Statyczna próba rozciągania metali

Nazwisko i imię: Miszczyk Łukasz

Grupa: 11T3 Zespół: 2

Data wykonania: 02. 10. 2014

Prawidłowo opracowane sprawozdanie powinno zawierać wykonane wszystkie zadania

OPIS STANOWISKA BADAWCZEGO

Typ maszyny wytrzymałościowej: EU20

Rodzaj wymuszenia siły obciążającej: hydrauliczna

Zakres pomiarowy siły: 0-20kN

Sposób rejestracji próby: rejestracja komputerowa

MATERIAŁ DO BADAŃ

Rodzaj próbek: walcowe , krotność próbek n = 5

Materiał(y): 1. C45

2. S235JR

3. 0H18N9T

d_o= 5,0

L_o=25,0

b_o=      

g_o=      

L_o=      

Zadanie 1.. Wpisać do tabeli 1 odpowiednie wymiary(L₀ i d₀ lub g₀ i b₀) próbek przeznaczonych do przeprowadzenia statycznej próby rozciągania. Podać gatunek oraz stan technologiczny badanych materiałów.

Zadanie 2. Na podstawie przeprowadzonej w Laboratorium statycznej próby rozciągania do momentu utraty spójności materiału, dla każdej z próbek, na podstawie odczytu z czujnika zegarowego maszyny wytrzymałościowej lub zarejestrowanego wykresu, wyznaczyć największą siłę rozciągającą - F_m, siłę odpowiadającą wyraźnej granicy plastyczności (o ile wystąpi) - F_e, oraz siłę zerwania próbki- F_u. Zmierzyć rozerwane(L_u i d_u) próbki. Wszystkie wyniki wpisać do tabeli 1.

Zadanie 3. Wykorzystując zapisane w tabeli 1 wyniki pomiarów oraz wykresy rozciągania próbek wykonać stosowne obliczenia i wyznaczyć wielkości określające własności mechaniczne badanych materiałów: R_e, lub R_p02, oraz R_m, R_u, A₅, Z. Wszystkie wyniki wpisać do tabeli 1.

Tabela 1.

Wyniki pomiarów próbek oraz podstawowych wielkości wyznaczonych w statycznej próby rozciągania:

Nr próbki	Materiał Stan		go^1)	Lo		gu	Lu	So	Su	A5	Z		FeH	Fm	Fu	^2)	Rm ^2)	Ru ^2)
		[mm]	[mm^2]	[%]	[kN]	[N/mm^2]
P1	C45 /materiał rozciągany na zajęciach/	5		25	3,2		31,8	19,6	8	27	59	8,6	8,8	12,3	10	440	630	1250
P2	0H18N9T; Stan: Dostawa /materiał z zadanego pliku/		go^1)	Lo		gu	Lu	So	Su	A5	Z		FeH	Fm	Fu	^2)	Rm ^2)	Ru ^2)
		5,1		25	2,9		33,3	20,4	6,6	33,2	67,6	95		14,2	13		700	1970
P3	S235JR		go^1)	Lo		gu	Lu	So	Su	A5	Z		FeH	Fm	Fu	^2)	Rm ^2)	Ru ^2)
		5		25	3,6		28,5	19,6	10,2	14	48	12,65		13,7		645	700

¹⁾ dotyczy próbek płaskich

²⁾ wynik zaokrąglić do całości

Zadanie 4. Na podstawie wykresu rozciągania w układzie współrzędnych F = f(ΔL) oraz podanych wymiarów początkowych i średnicy po rozerwaniu próbki dla materiału z pliku nr 1:

1. Wyznaczyć wartości sił i wydłużenia i obliczyć podstawowe właściwości mechaniczne: R_e, lub R_p02, oraz R_m, R_u, A₅, Z. Nazwę i stan technologiczny materiału oraz otrzymane wyniki wpisać do tabeli 1,

2. Określić zakres obowiązywania prawa Hooke’a (wynik wpisać do tabeli 3).

3. Wyznaczyć wartość modułu Younga dla przyjętego w zakresie sprężystym przyrostu naprężenia i odpowiadającego mu przyrostu odkształceni : $E = \frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon} = \frac{L_{0}(F_{2} - F_{1})}{S_{0}(L_{2} - L_{1})}\left\lbrack \frac{N}{\text{mm}^{2}} \right\rbrack$, gdzie (L₁; F₁) i (L₂;F₂), to współrzędne punktów odpowiadających początkowi i końcowi wybranego zakresu liniowego na wykresie rozciągania
   Wynik obliczeń: E = 57612 [N/mm²] (wynik wpisać do tabeli 4 i wykorzystać w zadaniu 7).

4. Odszukać katalogową wartość modułu Younga – E [N/mm²]. Podać przykłady materiałów konstrukcyjnych charakteryzujących się wartościami modułu Younga różniącymi się od modułu Younga stali konstrukcyjnej: E_s = 2,1*10⁵ [N/mm²]. Wyniki obliczeń oraz wybrane przykłady wpisać do tabeli 2.

Tabela 2.

Przykłady materiałów konstrukcyjnych
Materiał E > Es
węglik tytanu
węglik krzemu
wolfarm

Zadanie 5. Napisać zależność opisującą prawo Hooke’a. Na podstawie wykresów wykonanych podczas próby rozciągania lub komputerowej bazy danych oszacować dla każdej próbek zakres obciążenia, dla którego obowiązuje to prawo.

Prawo Hooke’a:

Wpisz słowną definicję: Jest to prawo określające zależność odkształcenia od naprężenia. Odkształcenie ciała pod wpływem działającej na nie siły jest wprost proporcjonalne do tej siły. Współczynnik między siłą a odkształceniem jest często nazywany współczynnikiem (modułem) sprężystości.

oraz symboliczną: σ=Ε∗ε

Gdzie: σ - naprężenie rozciągające,

E - moduł Younga,

ε - odkształcenie względne
Tabela 3.

Nr Próbki (zgodnie z tabelą 1)	Zakres obowiązywania prawa Hooke’a [kN]
P1
P2	0-10
P3

Zadanie 6 Wymienić wielkości odpowiadające zaznaczonym punktom na wykresie krzywych rozciągania dla materiałów z wyraźną granicą plastyczności i bez wyraźnej granicy plastyczności z rysunku 1. W odpowiednich prostokątach wpisać ich definicje wyrażone za pomocą odpowiednich wzorów stosując dla dzielenia znak ”/” (np. a=b/c).

7.Ru=Fu/Su

6.Rm=Fm/S0

5. Rp0,2=F0,2/S0

/opis kolejnych punktów na wykresie/

1. Granica proporcjonalności

4.4.Reh=Feh/S0

2.Granica sprężystości

3.Rel=Fel/S0

3.Dolna granica plastyczności

4.Górna granica plastyczności

2.Rs=F0,05/S0

5.Umowna granica plastyczności

1.Rh=Fu/S0

6.Wytrzywałość na rozciąganie

7. Naprężenie zrywające

Rys. 1. Przykładowe krzywe rozciągania

Zadanie 7. Tensometryczny czujnik wydłużenia wykazał odkształcenie sprężyste ε = 0,5‰ rozciąganego pręta wykonanego z materiału 0H18N9T z pliku nr 1

Obliczyć, z jakim naprężeniem pręt był rozciągany. Przyjąć tablicową wartość modułu Younga dla tego materiału lub wyznaczoną w zadaniu 4c. Wynik zapisać w poniższej tabeli.

Odpowiedź: Tabela 4

Materiał	ε	E [N/mm^2]	σ [ N/mm^2]
0H18N9T /materiał z zadanego pliku/	0,5‰	57612	28806

Zadanie 8. Jaka będzie długość l, swobodnie zawieszonego pręta, który nie zerwie się jeszcze pod własnym ciężarem? Gęstość pręta wynosi ρ, a wytrzymałość na rozciąganie R_m. Obliczenia wykonać dla ołowiu oraz materiału z pliku nr 1.

Przyjąć wartość R_m wyznaczoną dla tego materiału w zadaniu 4a. Wynik podać w poniższej tabeli

Odpowiedź: Tabela 5

Materiał	ρ[kg/m^3]	Rm[N/mm^2]	l[m]
Ołów	11300	20	180
0H18N9T /materiał z zadanego pliku/	7900 /odszukać w katalogach/	700 /wartość obliczona na podstawie wykresu w zadaniu 4a/	8860

Pomiar twardości i próba udarności

Temat 1. Pomiar twardości metodą Brinella

Zadanie 1. Dla materiału przeznaczonego do badań określ warunki pomiaru

− materiał: .C45;

− średnica kulki D = 2,5 [mm]

− siła wywierana przez kulkę F = 188 [kG] = 1835 [N]

− czas trwania nacisku t = 15 s

Zadanie 2. Wykonaj pomiar twardości metodą Brinella, a następnie zmierz w dwóch prostopadłych kierunkach średnicę odcisku d_x i d_y, oblicz ich średnią arytmetyczną d i wpisz wyniki do tabeli 1.

Tabela nr 1. Wyniki pomiarów odcisku wgłębnika przy metodzie Brinella.

Lp.			dśrednie	Uwagi
	[mm]	[mm]	[mm]
1	1,05	1,05	1,05
2
3

Zadanie 3. Sprawdź prawidłowość doboru średnicy kulki i i jej nacisku dla badanego materiału z nierówności

[mm]

0,65 ≤ 1,05 ≤ 1,5

      ≤       ≤      

Jeżeli nierówność ta nie jest spełniona, skoryguj warunki przeprowadzenia pomiaru, powtórz pomiary i wpisz wynik w tab. 1, wpisując w rubryce „Uwagi” wprowadzone zmiany.

Zadanie 4. Podaj w prawidłowej formie ostateczny wynik pomiaru twardości metodą Brinella:

207/HB2,5/187,5/15

Temat 2. Pomiar twardości metodą Vickersa

Zadanie 5. Dla materiału przeznaczonego do badań określ trzy wartości nacisku wgłębnika i wpisz je w tabeli 2.

materiał: C45

Zadanie 6. Wykonaj pomiar twardości metodą Vickersa, a następnie zmierz przekątne odcisków d_x i d_y uzyskanych dla każdej siły, oblicz ich średnią arytmetyczną d.

Tabela nr 2. Wyniki pomiarów odcisku wgłębnika przy metodzie Vickersa.

Lp.	F			dśrednie
	[kG]	[N]	[mm]	[mm]
1	60	588	0,74	0,74
2
3

Zadanie 7. Oblicz twardość Vickersa ze wzoru:

przyjmując współczynnik k = 0,1891dla F [N] lub k = 1,854 dla F[kG] i podaj w prawidłowej formie ostateczny wyniki obliczeń:

1. 203HV60/15

2.      

3.      

Temat 3. Pomiar twardości metodą Rockwella

Zadanie 8. Dobierz na podstawie normy wgłębnik i obciążenie całkowite odpowiadające skali HRC, przeprowadź pomiar twardości i zweryfikuj prawidłowość dobrania skali do badanego materiału. W razie potrzeby zmień skalę i powtórz pomiar na innej skali wykonując analogiczne czynności, jak przy pomiarze na skali HRC. Wynik zapisz w tabeli nr 3.

materiał: C45

Tabela nr 3. Wyniki pomiarów twardości metodą Rockwella.

Skala	Wgłębnik	F [N]	HRmin	HRmax	HR
HRC	stożek diamentowy	1471	20	70	28 HRC

Temat 4. Pomiar udarności

Zadanie 9. Przeprowadź pomiar udarności przy pomocy młota Charpy’ego, a następnie oblicz KCU [J/cm²] z wzoru:

KC.. [J/cm²] = 12,26 ∙ W [kgm] lub

KC.. [J/cm²] =  W [J] /0,8[cm²]

gdzie: W – praca łamania próbki

Materiał badany: C45

K =       []  KC =       [J/cm²]

Uwagi do sprawozdania:

(tutaj student może podać dodatkowe wyjaśnienia dotyczące wykonanego sprawozdania, istotne z jego punktu widzenia i mogące mieć wpływ na ocenę)

Author: :Krzysztof Zarębski Last saved by: KaZar Total editing time: 10 Revision number: 2