AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA

Data	Ocena z kolokwium	Ocena ostateczna

w BIELSKU-BIAŁEJ

Wydział: Budowy Maszyn i Informatyki semestr: III

Wojciech Duraj nr indeksu 34003

CWICZENIE NR 1

TEMAT: Próba statyczna rozciągania metali.

Obowiązująca norma: PN-EN 10002-1:2002(U)

Zalecana norma: PN-91/H-04310 lub PN-EN10002-1+AC1

CEL CWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest określenie na podstawie próby rozciągania następujących wielkości wytrzymałościowych i plastycznych materiału:

• Największą siłę rozciągającą Fm

• Siłę odpowiadającą granicy plastyczności Fe

• Wytrzymałości na rozciąganie Rm

• Wyraźnej granicy plastyczności Re

• Obliczenie długości pomiarowej po zerwaniu

• Wydłużenie procentowe An

• Przewężenie procentowe Z

Podać znaczenie następujących symboli:

do - Początkowa średnica próbki

du - Najmniejsza średnica próbki po zerwaniu

So - Początkowe pole przekroju próbki

Su - Pole powierzchni przekroju próbki w miejscu zerwania

Lo - Długość pomiarowa próbki prze zerwaniem

Lu - Długość pomiarowa próbki po zerwaniu

Fm - Największa siła rozciągająca

Fe -Siła odpowiadająca granicy plastyczności

FeH -Górna granica plastyczności

FeL - Dolna granica plastyczności.

Rm - Wytrzymałość na rozciąganie

Re - Wyraźna granica plastyczności

ReH - Górna granica plastyczności

ReL - Dolna granica plastyczności

Ap -Wydłużenie procentowe próbki

Z -Przewężenie procentowe próbki

Przebieg ćwiczenia:

Rodzaj maszyny wytrzymałosciowej na której przeprowadzono próbę:

Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa zrywarka Zd10

Zakres siłomierza: 0 - 30 kN ( 3 tony )

Wykres rozciągania (z oznaczeniem punktów charakterystycznych):

Obliczenie długości pomiarowej po zerwaniu :

Próbka ze stali St3 o przekroju kołowym z główkami gwintowanymi wkręcanymi w uchwyty maszyny wytrzymałościowej.

- Odległość między działkami: 5 [mm]:

- Początkowa średnica próbki: 8 [mm]

- Długość pomiarowa próbki prze zerwaniem 80 [mm]

Próbka przed statyczną próbą rozciągania:

Próbka po zerwaniu:

Próbka zerwała się na granicy 2-3-działek.

Została następnie zmierzona długość n=4 działek (symetrycznie dwie z jednej strony, dwie z drugiej strony zerwania). Stąd w czterech działkach zawarta jest odległość a= 31 [mm], pozostało:

12 jest liczbą parzystą, stąd możemy przyjąć, że b₁ = b₂ = b, a odległość b została zmierzona dla:

znajdujących się po prawej stronie od miejsca zerwania (rys. „Próbka po zerwaniu”). Odległość ta wyniosła b₁=b₂=b=37 [mm].

Długość pomiarowa po zerwaniu :

Obliczenia ( Re , Rm , A₁₀ , Z ):

Początkowe pole przekroju próbki :

Pole powierzchni próbki po zerwaniu:

Wyraźna granica plastyczności

Wytrzymałość na rozciąganie

Wydłużenie procentowe

Przewężenie procentowe

Dla próbek o przekroju kołowym wzór przyjmuje postać :

Tabela pomiarów:

Wymiary próbki						Własności				Własności plastyczne
do	Lo	So	du	Lu	Su	Fm	Fe	Rm	Re	A10	Z
mm	mm	Mm2	mm	mm	mm	kN	kN	MPa	MPa	%	%
8	80	54,24	4,4	10,5	15,2	22,99	16,41	457	327	31,25	69,8

WNIOSKI:

 Konstrukcja maszyny powinna zapewniać spełnienie następujących warunków:

 zapewniać osiowe obciążenie próbki (poprzez konstrukcje uchwytów),

 zapewniać wzrost obciążenia w sposób ciągły, jednostajny, bez uderzeń i skoków, z

możliwością płynnej regulacji prędkości przyrostu odkształcenia,

 błąd wskazań siłomierza nie powinien przekraczać 1% (klasa 1),

 zapewnić utrzymanie stałego obciążenia przez okres co najmniej 30 sek.

Powyższym warunkom odpowiadają maszyny o napędzie mechanicznym i hydraulicznym

Dla wielu materiałów granica plastyczności jest trudna do określenia, gdyż nie istnieje wyraźnie przejście z zakresu sprężystego do plastycznego.
Na podstawie wyników pomiarów statyczną próbą rozciągania można określić podstawowe wielkości wytrzymałościowe materiału

Zarówno siła rozciągająca, jak i wydłużenie są zależne od przekroju poprzecznego i długości początkowej próbki, celowa jest zmiana układu współrzędnych na naprężenie σ i odkształcenie względne ε. Przy takiej transformacji charakter wykresy pozostaje bez zmian; zmieniają się jedynie skale: i tak na osi rzędnych nanosimy skalę naprężeń σ, rozumianych w tym przypadku jako stosunek siły F do początkowego przekroju próbki S0, na osi odciętych - odkształcenie względne ε, rozumiane jako stosunek przyrostu długości ΔL próbki do długości początkowej L0. Tak opisany wykres rozciągania umożliwia bezpośredni odczyt parametrów charakterystycznych dla badanego materiału.

Pomiar niestety nie jest idealnie dokładny ponieważ w skład pomiaru wydłużenia próbki wchodzą różnego rodzaje luzy powstałe w maszynie takie jak luzy w naciągu, gwintach. W celu ich zniwelowania stosuje się ekstensometr -

przyrząd do pomiaru wydłużeń ( odkształceń liniowych) elementów maszyn i konstrukcji. Z badanym przedmiotem stykają się dwa elementy e. (nóżki), które wskutek odkształceń przedmiotu przesuwają się względem siebie; ich ruch przetwarzany jest na inną wielkość fizyczną, najczęściej sygnał elektryczny podlegający pomiarowi.

 

W zależności od miejsca zerwania próbki na maszynie wytrzymałościowej, długość pomiarową Lu oblicza się na dwa sposoby. Miejsce zerwania próbki jest niezależne i nie mamy na niego wpływu.

 

 

1

---