Statystyczna próba wytrzymałości na rozciąganie.
Cel ćwiczenia: Poznanie własności mechanicznych metali podczas próby rozciągania oraz zapoznanie się z maszyn wytrzymałościowych.
Część teoretyczna:
Badania własności mechanicznych
Określanie własności mechanicznych wykonywane jest w dwóch podstawowych badaniach, statycznej próbie rozciągania (lub ściskania) i pomiarze twardości.
Statyczna próba rozciągania (ściskania) realizowana jest na dwóch maszynach wytrzymałościowych o maksymalnych obciążeniach 100 i 600 kN. Pozwala ona na wyznaczenie zarówno podstawowych parametrów wytrzymałościowych materiału takich jak granica wytrzymałości na rozciąganie Rm, granica plastyczności Rp i wydłużenie A, jak i bardziej zaawansowanych jak np. granica sprężystości czy moduł Younga. W zakresie do 100kN badania mogą być prowadzone w zakresie temperatur od -150 do 1200°C
Realizowane na dwóch twardościomierzach i mikrotwardosciomierzu pomiary twardości pozwalają na wyznaczanie twardości następującymi metodami:
Vickers (0,01-100 kG)
Brinell (HBW 1/2.5 kG -HBW250 kG)
Rockwell (60, 100,150 kG) oraz Superficial Rockwell (15, 30,45 kG)
Knoop (1 kG)
Ponadto wykonujemy badania odporności na pękanie (KIC), odporności na rozrywanie (Test Khana) i określania stopnia anizotropii w próbie miseczkowania.
Charakterystyka i zadania próby rozciągania.
Statyczna próba rozciągania jest podstawową próbą badań własności mechanicznych metali. Sposób wyznaczania wszystkich własności wytrzymałościowych i plastycznych za pomocą rozciągania ujęty jest normą PN-80/H 04310. Próba taka realizuje najprostszy stan naprężeń, jaki powstaje przy prostym rozciąganiu.
Badanie wytrzymałościowe w trakcie tej próby polega na osiowym rozciąganiu próbki odpowiednio ukształtowanej na maszynie wytrzymałościowej zwanej zrywarką. Podłączony siłomierz wskazuje siłę panującą w każdej chwili w próbce, inne zaś urządzenie (np. czujnik, tensometr) umożliwia odczytanie całkowitego wydłużenia próbki. W czasie trwania próby rejestrujemy siły panujące w próbce i odpowiadające im wydłużenia całkowite próbki. Wartości te, przeniesione na układ współrzędnych, w których na osi pionowej odkładamy siłę F, a na osi poziomej wydłużenie Dl, dają tzw. wykres rozciągania. W większości maszyn wykres ten jest rysowany samoczynnie przez odpowiednie urządzenie samopiszące.
Maszyna wytrzymałościowa – jest to przyrząd służący do badania wytrzymałości materiałów. Próbka materiału poddawana jest naprężeniom prowadzącym do jej odkształcenia; mierzone są przy tym wartości sił i odkształceń.
Podział:
Ze względu na rodzaj testowanych odkształceń
zrywarki – do sił rozciągających – służą do zrywania np. próbek stalowych, nici itd.
prasy – do sił ściskających – służą do ściskania np. próbek betonowych,
maszyny uniwersalne – do sił ściskających i rozciągających.
Maszyny wytrzymałościowe do sił ściskających po przezbrojeniu mogą być wykorzystywane do badania wytrzymałości na zginanie.
Ze względu na sposób przeprowadzenia testu
Maszyny wytrzymałościowe do prób statycznych – wzrost naprężeń następuje powoli w czasie; zakłada się, że zależność odkształcenia od przyłożonej siły jest stała w czasie
Maszyny wytrzymałościowe do prób dynamicznych – różnią się od statycznych krótkotrwałym działaniem przykładanej siły. W odróżnieniu od prób statycznych, dynamiczne badanie wytrzymałości wymaga rejestracji nie tylko wartości przykładanej siły, ale również czasu trwania udaru; badane materiały, takie jak kompozyty, polimery, zmieniają swoje własności fizyczne w trakcie udaru, przez co ich wytrzymałość zależy istotnie nie tylko od wartości przyłożonej siły, ale również od czasu jej działania.