4 �dania zmęczeniowe metali
4

Omawianą metodę badań należy stosować tylko do sztywnych tworzyw sztucz- /. 1 nych. Bezpośrednim wynikiem pojedynczej próby jest liczba cykli ugięcia do wywo- I lania zniszczenia próbki według przyjętego kryterium zniszczenia. .    ..." ^; I '

Ideowy schemat zalecanej przez ASTM aparatury badawczej pokazano na rys. 5.4. v I Zasada działania maszyn^ oparta jest na idei korbowodu potnsżaiiegp:przez zmienny (nastawny) tnimóśrółi zamocowany na wale. Umieszczone rła korbowodzic rolki wy- I muszają. ugięcie swobodnego końca próbki wspornikowej. Maszyna badawcza powin- .. I na być wyposażona w komorę temiczno-klimatyzacyjną, umożliwiającą prowadzenie    I

badań w temperaturach podwyższonych, i obniżonych, jak również tzw. badań izoter-' j I micznych polegających na utrzymywaniu stałej temperatury próbki, przez jej wymu-... I szOnę chłodzenie (przeciwdziałanie zjawisku samorozgrzewańia Się materiało próbki I pod wpływem zmjennych odkształceń). W skład aparatury badawczej muszą wcho- . I dzić układy pomiarowe dwóch podstawowych parametrów zmiennych w trakcie pró-.-by. Sąto:    •    ‘    .    .    . "• ; I

•    siła zginająca, której amplituda zmienia się w wyniku postępującego procesu I

zniszczenia materiału lub w wyniku zmniejszania się sztywności próbki wywołanego - 1 wzrostem jej temperatury, - '•    •    ,/• - *

« temperatura w przewidywanym miejscu zniszczenia próbki.    • .    .1

W omawianej metodzie badań zaleca śię stosowanie jednego z dwóch następują^ | cych typów płaskich próbek wspornikowych: •    .    -    1

•    próbki 6 części pomiarowej w kształcie belki o-stałej wytrzymałości, przewi- I

dziane do badań zmęczeniowych przy stałej amplitudzie siły zginającej (ASTM-D-671-71, typ A lub B)-pokazane na rys. 5 J, j    ‘ ^:1

•    próbki wiosełkowe przewidziane do próby statycznego rozciągania tworzyw '. I sztucznych (AŚTM-D-638, typ I) z odciętym jednym końcem; na rys. 5.5 pokazano I kształt i wymiary takiej próbki oraz schemat jej mocowania w uchwycie stanowiącym -‘ I równocześnie dynąmometr tensómetryczny.

Rys. 5.5. Proponowany przez ASTM kształt, wymiary I sposób mocowania płaskie] próbki . wspornikowej w badaniach zmęczeniowych przy stałej amplitudzie ugięcia; . próbka uzyskana przez przycięcie próbki do rozciągania ASTM-D-638 typ 1;

1 - próbka. 2 - otwór mocujący, 3- dynąmometr, 4 - przekrój niebezpieczny,

5- miejsce kontaktu z rolkami wymuszającymi ugięcie, 6~ odcinana częłó próbki

. Próbki są formowane najczęściej metodą wtrysku lub są wycinane z płaskich arkuszy. Próbki wykonywane za pomocą obróbki skrawaniem powinny być później szlifowane papierami ściernymi o bardzo drobnym ziarnie w celu usunięcia wszystkich rys i znaków pozostawionych przez narzędzia.

Aby otrzymać przybliżony przebieg wykresu zmęczeniowego, naleiy wykonać badania przy CO najmniej czterech wartościach amplitudy ugięcia wybranych tak, aby zniszczenie następowało po około 10⁴, 10³, 10⁶i 10⁷ cyklach obciążenia. Dla każdej przyjętej w ten sposób wartości amplitudy ugięcia trzeba przebadać minimum trzy próbki. Wykres zmęczeniowy należy sporządzać w układzie „amplituda odkształcenia próbki £_a-logJV” lub w układzie „początkowa amplituda naprężenia we włóknach skrajnych próbki <T„ o—log N-”. Wartość naprężenia a_a 0 oblicza się ze wzoru:

(5.1)

w którym:

—początkowa amplituda siły zginającej próbkę zmierzona dynamometrem przed rozpoczęciem lub w chwili rozpoczęcia próby,

la —odległość od punktu przyłożenia obciążenia do przekroju niebezpiecznego, w którym nastąpi jej zniszczenie,

b_n, h„ - szerokość i grubość próbki (odpowiednio) w przekroju niebezpiecznym.

W trakcie próby należy w sposób ciągły lub okresowo mierzyć i rejestrować wartość amplitudy siły zginającej oraz temperaturę w przekroju niebezpiecznym próbki. Wskazane jest sporządzenie, oprócz wykresów zmęczeniowych w układzie ę,-logN lub o-,,o-log7'/, również wykresów zmian amplitudy siły zginającej w układzie cr_a — log A oraz zmian (przyrostów) temperatury na powierzchni próbki w układzie AT — log A.    I

Jako kryteria zniszczenia próbki należy przyjmować (w zależności od przebiegu procesu zmęczenia badanego tworzywa sztucznego) następujące zjawiska:

a) pęknięcie rozdzielcze próbki, jeśli nie jest ono poprzedzone zjawiskami wymienionymi niżej — b) i c),

.b) lokalne (w przekroju niebezpiecznym próbki) zmiękńienie, czyli tzw. przegub • plastyczny, który powstaje w y/yniku silnego nagrzewania się próbki pod wpływem , zmienhych obciążeń,

c).zmniejszenie ogólnej sztywności próbki db określonego umownie poziomu (najczęściej 70% wartości początkowej), jeśli poprzedza ono moment pęknięcia rozdzielczego próbki; zmniejszenie sztywności próbki jćśt zwykle efektem wzrostu jej temperatury lub pojawienia się siatki pęknięć o odpowiedniej gęstości.

Na rysunku 5.6 pokazano przykładowy przebieg zmian amplitudy naprężenia układzie cr_a-JogN w skrajnych włóknach w przekroju niebezpiecznym próbki (obrazujący zmianę jej sztywności) oraz odpowiedni przebieg zmian (przyrost) tempe-

>

r