Aldona Wasilewska

Michał Jesiotr

Łukasz Kukołowicz

BADANIE UMOWNEJ GRANICY PLASTYCZNOŚCI

Umowna granica plastyczności jest wskaźnikiem wytrzymałości materiału wyznaczanym dla materiałów w których nie występuje wyraźna granica plastyczności. Definiuje się ją jako naprężenie w badanej próbce wywołujące wydłużenie o 0,02 długości próbki.

Ponieważ badane wydłużenia są bardzo małe istotne staje się użycie bardzo dokładnych przyrządów do ich wyznaczania. Używane w tym celu ekstensometry działają w oparciu o wiele metod. Jakie typy ekstensometrów

Użyty przez nas ekstensometr był ekstensometrem mechanicznym, o dwu skalach mierzących wydłużenie po dwu stronach próbki co pozwala na skorygowanie nierównoosiowego umieszczenia próbki w maszynie wytrzymałościowej.

Próbka użyta którą badaliśmy była próbką wykonaną ze stopu PA6, dla którego według danych z literatury R_0,2=250MPa. Średnia średnica próbki wynosiła d=9,67 mm. Stąd spodziewane obciążenie było rzędu 2000 kG

Warunki doboru zakresu pomiarowego

Stąd dostajemy, że odpowiednim zakresem do pomiaru na maszynie wytrzymałościowej jest zakres 5000 kG. Pierwszą czynnością jest założenie ekstensometru na próbkę, obciążenie jej siłą 200 kG i wyzerowanie ekstensometru. Dlaczego? Pomiar polegał na odczycie wartości wydłużeń próbki w zależności od przyłożonej siły. Siła wzrastała do pewnej wartości, po czym zatrzymywano rozciąganie, odczytywano wyniki z ekstensometrów i wznawiano rozciąganie. Początkowo, w zakresie sprężystym, pomiar prowadzono co 200 kG, następnie co 100 kG by uzyskać dokładniejsze wyniki dla zakresu plastycznego odkształcenia. Jakie były zależności na te przedziały? Kiedy kończy się pomiar?

Kolejnym punktem jest opracowanie wyników badania w tym celu nanosi się otrzymane na wykres. Oczywiście należy tak przyjąć skalę osi, żeby wszystkie punktu się zmieściły na wykresie. Wyznaczenie wartości R_0,2 i R_0,05 odbywa się przez poprowadzenie równolegle do odcinka rozciągania sprężystego prostych przecinających się z osią wydłużeń z wartością 0,2 i 0,05. Następnie odczytuje się wartości naprężeń odpowiadające punktom przecięcia wspomnianych prostych z wykresem rozciągania. Są to odpowiednio szukane R_0,2 i R_0,05.

Inną stałą materiałową jaką można wyznaczyć z wykresu rozciągania jest moduł sprężystości Jounga, E. Definiuje się go jako naprężenie jakie panowało by w materiale rozciągniętym dwukrotnie, zakładając że odkształcenie jest czysto sprężyste.

Wyznacza się go natomiast jako tangens kąta nachylenia odcinka sprężystego rozciągania próbki.

Można w tym celu posłużyć się komputerem lub wzorem

Otrzymane wyniki to:

R_0,2 = 278 MPa

R_0,05 = 246 MPa

E = 7,55·10⁴ MPa

są wyższe niż dane z literatury R_0,2 = 250 MPa i E = 7,08·10⁴ MPa. Wskazuje to na to, że mieliśmy do czynienia z materiałem umocnionym.

Wnioski:

• Ekstensometry są bardzo dokładnymi przyrządami do pomiaru długości

• Umowną granicę plastyczności wyznacza się w próbie rozciągania jako naprężenie przy którym próbka wydłużyła się o 0,2%

• Moduł Jounga jest równy tangensowi kąta pod jakim nachylony jest odcinek prostoliniowy wykresu rozciągania.

E=

(F_k-F₁) L₀

(P_k-P₁) S₀

---