Łukasz Murawski

Gr. 3 L-5 WM2

R.A. 2004/2005

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego nr 2

Temat 1 : Wyznaczanie współczynnika sprężystości podłużnej dla drewna.

1. Aparatura

a) maszyna wytrzymałościowa firmy Amsler wyspecjalizowana do badań drewna

b) suwmiarka

c) czujnik zegarowy o zakresie 10 mm i elementarnej działce 0,01 mm

2. Próbka - drewniana beleczka;

3. Przebieg doświadczenia

a) określenie rzeczywistych wymiarów przekroju b i h

b = 19,8 mm h = 19,2 mm

b) ustawienie belki na podporach, ustawienie zakresu na 1000 N i wyzerowanie wskazówki siłomierza maszyny

c) ustawienie czujnika zegarowego (lekko wciskamy trzpień)

d) poddanie belki kolejnym obciążeniom
(według tablicy 1) i przy każdym z nich wykonanie odczytu
na czujniku wraz z wpisaniem go do tablicy; każdy odczyt wykonujemy po 30 s działania kolejnego obciążenia

e) zestawienie wyników badań;

i	[ N ]	Odczyty [ mm ]	Δ = - [ N ]	Δ = - [ mm ]	[ MPa ]
1	100	0,52	0	0	0
2	200	0,77	100	0,25	9864,26
3	300	1,00	200	0,48	10275,27
4	400	1,26	300	0,74	9997,56
5	500	1,51	400	0,99	9963,90
E = 10025,25

f) objaśnienie wzorów

• kolejne wartości modułu Younga
  obliczamy według wzoru

gdzie:
- moment bezwładności, obliczony dla rzeczywistych wymiarów przekroju,
,
= 11678,52 mm

l - odległość między podporami, l = 240 mm

• ostateczna wartość modułu Younga jest średnią arytmetyczną liczoną według wzoru
  

• wartość modułu Younga dla badanej próbki wynosi E =10025,25MPa

Temat 2 : Wyznaczanie modułu odkształcenia postaciowego (modułu Kirchoffa) przy skręcaniu.

1. Aparatura

a) skręcarka firmy Amsler o zakresie 500 Nm i elementarnej działce momentomierza równej 2 Nm

b) kątomierze zamocowane na skręcarce, służące do pomiaru kąta skręcania

2. Próbka - metalowy pręt

3. Przebieg doświadczenia

a) zamocowanie pręta w uchwytach skręcarki i połączenie tarcz kątomierzy z prętem w przekrojach A i B, odległych od siebie o
= 100 cm

b) poddanie pręta skręcaniu momentem wstępnym
= 100 Nm, a następnie wykonanie odczytów na kątomierzach A i B

c) zwiększenie momentu do wartości
= 500 Nm, a następnie wykonanie odczytów na kątomierzach A i B

d) zestawienie wyników badań;

[ Nm ]	Odczyty na kątomierzach [ ° ]
		A	B
= 100	12,3	3,8
= 500	41,65	21,8
Δ = 400	Δ = 29,35	Δ = 18
		Δ = Δ - Δ = 11,35

f) objaśnienie wzorów

• Δ
  - przyrost kąta obrotu w przekroju A

Δ
- przyrost kąta obrotu w przekroju B

Δ
- przyrost kąta skręcania pręta na długości

• wartość modułu odkształcenia postaciowego obliczamy ze wzoru

gdzie: Δ
- różnica momentów
i

Δ
- przyrost kąta skręcania pręta na długości
; do powyższego wzoru wstawiamy kąt skręcania w radianach; Δ
= 0,1979 rad

- odległość między punktami A i B

- biegunowy moment bezwładności, obliczony dla rzeczywistych wymiarów przekroju,
,
= 7,95 cm

• wartość modułu odkształcenia postaciowego przy skręcaniu dla badanej próbki wynosi G = 25412,06 MPa

Temat 3 : Pomiar twardości stali metodą Brinella.

1. Aparatura

a) twardościomierz niemiecki typu HPO - 250

b) wgłębnik w postaci kulki z bardzo twardej stali; w doświadczeniu użyto kulki o średnicach
= 2,5 mm

2. Próbka - pierścień wykonany ze stali

3. Przebieg doświadczenia

1. założenie obiektywu (70 - krotne powiększenie) i kulki; w pierwszej próbie zakładamy kulkę o średnicy
   = 2,5 mm a w drugiej - kulkę o średnicy
   = 5 mm

b) wciśnięcie przycisku z obciążeniem:
= 187,5 kG dla kulki o średnicy
= 2,5 mm, K = 30, gdzie:

K - stosunek obciążenia F do kwadratu średnicy badanej próbki: dla kulek o danych średnicach D obciążenie dobierane jest tak, aby K = const i kąt wciskania kulki ϕ = const (wtedy odciski będą geometrycznie podobne); dzięki temu uzyskujemy tę samą, porównywalną wartość twardości Brinella HB

c) ułożenie badanej stalowej próbki na stoliku pomiarowym, a następnie przez pokręcenie poziomym kołem podniesienie stolika i dociśnięcie próbki do czarnej stożkowej osłony

d) wciśnięcie czarnego przycisku włączającego elektromagnes (wgłębnik zajmuje dolne położenie i uwalnia się dźwignia z obciążnikami)

e) po 15 s utrzymywania obciążenia F odciążamy wgłębnik przez naciśnięcie w dół (do oporu) końca dźwigni znajdującej się z prawej strony twardościomierza; obiektyw urządzenia mikroskopowego samoczynnie wraca w dolne położenie

f) sprawdzenie ostrości obrazu odcisku na ekranie

g) pomiar średnicy obrazu odcisku za pomocą urządzenia mikroskopowego z dokładnością do 0,001 mm, w kierunku poziomym i pionowym

= 0,809 mm
= 0,811 mm

d = 0,81 mm

h) miarą twardości Brinella jest stosunek użytej siły do wywołanego nią pola powierzchni odcisku

gdzie: F - siła wyrażona w kG

D - średnica kulki w mm

d - średnica podstawy odcisku w mm

wynikowi nie przypisujemy żadnych mian

i) w przypadku naszego doświadczenia dokonano odczytu twardości w skali Brinella z tablicy na podstawie średnicy odcisku; dla d = 0,81 mm HB = 354

Temat 4 : Pomiar twardości stali metodą Vickersa.

1. Aparatura

a) twardościomierz niemiecki typu HPO - 250

b) wgłębnik w postaci diamentowego ostrosłupa foremnego o podstawie kwadratowej i kącie między przeciwległymi ściankami α = 136°; kąt α dobrano tak, że odpowiada on średniemu kątowi wciskania kulki w metodzie Brinella

2. Próbka - pierścień wykonany ze stali

3. Przebieg doświadczenia

1. założenie obiektywu (70 - krotne powiększenie) i diamentowego ostrosłupa foremnego

b) wciśnięcie przycisku z obciążeniem: F = 100 kG

c) ułożenie badanej stalowej próbki na stoliku pomiarowym, a następnie przez pokręcenie poziomym kołem podniesienie stolika i dociśnięcie próbki do czarnej stożkowej osłony

d) wciśnięcie czarnego przycisku włączającego elektromagnes (wgłębnik zajmuje dolne położenie i uwalnia się dźwignia z obciążnikami)

e) po 15 s utrzymywania obciążenia F odciążamy wgłębnik przez naciśnięcie w dół (do oporu) końca dźwigni znajdującej się z prawej strony twardościomierza; obiektyw urządzenia mikroskopowego samoczynnie wraca w dolne położenie

f) sprawdzenie ostrości obrazu odcisku na ekranie

g) pomiar przekątnych obrazu odcisku za pomocą urządzenia mikroskopowego z dokładnością do 0,001 mm

= 0,504 mm
= 501 mm

d = 0,502 mm

h) miarą twardości Brinella jest stosunek użytej siły do wywołanego nią pola powierzchni odcisku

gdzie: F - siła wyrażona w kG

d - średnica podstawy odcisku w mm

α - kat między przeciwległymi ściankami wgłębnika

wynikowi nie przypisujemy żadnych mian

1. w przypadku naszego doświadczenia dokonano odczytu twardości w skali Brinella z tablicy na podstawie średnicy odcisku; dla d = 0,502 mm HV= 736

Temat 5 : Pomiar twardości stali metodą Rockwella.

1. Aparatura

a) twardościomierz niemiecki typu HPO - 250

b) wgłębnik w postaci diamentowego stożka o kącie wierzchołkowym równym α = 120° ; do badania twardości metodą Rockwella zastosowano skalę C

2. Próbka - pierścień wykonany ze stali

3. Przebieg doświadczenia

a) obciążenie wgłębnika siłą wstępną
= 98,1 N powodując jego zagłębienie
; czujnik twardościomierza zostaje w tym momencie wyzerowany; obracamy tarczą czujnika przez co ustawiamy kreskę zerową skali C (czarnej) pod wskazówką; rysunek

b) zwiększenie obciążenia stożka do wartości
= 1373 N; stożek zagłębia się dodatkowo o wartość

c) usunięcie obciążenia
po 15 s; obciążenie
pozostaje do końca pomiarów; zmniejszenie obciążenia powoduje cofnięcie się stożka o wartość
(odkształcenie sprężyste); pozostałe zagłębienie h =
-
jest podstawą do określenia twardości

d) twardość Rockwella w skali C wyznaczamy ze wzoru

gdzie: 0,002 - zagłębienie odpowiadające jednostce twardości Rockwella

e) dokonano trzech pomiarów twardości Rockwella na jednej próbce, w wyniku których otrzymano następujące wyniki

= 59,5
= 59,5
= 60,8

g) w przypadku badanej próbki twardość Rockwella wynosi

Temat 6 : Próba udarności.

1. Aparatura

a) młot Charpy'ego firmy Amsler o zakresie 50 J i elementarnej działce skali urządzenia pomiarowego równej 5 J

b) suwmiarka

2. Próbka - stalowa próbka typu Menager

3. Przebieg doświadczenia

a) pomiar pola przekroju osłabionego karbem

cm

b) podniesienie wahadła do położenia początkowego

c) ustawienie próbki na podporach

d) zwolnienie wahadła i w efekcie złamanie próbki

e) odczyt na skali, przy wskazówce biernej, wartości energii KU2 zużytej na złamanie próbki KU2 = 9 J

f) oględziny zniszczonej próbki

• Objaśnienie: udarność określa się umownie jako stosunek energii zużytej na złamanie próbki do pola przekroju w miejscu osłabienia karbem

[J/cm
]

do naszego badania przyjęliśmy próbkę osłabioną karbem w kształcie litery U o głębokości 2 mm, stąd zużyta energia na złamanie takiej próbki ma oznaczenie KU2, a udarność - oznaczenie KCU2

g) opracowanie wyników badań

J/cm

h) w przypadku badanej próbki udarność wynosi KCU2 = 11,25 J/cm

6

---