IMG!6 217 (2)

216

9. Właściwości materiałów

217

9.2. Właściwości mechaniczne

Rys. 9.5. Zależność odkształcenia od naprężenia materiału metalicznego dla rozciągania 1 - krzywa umowna, 2 - krzywa rzeczywista

Próbę wykonuje się na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej, najczęściej ₀. pędzie hydraulicznym (rys. 9.2). Manometr wycechowany w jednostkach siły wskaw' chwilowe obciążenie próbki. Wymienne uchwyty próbek umożliwiają wykonanie na^ szynie prób rozciągania (rys. 9.3a). ściskania (rys. 9.3b), zginania (rys. 9.3c). przeprowadza się na wykonanych z badanego materiału próbkach o znormalizowany^ kształtach i wymiarach. Do próby rozciągania najczęściej stosowane są próbki o kroju kołowym i długości pomiarowej równej 5- lub 10-krotnej średnicy (rys. jjZJ

Rys. 9.3. Mocowanie próbki do próby: a) rozciągania, b) ściskania, c) zginania

Zależność odkształcenia od naprężenia wykreśloną podczas statycznej próby rozciągania przedstawiono na rys. 9.5. Coraz powszechniej stosowane są nowoczesne! maszyny wytrzymałościowe <np. MTS, ZWICK, INSTRON) i wówczas rejestrowane samoczynnie wykresy wyglądają nieco inaczej niż na rys. 9.5. W zakresie stosowalności prawa Hooke’a (słusznego tylko dla małych naprężeń) zależność odkształcenia sprężystego od naprężenia jest liniowa. Granicy stosowalności prawa Hooke'a odpowiada granica proporcjonalności R_H, po której przekroczeniu zależność odbiega od liniowej, osiągając granicę sprężystości R_sp. Dalszy wzrost naprężenia powoduje obok

Do próby rozciągania blach stosowane są próbki o przekroju prostokątnym (rys. 9.4b). Do próby ściskania próbki mają kształt walca o średnicy wynoszącej 2/3 wysokości (rys. 9.4c). Wreszcie do próby zginania stosuje się próbkę w kształcie pręta o przekroju kołowym (rys. 9.4d).

EtB

Rys. 9.4. Próbki do prób wytrzymałości: a) i b) na rozciąganie, c) na ściskanie, d) na zginanie

odkształcenia sprężystego również odkształcenie plastyczne. Począwszy od naprężenia zwanego granicą plastyczności R_e odkształcenie, równomierne na całej długości pomiarowej próbki, powiększa się szybciej od naprężenia. Po przekroczeniu granicy plastyczności, wobec nakładania się odkształceń sprężystych (chwilowych) i plastycznych (trwałych), pod działaniem naprężenia np. R próbka ma długość L Po odciążeniu skróci się o wydłużenie sprężyste AL,, ale w stosunku do długości początkowej pozostanie trwale wydłużona o odkształcenie plastyczne AL_p. Po przekroczeniu naprężenia odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie R_m w materiałach ciągliwych rozpoczyna się tzw. płynięcie. Jest to pojawiające się w przypadkowym miejscu długości pomiarowej próbki duże lokalne odkształcenie - wydłużenie i przewężenie - prowadzące do powstania szyjki. Przy naprężeniu zrywającym R_u następuje zerwanie próbki w najmniejszym przekroju szyjki.

Z przebiegu krzywej l (rys. 9.5) można by sądzić, iż po przekroczeniu wytrzymałości na rozciąganie R_m wydłużenie próbki powiększa się pomimo malejącego naprężenia. Jest to sprzeczność pozorna, wynikająca z odnoszenia obciążenia do stałego początkowego przekroju próbki. Dlatego omówiony wykres nazywa się wykresem umownym. Odnoszenie obciążenia do rzeczywistego, zmniejszającego się, przekroju próbki prowadzi do wykresu rzeczywistego przedstawionego za pomocą krzywej 2. Na niej widoczny jest stały wzrost naprężenia podczas próby, aż do I momentu zerwania.

Należy nadmienić, iż w czasie statycznej próby rozciągania nie można wyznaczyć doświadczalnie ścisłych wartości granicy sprężystości R_ip oraz w razie materiałów nie wykazujących wyraźnej granicy plastyczności — również i wartości R_e, co w obu przypadkach jest oczywiste. Nie można bowiem wyznaczyć naprężenia odpowiadającego granicznemu stanowi — obecności bądź braku odkształcenia chwilowego lub trwałego. Z tego powodu w praktyce operuje się umowną granicą sprężystości R_{0 02}