Rok akademicki: 2012/2013 Kierunek: MET	Temat ćwiczenia: Plastyczność i naprężenie uplastyczniające określane w teście skręcania	Data wykonania: 14.03.2013r.
Grupa: 3F	Krzysztof Wieczerzak Anna Tomczak	Ocena:

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było określenie naprężenia uplastyczniającego σ_p dla stali CP przy użyciu plastometru skrętnego typ PS-A/76, na którym wykonano test skręcania.

2. Przebieg ćwiczenia

Do wykonania eksperymentu wykorzystano próbkę ze stali CP (Complex Phase), charakteryzują się bardzo dobrą tłocznością oraz znajdującą zastosowanie na elementy karoserii samochodowych. Wymiary próbki przedstawiono na rysunku 1.

Rys 1. Próbka standardowa do badań plastometrycznych.

Przygotowaną wcześniej próbkę, umieszczono w piecu grzewczym i zamocowano
w uchwytach samocentrujących plastometru. Po nagrzaniu próbki do temperatury 950°C rozpoczęto proces odkształcania. Prędkość obrotowa wynosiła n_s=40 obr/min.

3. Obliczenia

Prędkość odkształcenia έ jest stała i zgodnie ze wzorem:

$\mathbf{e =}\frac{\mathbf{\pi}\mathbf{n}_{\mathbf{s}}\mathbf{R}}{\mathbf{30}\sqrt{\mathbf{3}}\mathbf{L}}$ ,

dla

n_s=40,

R=3mm,

L=50mm,

wynosi έ=0,145 [s^-1]

Intensywność odkształcenia ɛ_i jest obliczano zgodnie ze wzorem:

$\mathbf{\varepsilon}_{\mathbf{i}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2}\mathbf{\text{πRN}}}{\sqrt{\mathbf{3}}\mathbf{L}}$

Siłę P obliczono zgodnie ze wzorem:

P = 6, 25•wzm_P•wych_P [N]

wzm_P=2

Moment skręcający M_s obliczono zgodnie ze wzorem:

M_s=0,172•wzm_M•wych_M [Nm]

wzm_M=1

Naprężenie uplastyczniające obliczono zgodnie ze wzorem:

$\mathbf{\sigma}_{\mathbf{p}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{9\pi}}\mathbf{\bullet}\sqrt{\mathbf{F}_{\mathbf{p}}^{\mathbf{2}}\mathbf{+ 75}\mathbf{\bullet}\mathbf{\ }\mathbf{10}^{\mathbf{4}}\mathbf{\bullet}\mathbf{M}_{\mathbf{s}}^{\mathbf{2}}}$ [MPa]

Poszczególne wielkości dla N=1 (pierwsze skręcenie próbki) wynoszą:

$$\varepsilon_{i} = \frac{2 \bullet \pi \bullet 3 \bullet 1}{\sqrt{3} \bullet 50} = 0,218$$

P = 6, 25 • 2 • 2 = 25 [N]

M_s = 0, 172 • 1 • 20 = 3, 44 [Nm]

$\sigma_{p} = \frac{1}{9\pi} \bullet \sqrt{25^{2} + 75 \bullet \ 10^{4} \bullet {3.44}^{2}} = 105,37$ [MPa]

Dla N=2,3,4,5,6 wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarów oraz obliczenia.

N	ɛi	Moment	Siła	σ [MPa]
		mm	Nm	mm
1	0,218	20	3,44	-2
2	0,435	23,5	4,042	-1,8
3	0,653	24,5	4,214	0
4	0,871	24,5	4,214	1,5
5	1.088	24	4,128	2,5
Nz=6	1.306	23	3,956	3

Rys. 2. Krzywa skręcania dla próbki wykonanej ze stali CP w układzie σ_p=f(ɛ_i).

4. Wnioski

Prędkość odkształcenia jest stała i wynosi 0,145 [s^-1]. Na podstawie analizy krzywej zaprezentowanej na rysunku 2, można stwierdzić, że dla omawianego materiału odkształcanego przy temperaturze 950°C z ww. prędkością odkształcenia, dominującym procesem zachodzącym obok umocnienia jest zdrowienie dynamiczne. Wartość naprężenia uplastyczniającego σ_p w funkcji odkształcenia zastępczego ɛ_i zmienia się w stosunkowo wąskim zakresie. Dla odkształcenia zastępczego ɛ_i=0,218, wynosi 105,369 MPa. Wartość maksymalną σ_p=129,074, przyjmuje dla ɛ_i=0,871. Spadek σ_p wraz ze zwiększaniem intensywności odkształcenia jest związany najprawdopodobniej z osłabieniem struktury materiału, np. poprzez pojawienie się pęknięć i/lub propagację już istniejących. Po 6 skręceniu przy ɛ_i=1,306 (odkształcenie graniczne) nastąpił złom próbki. Po wyjęciu próbki
z plastometru okazało się, że próbka uległa zniszczeniu poza bazą pomiarową, przez co uzyskane wyniki badań nie są miarodajne. Przyczyną takiego zniszczenia, mogło być występowanie karbów, powstałych na etapie przygotowywania próbki.