Statyczna próba rozciągania.

Statyczna próba rozciągania metali polega na poddawaniu odpowiednio ukształtowanej próbki działaniu siły rozciągającej w kierunku osiowym, aż do jej zerwania.

Zachowanie się badanego materiału w czasie próby rozciągania najlepiej obrazuje wykres rozciągania, przedstawiający zależność między obciążeniem i odpowiadającym mu przyrostem długości próbki F - l. Wykres taki kreślony jest samoczynnie przez zrywarkę podczas próby rozciągania.

Na podstawie wyników uzyskanych w czasie próby rozciągania i danych z wykresu wyznacza się następujące wielkości:

względne wydłużenie próbki po zerwaniu (A_p [%]):

względne wydłużenie równomierne próbki okrągłej (A_r [%]):

względne przewężenie próbki (Z [%]):

umowna granica sprężystości (R_0,05 [MPa]):

umowna granica plastyczności (R_0,2 [MPa]):

wyraźna granica plastyczności (R_e [MPa]):

wytrzymałość na rozciąganie (R_m [MPa]):

naprężenie rozrywające (R_u [MPa]):

gdzie:

L₀ - długość pomiarowa początkowa próbki,

L_u - długość pomiarowa końcowa próbki,

d₀ - średnica początkowa próbki,

d_u - średnica końcowa próbki,

d_r - średnica próbki do wyznaczania wydłużenia próbki,

F_m - największa siła rozciągająca działająca na próbkę,

F_u - siła rozciągająca w chwili rozerwania,

Próbka okrągła z główkami do chwytania w szczęki

Przebieg ćwiczenia

1. Pomiary próbki:

L_T= 110 mm,

L₀= 10xd0 = 50 mm,

L_c= 57.3 mm,

m= 24.3 mm

d₀= 5 mm,

D= 8 mm.

2. Wykonywanie próby.

Zarejestrowane wyniki:

L_u= 65,5 mm = 0,0655 m,

d_u= 2,9 mm = 0,0029 m,

d_r= 4,75 mm = 0,00475 m,

F_max= F_e= 11,4 kN = 11400 N,

Fu= 7,8 kN = 7800 N.

Wyznaczamy wydłużenie względne A₁₀:

Wyznaczamy wydłużenie równomierne A_r:

Wyznaczamy przewężenie Z:

Wyznaczamy naprężenie rozrywające R_u:

Wyznaczamy wytrzymałość na rozciąganie R_m:

Wyznaczamy współczynnik sprężystości wzdłużnej E [MPa]:

F2 = 6,8 [kN]

F1 = 2,8 [kN] - odczytane z wykresu

Wydłużenie wskazane przez maszynę wynosi 12,1mm, natomiast wydłużenie zmierzone po wyjęciu z maszyny wynosi:

na taką różnicę ma wpływ niedokładność maszyny oraz w znacznym stopniu odkształcenie sprężyste, które ustępuje po zdjęciu obciążenia

12,1 - 8,2 = 3,9[mm]

jest to wydłużenie sprężyste plus niedokładności. Ostatecznie można przyjąć że L dla wydłużenia sprężystego wynosi 3 mm, natomiast wydłużenie względne A₁₀ jest odkształceniem trwałym. Siła wywołująca 0,05 (0,2) odkształcenia trwałego jest równa:

gdzie:

F_sp - odczytane z wykresu dla L = 3mm.

Znajdujemy siłę powodującą odkształcenie trwałe 0,05% i 0,2%, korzystając z proporcji:

Umowna granica sprężystości R_0,05 wynosi ostatecznie:

Wyraźna granica sprężystości R_0,2 wynosi ostatecznie:

WNIOSKI

Na podstawie próby udarności, podczas której próbka nie została całkowicie zniszczona oraz otrzymanego złomu można stwierdzić, że materiał jest plastyczny, złom przyjął strukturę włóknistą.

Na podstawie przeprowadzonej próby rozciągania oraz otrzymanych wyników można stwierdzić, że jest to stal węglowa konstrukcyjna 45.

Największe błędy związane z wyznaczeniem umownych granic R_0,05 i R_0,2 związane są z przyjęciem wydłużenia L w zakresie sprężystym i co za tym idzie mało dokładność siły F_sp. Inne błędy wynikają z luzów w szczękach maszyny i możliwość poślizgu próbki w szczękach.

Próba udarowa

Do próby udarowej stosuje się próbki o wymiarach: 55x10x10 z karbem w kształcie litery U lub V. Próbkę taką wraz ze sposobem ustawienia przedstawiono na rysunku:

Próbę udarności przeprowadza się na młotach wahadłowych typu Charpy, przeznaczonych do badań próbek podpartych swobodnie na obu końcach.

Próbę udarności polega na złamaniu jednokrotnym uderzeniem noża młota wahadłowego próbki z karbem, podpartej swobodnie obydwoma końcami na podporach młot oraz pomiarze pracy uderzenia, odpowiadającego energii zużytej na złamanie próbki. Według obowiązującej normy PN-79/H-04370 udarność (KC) oblicza się na podstawie wzoru:

gdzie:

K - praca uderzenia,

S₀ - powierzchnia początkowa przekroju próbki w miejscu karbu.

Opracowanie wyników

Wymiary próbki: 55x10x8 [mm] ( 5,5x1x0,8 [cm]),

Zakres pracy młota: 30 [kJ],

Zarejestrowane wyniki: K = 11,6 [kGm],

Przeliczanie jednostek:

1[kG] ≅ 10 [N]

1[kGm] ≅ 10 [Nm]

1[Nm] = 1 [J]

11,6 [kGm] ≅ 116 [J]

K =116 [J]

---