamocowane jest wahliwie na podstawie 1. Na obrotowej osi połączonej sztywno z wahadłem, znajduje się wskazówka 5, która z pewnym oporem może obracać się wokół osi. Do podstawy przymocowana jest nieruchomo podziałka 4, względem której może przesuwać się wskazówka. Odczyt pracy łamania odbywa się bezpośrednio z podziałki bez konieczności pomiarów kątów wychyleń i związanych z tym obliczeń, gdyz podziałka młota wyskalowana jest w jednostkach pracy. Zapadka 7 służy do utrzymywania młota w położeniu początkowym przed wykonaniem próby, a hamulec 6 z pasem blokującym zamocowanym do dźwigni służy donatychmiastowego zatrzymywania spadającego wahadła młota.

Rodzaje przełomów

Rozróżnia się trzy charakterystyczne rodzaje przełomów:

- plastyczny- gdy pęknięcie nastąpiło przy znacznych odkształceniach plastycznych, ma wygląd matowy i włóknisty;

- kruchy- gdy pęknięcie nastapiło bez widocznego okształcenia plastycznego, ma wygląd błyszczący i ziarnisty;

- z rozwarstwieniem- wskazujący na anizotropowość materiału spowodowaną przeróbką plastyczną, ma pasma zanieczyszczeń lub inne wady materiałowe, posiada nieregularną, zygzakowatą linię przełomu.

Opracowanie wyników

Próbka nr 28, materiał S355N, włókna poprzeczne

Udarność KC

$$KC = \frac{K}{S_{o}}\left\lbrack \frac{J}{\text{mm}^{2}} \right\rbrack$$

$$KC = \frac{51}{80}\left\lbrack \frac{J}{mm^{2}} \right\rbrack = 0,6375\left\lbrack \frac{J}{mm^{2}} \right\rbrack$$