20071109061348659

PRZEDMOWA

Opracowany skrypt zawiera odpowiedni zakres wiadomości i instrukcji potrzebnych, do dokładnego zrozumienia wybranych procesów obróbki plastycznej, realizowanych podczas ćwiczeń laboratoryjnych na Wydziale Mechanicznym Filii Politechniki Łódzkiej w Bielsku - Białej.

Ćwiczenia są opracowane dla studentów kierunku Technika Wytwarzania i kierunku Mechanika, ale liczba i zakresy ćwiczeń podane dla studentów kierunku Mechanika są mniejsze. W związku z tym prowadzący ćwiczenia powinni dokonać wyboru odpowiedniego materiału.

Wykonanie wszystkich ćwiczeń należy traktować jako program maksimum, ponieważ można pominąć te ćwiczenia,których realizacja nie jest możliwa z przyczyn obiektywnych; np: tłoczenie wybuchowe. Takie opracowanie skryptu pozwala na pewną swobodę w wyborze ćwiczeń.

Załącznikami do skryptu są komplety protokołów z ćwiczeń laboratoryjnych, których opracowanie wymaga tylko merytorycznego wkładu pracy od studenta i odciąża go od zbędnych czynności przy wykonywaniu sprawozdań.Oczywiście,przy ponownym wykorzystywaniu skryptu należy dostarczyć studentom odbitki kserograficzne wykonane z protokółów wzorcowych

Autorzy

PRÓBA STATYCZNA ROZCIĄGANIA BLACH

1.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie wyznaczania właściwości wytrzymałościowych i plastycznych badanej blachy, a więc cech określających w pewnym stopniu przydatność danej blachy do tło-czenia.

1.2. Maszyna do przeprowadzenia statycznej próby rozciągania

Próba statyczna,rozciągania zostanie przeprowadzona na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej typu ZD-10 firmy VEB WERKSTOFPPRUPPMASCHINEN - LEIPZIG.

Zakres zastosowań

Zrywarka służy do badania mechanicznych własności materiałów, w szczególności zaś do przeprowadzania prób na rozciąganie, ściskanie i gięcie. Zrywarka ta posiada napęd hydrauliczny. Główne zespoły pulpitu sterującego to: siło-mierz obrotowy, urządzenie zapisujące przebiegi naprężeń, urządzenie włączające.

Dane t e.chniczne:

a)    model ŻD-10 dla siły do 10 T (98066 N),

b)    szerokość przestrzeni roboczej -910 mm,

c)    wysokość przestrzeni do rozciągania 25,+350 mm,

d)    wysokość po założeniu uchwytów - max 600 mm,

e)    szybkość posuwu 0+200 mm/min,

f)    silnik elektryczny 580 V, 50 Hz, moc 5,6 kW.

Pulpit sterowniczy: obudowa pulpitu jest wykonana z blachy stalowej, z hydraulicznym napędem w środku; siło-raierz wskazówkowy do. mierzenia sił maksymalnych i średnich.

Zakresy skal: 0+1 T (9806 N), 0+4 T (39227 U),    0+10 T

(98066 U). Granica błędu wynosi i 1 f₀.

Rys. 1 .1 . Srywarka uniwersalna Maszynę wytrzymałościową przedstawiono na rys. 1 .1

1.3. Przygotowanie próbek do rozciągania

Próbki do rozciągania należy wykonać zgodnie z PN-71/H-0431 natomiast pomiary należy przeprowadzić na

pięciu próbkach wykonanych z jednego rodzaju blachy.próbki należy cechować liczbą kolejną, a w razie potrzeby numerem wytopu lub znakiem umownym. Znaki należy umieszczać na główkach próbek.

Wymiary i kształt próbek płaskich z główkami przedstawiono na rys. 1.2 i w tabeli 1.1. Wymiary i kształt próbek płaskich o grubości minimum 0,2 mm bez główek .przedstawiono na rys. 1 .3 i w tabeli 1.2.

Rys. 1.2. Rróbka płaska z główkami

Oq

Rys. 1.3. Próbka płaska bez główek

r-

T. a b e i a 1.1

Wymiary próbek płaskich z główkami

					Długości próbek				.
B> 0 około	b 0	H	m [min]	pię c iokrotnych a0 = 5,6 5yr)			dziesięciokrot nych CL = 11 ,3VS~) 0 ' 0
				1 0	Lc ■ [min]	^Lt [min]	^Lo	^Lc [min]	L^. [min]
1	2	3	4	5	6	n i	8	9	10
0,2	15	25	40	" V	-		20	50	1 60
0,3	1 5	25	40	-	-	-	25	5°	160
0,4	15	25	40	-	-	-	30	50	1 60
o,5 \	20	30	50	20	50	170	40	50	1 70
1,0	20	30	50	25:	50	180	50	60	1 90
1,5	20	30	50	30	.50	180	60	70	200
2,0	20	30	50	35	50	180	70	80	210
2,5	20	30'	50	40	50	180	80	90	220
3,0	20	30	60	45	55	205	90	100	2 50

Wymiary próbek mierzy się przed przeprowadzeniem•próby rozciągania i po zerwaniu próbki. Przed wykonaniem.próby rozciągania należy oznaczyć na próbce długość pomiarową z

Tabela 1 .2

Wymiary próbek płaskich bez główek

			Długości próbek
a' 0 około	^bo	m [miń	pię ciokro tnych (L0 = 5,65/y			dziesięciokrotnych (L0 = 11, 3^)
			1 0	L [min]	[min]		^Lc [min]	h [min]
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,2	15	40			-	20	50	130
0,3	1 5	40	-	-	-	25	50	130
0,4	1 5	40	-	- .	-■	30	50	130
0,5	20	50	20	50'	1 50	40	60	150
1,0	20	50	25	50	150	50	--—. 60	1 60
1,5	20	50	30	50	1 50	60	70	1 70
2,0	20	50	35	50	1 50	70	80	180
2,5	20	50	40	50	1 50	80	90	190
3,0	20	60	45	55	175	90	100	220

dokładnością do - 1 fo oraz dokonać podziału na równe części w odstępach co 5 lub 1 0 mm za pomocą:

a)    rysika w przypadku próbek okrągłych oraz płaskich o grubości 2 mm i powyżej,

b)    ołówkiem, atramentem, tuszem w przypadku próbek płaskich o grubości poniżej 2 mm.

Oznaczenia wydłużeń X przewężeń próbek

Symbol	J ed~ I nostka	Wielkość podstawowa
1	2	3
^Lo	W	pierwotna długość pomiarowa próbki lub odległość między ostrzami ekstensometru
Lc	[mm]	pierwotna długość równoległej części próbki
^Lt	[mm]	całkowita długość próbki/
^Lu	[mm]	długość pomiarowa próbki po rozerwaniu
	[mm]	trwałe umowne wydłużenie bezwzględne próbki
*^ljs	[mm]	sprężyste wydłużenie bezwzględne próbki
^4Lv	W	całkowite (trwałe + sprężyste) umowne wydłużenie bezwzględne próbki ^4Lv” ^4Lx ^+zlLs
AL	[mm]	trwałe wydłużenie bezwzględne próbki po zerwaniu A
X	[*]	umowna wartość wydłużenia trwałego ^4Lx x = T 100 LQ
y ■	[*]	wartość wydłużenia sprężystego AL y •= ^s 100 L0
V	[*]	umowna wartość wydłużenia całkowitego (trwałego + sprężystego) AL v T ^V— 1 00 ^Lo

1	2	3
A P		wydłużenie próbki proporcjonalnej po rozerwaniu (gdzie p oznacza wskaźnik wielokrotności długości pomiarowej LQ w odniesieniu do pierwotnej średnicy d^ lub średnicy równoważnej próbki o przekroju nieokrągłym, równej 1,13 -^SQ
^ALo	M	— wydłużenie próbki nieproporcjonalnej po rozerwaniu; np. A80 oznacza wydłużenie próbki o stałej długości pomiarowej, równej ^Lo = ^80 “
^Ar	W]	wydłużenie równomierne próbki po rozerwaniu
Z	1-1 1_i	przewężenie w miejscu rozerwania próbki

Tabela 1 .5

Oznaczenia sił obciążających i naprężeń

Symbol	Jednostka w układzie		Wielkość podstawowa
	MKS	SI.
1	2	3	4
F	[kG]	E5 I 1_1	siła obciążająca
F X	[kg]	m	siła obciążająca wywołująca umowne wydłużenie trwałe x
>	[kG]	m	siła obciążająca wywołujące umowne wydłużenie całkowite v
F ^e	[kG]	>—i !=S	siła obciążająca, odpowiadająca wyraźnej granicy plastycznością przypadku potrzeby rozróżnia się: siłę obciążającą Fe^» odpowiadającą górnej granicy plastyczności oraz siłę F odpowiadającą dolnej granicy plastyczności

Tabela 1.5 (cd.)

1	2	3	4
F m .	[WJ]	m	największa siła obciążająca osiągnięta w czasie próby
F u	[k&]	[H]	siła obciążają.ca w chwili rozerwania próbki
R	CkG/mm^2]	[u/mm^2]	naprężenie rozciągające
*X	[kG/mm^2]	Dtf/mm^2]	naprężenie graniczne przy umownym wydłużeniu trwałym x
R px	[kG/mm^2]	[h/mm^2]	naprężenie graniczne przy umownym wydłużeniu trwałym x, wyznaczone metodą obciążania
R rx	IkG/mm^2]	[u/mm^2]	naprężenie graniczne przy umownym wydłużeniu trwałym x, wyznaczone metodą odciążania
tu cł^- <l	[kG/mm^2]	[łr/mm^2]	naprężenie graniczne przy umownym wydłużeniu całkowitym v
R e	[kG/mm^2]	[F/inm^2]	wyraźna granica plastyczności, w przypadkach potrzeby różróżnia się Reg - górną granicę plastyczności oraz R0^ - dolną granicę plastyczności
. v	[kG/mm^2]	Bl/mm^2]	wytrzymałość na rozciąganie
R	{kG/mm^2]	^fO i_i	naprężenie rozrywające
E	[kG/mm^2]	i—i * t i	moduł sprężystości wzdłużnej (moduł Younga)

.1•'Wydłużenie A^ oraz — stosunek trwałego wydłużenia bezwzględnego próbki po rozerwaniu 41 do długości pomiarowej L^, wyrażony w procentach:

- dla próbek proporcjonalnych

A

P

100,

dla próbek nieproporcjonalnych

A

AL

Lo

Przed obliczaniem wyniku należy dokonać pomiaru długości próbki po zerwaniu. W tym celu obie części próbki składa się tak, aby przylegały do siebie, a oś stanowiła linię prostą.

2. Wydłużenie równomierne A - wydłużenie niezależne od długości pomiarowej próbki i mierzone z wyłączeniem wpływu wydłużenia w pobliżu miejsca zerwania (szyjki próbki), wyrażone w procentach:

- dla próbek okrągłych (w przybliżeniu)

100.

A

2 2 d * - d o_r_

d²

3- Przewężenie Z - zmniejszenie pola (powierzchni) przekroju poprzecznego próbki w miejscu zerwania,odniesione do pola (powierzchni) jej pierwotnego przekróju,wyrażone w procentach:

S-S

—......“Moo

lub

d_Q² - d

2

Ł 100,

4. Naprężenie rozciągające R - stosunek siły F do pola (powierzchni) pierwotnego przekroju poprzecznego S , wy-2    2    o

rażony w kG/mm (N/mm j:

R =

vjj>- Wyraźna granica plastyczności R_g - naprężenie rozciągające, przy osiągnięciu którego występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki (przy zmniejszonym, bez wzrostu, lub nawet przy krótkotrwałym spadku siły ob-

2 2

ciążającej), wyrażone w k&/mm (N/mm );

R

e

6. Umowna granica plastyczności R_n „ - naprężenie roz-

r    n    Q \J

ciągające, wyrażone w kG/mnr (N/mnr), wywołujące w próbce umowne wydłużenie trwałe x = 0,2%:

P

p    _0,2

^eo,2 -~tr

(7.;Wytrzymałość na rozciąganie R^ - naprężenie rozciągające, wyrażone w kU/mm² (N/mm²), odpowiadające największej sile obciążającej uzyskanej podczas przeprowadzania próby:    '

8. Naprężenie rozrywające R - naprężenie rzeczywiste, 2 '2 ^

wyrażone w kG/mm (N/mm ), występujące w przekroju poprzecznym próbki w miejscu przewężenia w chwili zerwania:

u

R =-u

u

Na podstawie wyników pomiarów i obliczenia, zgodnie z PN, należy sporządzić protokół próby.

1.6. Treść sprawozdania

Sprawozdanie powinno zawierać:

-    rysunek próbki z podaniem wymiarów,

-    charakterystykę przyrządów,

-    protokół pomiarów,

-    wykres rozciągania dla przeprowadzonej próby,

-    określenie gatunku materiału na podstawie załączonych tabel 1 .6 i 1 .7,

-    wnioski.

Uwaga: jednostki sił należy podawaó w kG- oraz Hf.

Tabela 1.6

Własności mechaniczne taśmy zimno walcowanej ze stali konstrukcyjnej jakościowej

	Taśma utwardzona		Taśma wyżarzona
Znak sta li	wytrzymałość na rozciąg. R [kG/mm^2J	wydłużenie wzgl. A10 [#] (nie mniejsze)	wy trzymałoś <5 na rozciąg. Rm [kG/mm^2]	Wydłużenie* wzgl. A10 M (nie mniejsze)
15	45*80	3	32*50	22
20	50*85	2	32*55	20
25	55*90	2	55*60	' 18
30	65* 95	2	40*60	16
35	65*95	2	40+65	16
40	65*100	2	45+70	15
45	70*105	1,5	45+70	15
50	75*110	1,5	45+75	13
55	75*110	1,5	45+75	12
60	75*115	1,0	45+75	12 y
65	75*115	1 ,0	45+75	Z
70	75*115	1,0	45+75	y /

Tabei_{a 1}

Własności mechaniczne blach i taśm

Nazwa Materiału	Stan	Wytrzymałość na rozciąg. Rm [kG/mm^2]	Wytrzymałość na ścianie Rt [kG/mm^2]	Nydłużenie Oględne . ^A10 W
	miękki	30	26	40
	zimno-	30	26	36
	walców.	35	30	25
mo s iąd z	półtwar-	35	30	25
	dy zimno wal-	38	33	20
	cow. twardy	40	34	J 15-
	zimno—	42	36	10 ^x
	walców,	45	40	5
aluminium	miękkie	7,5+11	7	30+20
	twarde	' 12+15	11	9+6

i

LITERATURA

OJ Katarzyński S-, Kocańda S«: Badanie własnośbi mechanicznych metali. WNT, Warszawa 1967. [2] Pn-71/H-04310 - Próba statyczna rozciągania metali.

rot odsunąć dociskacz od matrycy tak, aby można było wyjąć badaną próbkę blachy,

- wyłączyć oświetlenie elektryczne.

Kształt i wymiary próbek

Do próby tłoczności metodą Erichsena stosuje się próbki prostokątne, kwadratowe lub okrągłe o szerokości lub średnicy i grubości podanych w tabeli. Długość próbki prostokątnej powinna zapewnić możliwość wykonania co najmniej trzech wgłębień; odległość pomiędzy środkami sąsiednich wgłębień wykonanych stemplem lub kulką o średnicy 3,8 lub 15 mm powinna wynosić co najmniej 55 mm, a odległość pomiędzy środkami sąsiednich wgłębień wykonanych stemplem lub kulką o średnicy 20 mm powinno wynosić co najmniej. 90 mm. ha próbkach okrągłych lub kwadratowych można wykonać tylko jedno wgłębienie. Środki wgłębień powinny znajdować się w środku szerokości próbki. Prostowanie próbek na zimno łub gorąco, obróbka cieplna oraz młotkowanie próbek są niedopuszczalne. Brzegi próbek nie powinny mieć gradu i zadziorów oraz nie powinny wykazywać odkształceń utrudniających zamocowanie próbki w przyrządzie do pomiaru tłoczności.

Wynik i ocena próby

Wynik pomiarów tłoczności metodą Erichsena stanowi średnia arytmetyczna wyników pomiarów głębokości trzech wtło-czeń. Miarą tłoczności jest głębokość wgłębienia w badanej próbce blachy, odczytana na skali przyrządu, wyrażona w milimetrach i zaokrąglona do 0,1 mm. Głębokość ta odpowiada drodze przebytej przez tłocznik od położenia zerowego aż do położenia w chwili wystąpienia pęknięcia. Na rysunku 2.3 podano zestawienie wyników próby na tłoczenie dla różnych blach. Tłoczność badaną metodą Erichsena należy

Rys. 2.3- Zestawienie wyników próby tłoczenia

oznaczyć symbolem TE z indeksem oznaczającym średnicę stempla lub kulki podać głębokość wtłoczenia w milimetrach; np. tłoczność badana stemplem lub kulką o średnicy 20 mm—

= 12,6 mm.

,^cena materiału

£Jlja podstawie wyglądu wytłoczonej wypukłości można określić wielkość ziarna badanego materiału. Gładka powierzchnia -^głębienia charakteryzuje materiał drobnoziarnisty, chropowata lub groszkowata - materiał gruboziarnisty. Ponadto z charakteru pęknięcia można wnioskować o jednorodności materiału* Ogólna ocena materiału następuje zwykle na podstawie wymagań szczegółowych norm, wyrunków odbiorczych albo umowy i stanowi średnią z trzech pomiarów/ ■

2. Próba przeginania

Do przeprowadzenia próby przeginania blach i ■taśm służy przyrząd typu NG-2 przedstawiony na rys. 2.4.

Dane techniczne przyrządu:

-    liczba jednocześnie badanych próbek 1,

-    odległość od górnej tworzącej wałka do dolnej krawędzi prowadnika 5+50 mm,

-    kąt zginania dźwigni w prawo i lewo od pionu 90° + 3°,

-    siła wstępnego obciążenia próbki 1+6 kG,

-    wymiary badanych próbek

druty: średnica 0,5+5 mm, długość 100+ 150 mm, taśmy: grubość 0,15+3 mm, szerokość 20_Qg mm, długość

100+150 mm.

fi v v.

pZasad aTd ział an iet

\/l S Przyrząd posiada podstawę żeliwną (2). Dwie okładki boczne ' (4). Imadła, razem z wymiennymi szczękami (5), zaciskają się poprzez pokręcenie rękojeści (11). Dźwignia (6) z łożyskiem tocznym jest wahliwie zamocowana na wałku (9)