TECHNIKI OBRÓBKI BEZUBYTKOWEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia:

Wyznaczanie krzywej umocnienia

WIMiR gr.3

1. Damian Dominika

2. Bachara Przemysław

3. Dolipska Katarzyna

Celem ćwiczenia jest wyznaczanie krzywej umocnienia w statycznej próbie rozciągania.

Do wykonania ćwiczenia użyto trzech płytek. Wymiary próbek podane są w tabelce poniżej i zgodne są z normą PN-71/H-04310.

Próbka	Długość [mm]	Szerokość [mm]
1.	h0=5	b0=30
2.	hI=3,5	bI=24,8
3.	hII=2,1	bII=25

Tabela 1. Wymiary próbek

Do wykonania doświadczenia polegającego na rozciąganiu zastosowano zrywarkę z hydraulicznym układem napędowym. Każdą z próbek mocowano w specjalnych szczękach i poddawano procesowi rozciągania. W trakcie wykonywania ćwiczenia próbka ulegała wydłużeniu, a po przekroczeniu doraźnej granicy wytrzymałości R_m zerwaniu. Maszyna za pomocą, której wykonywaliśmy ćwiczenie sporządzała wykres siły obciążeniowej w funkcji wydłużenia.

Po zerwaniu próbki zostały ponownie zmierzone i określiliśmy wartość odkształceń równomiernych. Aby to wykonać należało uwzględnić odcinki bazy pomiarowej odkształcone równomiernie (pominąć odcinki objęte szyjką).

1.Obliczenia

Odkształcenia próbek

Gdzie:

l₀ - długość n odcinków nie odkształconej bazy pomiarowej

l₁ - długość n odcinków równomiernie odkształconej bazy pomiarowej.

_r1=ln(75,5 / 70)= 0,0756

_r2=ln(71 / 70)=0,0142

_r3=ln(80,5 / 80)=0,0062

Dla tych punktów liczymy R_m korzystając ze wzoru R_m=P_i/A₀ , gdzie A₀ to początkowy przekrój próbki.

R_m1=36200/150=241 [MPa]

R_m2=22400/86,8=258 [MPa]

R_m3=15300/52,5=291 [MPa]

Na podstawie tych 3 argumentów (_r1,_r2,_r3) i ich wartości (R_m1, R_m2, R_m3) oraz odczytując z wykresu wartość pl₀ tworzymy wykres krzywej umocnienia.

Gdzie pl₀ - to zmierzona linijką długość odcinka P(pl₀) do zmierzonej długości odcina P_max pomnożone przez wartość P_max - z tego otrzymujemy wartość P(pl₀), a przy podzieleniu przez powierzchnię otrzymamy pl₀

pl₀=[(220/243)*36200]/150=219 [MPa]

Rysujemy wykres i odczytujemy dla 10 punktów _i ich wartości pl_i (WYKRES)

Lp.	δi	σpli	ln(σpli- σpl0)	lnδi	ln^2δi	ln(σpli- σpl0)lnδi
1.	0,0062	241	3,091042	-5,08321	25,83898	-15,7124
2.	0,008	247	3,332205	-4,82831	23,31261	-16,0889
3.	0,01	252	3,496508	-4,60517	21,20759	-16,102
4.	0,012	256	3,610918	-4,42285	19,56159	-15,9705
5.	0,0142	258	3,663562	-4,25451	18,10088	-15,5867
6.	0,026	265	3,828641	-3,64966	13,32001	-13,9732
7.	0,036	271	3,951244	-3,32424	11,05055	-13,1349
8.	0,056	280	4,110874	-2,8824	8,30825	-11,8492
9.	0,068	287	4,219508	-2,68825	7,226675	-11,3431
10.	0,0756	291	4,276666	-2,5823	6,668268	-11,0436
Σ	--	--	37,58117	-38,3209	154,5954	-140,805

Tabela 2.

Krzywa umocnienia

Korzystamy ze wzoru:

Wartość współczynnika A oblicza my:

A=e^B

dla:

Po podstawieniu odpowiednich wartości z tabeli 2 otrzymamy wartości

B=5,346018

m=0,414369

Ostateczna postać krzywej umocnienia:

pl₀=219+209,77126*_i^0,414369

dla δ-dowolnego odkształcenia, dla którego liczymy naprężenie uplastyczniające σ_pl [MPa].

WNIOSKI:

• Rozciąganiem nazywa się obróbkę plastyczną metali w stanie zimnym za pomocą ciągnienia, zwanego również przeciąganiem. Polega ono na ciągnieniu przez ciągadło materiałów otrzymanych za pomocą uprzedniego walcowania na gorąco. Wskutek ciągnienia materiał przeciska się przez otwór ciągadła. Rezultatem takiej operacji jest zmniejszenie się jego przekroju poprzecznego z jednoczesnym wzrostem długości.

• σ_pli jest marą naprężeń uplastyczniających.

• Podczas doświadczenia wykorzystywaliśmy stop Aluminium(Al10).

• Zmianę krzywej umocnienia obserwujemy na wykresie w zależności F(δ_i).

• Dwie z próbek zostały wcześniej poddane walcowaniu różnymi gniotami i w rezultatach naszych doświadczeń obserwujemy wyższe granice wytrzymałości dla większych gniotów. Powodem takiego zachowania się materiału są zmiany jakie zachodzą w krystalicznym ukształtowaniu.

• Po wnikliwym przeanalizowaniu wykresu dochodzimy również do wniosku, iż w miarę dalszego odkształcania spadają własności plastyczne.

Zmieniają się także własności wytrzymałościowe pod wpływem odkształceń plastycznych na zimno kosztem wyżej wymienionych właściwości.

• Duży wpływ na własności próbek poddawanych rozciąganiu miało wstępne walcowanie. Walcowanie jest procesem obróbki plastycznej metali (głównie stali), polegającym na przepuszczeniu metalu przez szczelinę pomiędzy obracającymi się cylindrami (walcami), która jest mniejsza od grubości przerabianego wsadu. Walce zgniatają metal i - wskutek tarcia po­wstającego między powierzchniami walców i metalem - przesuwają jednocześnie wsad.

Podczas procesu walcowania zachodzi zmniejszenie grubości wsadu (gniot) przy jed­noczesnym zwiększeniu jego długości (wydłużenie) i szerokości (poszerzenie). Zastosowanie tego zjawiska jest niekorzystne ze względu na wzrost naprężenia uplastyczniającego oraz granicy plastyczności. Powoduje zwiększenie naprężeń i nacisków co prowadzi do zwiększenia zapotrzebowania energii. Zastosowanie zbyt dużych gniotów może również spowodować pęknięcie materiałów. Dochodzimy więc do wniosku, że należy poddać materiał wyżarzaniu, które przywraca zdolność do dalszych odkształceń i wtedy możliwe jest wykonywanie dalszych (wielokrotnych) przeróbek plastycznych

• Podsumowywując: obróbka plastyczna odkształcania na zimno pierwotnie umacnia materiał, a następnie powoduje jego odkształcenie. Uwzględnić musimy również gnioty przekraczające odkształcenia sprężyste.

2

---