ZSEEiM	KLASA: Nr: Grupa:
Data	Próba wytrzymałości materiału na rozrywanie.	Nr ćwiczenia
Ocena

1. Cel ćwiczenia

Wstępne określenie gatunku materiału przez przeprowadzenie próby wytrzymałościowej na rozrywanie.

2. Statyczna próba rozciągania

Podstawowa metoda badań wytrzymałościowych dla metalowych materiałów konstrukcyjnych. W statycznej próbie rozciągania rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką. W czasie próby rejestruje się zależność przyrostu długości próbki od wielkości siły rozciągającej oraz rejestruje się granicę sprężystości, przewężenie próbki i siłę zrywającą próbkę.

3. Wykres naprężenie- odkształcenie

Początkowo wzrost naprężenia powoduje liniowy wzrost odkształcenia. W zakresie tym obowiązuje prawo Hooke'a. Po osiągnięciu naprężenia R_sp, zwanego granicą sprężystości materiał przechodzi w stan plastyczności, a odkształcenie staje się nieodwracalne. Przekroczenie granicy sprężystości, zauważalne w okresie chwilowego braku przyrostu naprężenia, powoduje przejście materiału w stan plastyczny. Dalsze zwiększanie naprężenia powoduje nieliniowy wzrost odkształcenia, aż do momentu wystąpienia zauważalnego, lokalnego przewężenia zwanego szyjką. Naprężenie, w którym pojawia się szyjka, zwane jest wytrzymałością na rozciąganie R_m. Dalsze rozciąganie próbki powoduje jej zerwanie przy naprężeniu rozrywającym R_u.

4. Zrywarka

Maszyna służąca do badania wytrzymałości materiałów na rozciąganie. Zrywarka pozwala na rejestrowanie zależności pomiędzy przyrostem długości rozciąganej próbki, a wytworzoną siłą. Zrywarki mogą służyć do badania statycznej wytrzymałości na zrywanie, a także do badania wytrzymałości dynamicznej, związanej z krótkotrwałymi udarami działającymi na rozciągany element. Testy dynamiczne na zrywarce są podstawową metodą badania i certyfikacji lin dynamicznych używanych we wspinaczce.

Na rysunku przestawiono maszynę hydrauliczną do badań wytrzymałościowych. Składa się ona z trzech zespołów głównych: A - maszyna badawcza, B - szafa pomiarowa i sterownicza, C - agregat hydrauliczny. Te zespoły połączone są między sobą przewodami hydraulicznymi i elektrycznymi. W maszynie badawczej (A) wyróżniamy: korpus maszyny (1), siłownik (2), przetwornik siły (3), oraz urządzenia mocujące (4). W agregacie (C) przygotowany jest strumień oleju o stałym ciśnieniu i, w zależności od potrzeby, o zmiennej ilości. Ten ciśnieniowy strumień oleju dochodzi do wejścia serwozaworu przymocowanego kołnierzem do siłownika (2). Zawór ten przetwarza zadane z szafy sterowniczej (B) sygnały elektryczne (wartości rzeczywiste drogi i siły) na równoważne hydrauliczne wartości, umożliwiające dwukierunkowe zasilanie siłownika. Dwukierunkowość zasilania w zależności od potrzeby, wywołuje rozciąganie bądź ściskanie badanej próbki. System pracuje w zamkniętym obwodzie regulacji.

5. Próbka

Próbki do badań
    Kształt i wymiary próbek zależą od kształtu i wymiarów wyrobów metalowych, których własności mają być określone. Próbkę zwykle wykonuje się z wyrobu lub półwyrobu przez obróbkę mechaniczną lub prasowanie czy też odlewanie. Wyroby o niezmiennym przekroju poprzecznym (profile, pręty, druty itp.) jak i odlane próbki (np. z żeliwa i metali nieżelaznych) mogą być badane bez obróbki mechanicznej. przekrój poprzeczny próbki powinien być okrągły, kwadratowy, prostokątny lub pierścieniowy, a w szczególnych wypadkach może mieć inny kształt. Próbki, dla których początkowa długość pomiarowa jest związana z początkową powierzchnią przekroju i obliczona na podstawie równania L_o=k, określa jako proporcjonalne. Przyjęto, że międzynarodowa wartość k wynosi 5,65. Jeżeli początkowa długość pomiarowa przy współczynniku k= 5,65 jest mniejsza niż 20 mm, to należy zastosować większy współczynnik (zaleca się 11,3) lub próbki nieproporcjonalne. Stosując próbki nieproporcjonalne, ich początkową długość pomiarową (Lo) wybiera się niezależnie od początkowej powierzchni przekroju poprzecznego (So).

Próbki obrabiane mechanicznie
    Jeżeli przekroje poprzeczne próbek obrobionych mechanicznie zmieniają się, powinny one mieć łagodne przejścia między długością roboczą a główkami. Wielkość promienia przejścia jest ważna, dlatego też zaleca się ustalenie go w warunkach wykonania próbki. Kształt próbek może być dowolny, odpowiednio przystosowany do uchwytów maszyny wytrzymałościowej. Długość robocza (Lc), a w próbkach rozciąganych bez strefy przejścia, długość pomiędzy uchwytami powinna być zawsze większa od początkowej długości pomiarowej (Lo).

Próbki nie obrobione mechanicznie
    Jeżeli próbkę stanowi odcinek wyrobu nie obrobiony mechanicznie lub nie obrobiony odcinek w kształcie pręta, to długość próbki między uchwytami maszyny powinna być tak duża, aby wszystkie znaki pomiarowe mogły być naniesione w dostatecznie dużym odstępie od uchwytów. Próbki odlane powinny mieć łagodne przejście między główkami a długością roboczą. Wymiary tego przejścia są bardzo ważne. Zalecane jest, aby były one ustalone w normie wyrobu. Kształt główek próbki może być dowolny, odpowiednio przystosowany do uchwytów maszyny wytrzymałościowej. Długość robocza (Lc) powinna być zawsze większa od początkowej długości pomiarowej. 

6. Wielkości podstawowe

Wielkości wyznaczające wymiary próbek jak również określające własności plastyczne i mechaniczne materiału zostały określone i zdefiniowane w normie PN-80/H-04310

Bezwzględne wydłużenie próbki po rozerwaniu

(∆L[mm]) -∆L= Lu -Lo [mm]

Długość pomiarowa początkowa

(Lo[mm]) –długość odcinka na roboczej części próbki na której określa się wydłużenie.

Długość próbki

(Lt[mm]) – całkowita długość próbki

Długość pomiarowa końcowa

(Lu[mm]) – długość pomiarowa próbki po zerwaniu

Największa siła

(Fm [N]) –największa siła rozciągająca działająca na próbkę

Naprężenie rozrywające

(Ru [Mpa]) –naprężenie odpowiadające działaniu siły Fu Ru= Fu/SU [mpA]

Naprężenie rozciągające

(R [Mpa]) –naprężenie wyrażone stosunkiem siły F do przekroju początkowego próbki So

Powierzchnia przekroju początkowego próbki

(So mm²) –powierzchnia przekroju poprzecznego próbki na długości pomiarowej mierzona przed rozerwaniem

Powierzchnia przekroju końcowego

(Su mm²) - powierzchnia przekroju poprzecznego próbki w miejscu rozerwania

Podatność maszyny

(K [mm/N]) –stosunek zmiany odległości między uchwytami maszyny wytrzymałościowej do zmiany obciążającej

Powiększenie skali wydłużeń

() –stosunek l odczytanego na wykresie do rzeczywistego l próbki.

Siła odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności

(Fe [N]) –siła przy której występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki :dla określonych materiałów rozróżnia się siłę F_eH odpowiadającą górnej granicy plastyczności oraz siłę odpowiadającą dolnej granicy plastyczność

Siła rozerwania

(Fu [N]) –siła rozciągająca w chwili rozerwania próbki

Siła rozciągająca

(F [N]) –siła działająca na próbkę w określonej chwili badania

Średnica początkowa próbki

(do[mm]) –średnica próbki na jej długości roboczej mierzona przed rozerwaniem

Średnica końcowa próbki

(du[mm]) –średnica najmniejszego przekroju próbki w miejscu rozerwania.

Średnica próbki do wyznaczania wydłużenia równomiernego

(dr[mm]) –średnica próbki po rozerwaniu mierzona na dłuższej części próbki w połowie odległości od miejsca jej rozerwania do końca długości pomiarowej

Współczynnik sprężystości wzdłużnej

(E [Mpa]) –stosunek naprężenia R do odpowiadającego mu wydłużenia względnego Ap w zakresie w którym krzywa rozciąganie jest linią prostą

Wytrzymałość na rozciąganie

(Rm [Mpa]) – naprężenie odpowiadające działaniu siły Fm Rm=Fm/So

Względne wydłużenie próbki proporcjonalnej po rozerwaniu

(Ap [%]) - Ap= ΔL/Lo *100 [%]

gdzie p- wskaźnik wielokrotności średnicy do lub wielokrotności 1.13 √So

Względne wydłużenie równomierne próbki okrągłej

(Ar [%]) –Ar=do²-dr² / dr² *100 [%]

Względne przewężenie próbki

(Z [%]) - Względne przewężenie próbki okrągłej Z= do²- du² / do² *100

Względne przewężenie próbki płaskiej Z= So - Su / So *100 [%]

Wyraźna granica plastyczności

(Re [Mpa]) –naprężenia odpowiadające działaniu siły Fe Re=Fe/So [Mpa]

Rozróżnia się górną granicę plastyczności R_eH w której naprężenie odpowiada pierwszemu szczytowi obciążenia , zarejestrowanemu przy badaniu materiału oraz granicę plastyczności R_eL odpowiadającą najmniejszej wielkości naprężenia przy wyraźnym wzroście wydłużenia w przypadku gdy występuje więcej niż jedno minimum pierwszego z nich nie bierze się pod uwagę

Umowna granica sprężystości

(R_0,05 [Mpa]) –naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej wywołującej w próbce umowne wydłużenie trwałe x wynoszące 0,05% długości pomiarowej Le; w technicznie uzasadnionych przypadkach dopuszcza się określenie granicy sprężystości przy wydłużeniach trwałych mniejszych niż 0,05% R_0,05=F_0,05 /So [Mpa]

Umowna granica plastyczności

(R_0,2 [MPa]) –naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej wywołującej w próbce umowne wydłużenie trwałe x wynoszące 0,2% długości pomiarowej Le; w technicznie uzasadnionych przypadkach dopuszcza się określenie granicy plastyczności przy innych wydłużeniach trwałych w granicach 0,05-0,5% R_0,2=F_0,2 /So [Mpa]

7. Źródła

http://www.labmat.pw.plock.pl/wytrz/rozc.htm

http://pl.wikipedia.org/wiki/Statyczna_próba_rozciągania

http://www.e-spawalnik.pl/?proba-rozciagania,162