POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

SPRAWOZDANIE NR 3
Ćwiczenie nr: 5	Temat: Próba udarności.
Nazwisko i Imię: Bembnista Michał		Wydział: Mechaniczny	Grupa: IM - 11
Data wykonania ćwiczenia: 10. 03. 2004			Ocena:
Prowadzący ćwiczenia: prof. Z. Zarzycki			Podpis:

Próba udarności to próba dynamiczna. Pozwala ona wyznaczyć zdolność materiałów do przenoszenia gwałtownych obciążeń (uderzeń). Dzięki niej można scharakteryzować własności materiałów niewykrywalne w próbach statycznych. Próbę udarności wykorzystuje się zatem w celu oceny zachowania się materiału w warunkach sprzyjających pękaniu kruchemu. Powodem takiego pękania jest przede wszystkim duża prędkość odkształcenia wywołana działaniem dynamicznej siły. Poboczne, lecz ważne czynniki sprzyjające to obecność karbu i działanie temperatury.

Wykonanie próby polega na załamaniu próbki jednym uderzeniem młota i pomiarze pracy zużytej na jej złamanie. Następnie oblicza się udarność z wzoru : , gdzie :

W - wartość pracy odpowiadającej energii zużytej na złamanie próbki,

S_o - pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu; mierzone przed próbą.

W próbach udarności pomija się wyznaczanie naprężeń. Wynika to przede wszystkim z trudności i małej dokładności ewentualnych pomiarów. Poza tym statyczne stany naprężenia bardzo odbiegają od stanów dynamicznych. Na przykład opisywane naprężenia i odkształcenia udarowe rozchodzą się z określoną prędkością z miejsca uderzenia (przyłożenia siły) - tworząc fale naprężeń i odkształceń. Udarność więc nie charakteryzuje własności wytrzymałościowych materiałów.

Oznaczenie udarności należy dodatkowo uzupełnić symbolem wskazującym typ próbki :

• udarność próbek typu Mesanger oznacza się KM,

• udarność próbek typu ISO - Charpy U oznacza się KCU,

• udarność próbek typu ISO - Charpy V oznacza się KV.

Typy próbek zostały opisane poniżej.

Najczęściej spośród prób udarowych stosuje się :

• udarową próbę zginania,

• próbę udarności,

• udarową próbę rozciągania.

Maszyny do wykonania próby

Młot wahadłowy typu Charpy

Jest to najczęściej spotykany młot, służący do prób udarności.

Schemat i działanie młota :

Korpus 1 ustawiony jest na podporze 8. W korpusie jest obrotowo zamocowane wahadło 2 młota. Na połączonej sztywno z wahadłem osi obrotowej znajduje się zbierak 3 wskazówki biernej 5. Po zamocowaniu wahadła w położeniu początkowym wskazówkę ustawia się w położeniu dolnym. Po zwolnieniu zaczepu wahadło opada na próbkę 6, a następnie wychyla się o kąt β. Wskazówka wychyla się o ten sam kąt wskazując na skali 4 wartość pracy złamania. Po złamaniu próbki wahadło zatrzymywane jest hamulcem 7.

Typy stosowanych próbek:

1. Mesnager - karb w kształcie litery U, o głębokości 2 mm i szerokości 2 mm,

2. ISO - Charpy U - karb w kształcie litery U, o głębokości 5 mm i szerokości 2 mm,

3. ISO - Charpy V - karb w kształcie litery V, o głębokości 2 mm i kącie nachylenia 45°.

Ogólny schemat próbki :

l - długość,

d - średnica,

G - głębokość karbu,

A - szerokość karbu.

Próbki powinny być całkowicie obrobione skrawaniem. Karb wykonywany jest za pomocą frezowania frezem zataczającym, lub za pomocą wiercenia i przecinania.

Przełomy próbek

Przełomy próbek po doświadczeniach poddawane są analizie. Wynika to stąd, iż istnieje pewna zależność pomiędzy wartością pracy złamania, a rodzajem przełomu. Ogólnie rozróżnia się trzy charakterystyczne rodzaje przełomów :

1. przełom rozdzielczy - próbka została zgięta, pęknięcie nastąpiło po przekroczeniu granicy plastyczności, czyli przy znacznych odkształceniach trwałych,

2. przełom kruchy - próbka pękła bez widocznych odkształceń plastycznych,

3. przełom z rozwarstwieniem - wskazuje na duży stopień anizotropowości materiału spowodowany przeróbką plastyczną, lub pasmami zanieczyszczeń.

Typy próbek wykorzystanych w ćwiczeniu:

1. 50HS; garb U nacięty wzdłuż kierunku walcowania; stan surowy

2. 50HS; garb V nacięty wzdłuż kierunku walcowania; stan surowy

3. 50HS; garb U nacięty poprzecznie do kierunku walcowania; stan surowy

4. 50HS; garb U nacięty poprzecznie do kierunku walcowania; hartowana w oleju (58 HRC) i odtłuszczona (53 - 55 HRC)