Próby udarowe. Opracował: XXXXXXX studia inŝynierskie zaoczne wydział mechaniczny semestr V. Gdańsk 2002 r.

Transkrypt

1 Próby udarowe Opracował: XXXXXXX studia inŝynierskie zaoczne wydział mechaniczny semestr V Gdańsk 00 r.

2 1. Cel ćwiczenia. Przeprowadzenie ćwiczenia ma na celu: 1. zapoznanie się z próbą udarności;. zapoznanie się z udarową metodą rozciągania stali; 3. określenie udarności badanego materiału.. Uwagi wstępne. Próba udarności polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadłowego próbki z karbem (o określonym kształcie i wymiarach, podpartej na obu końcach) w warunkach określonych normą PN-69/H i pomiarze pracy zuŝytej na jej złamanie. Udarność wyraŝa się stosunkiem pracy zuŝytej na złamanie próbki do pola powierzchni jej przekroju poprzecznego w miejscu : Lu J K = S m o Próba udarności wg PN-69/H gdzie: Lu praca zuŝyta na złamanie probki; pracę tę określa się mierząc ubytek energii potencjalnej młota So pole powierzchni poprzecznego próbki w miejscu, mierzone przed próbą. Udarność zaleŝy nie tylko od wielkości pola przekroju So, ale równieŝ od kształtu próbki, wymiarów próbki i, stanu powierzchni próbki, temperatury badania, prędkości obciąŝenia itp. Decydujący wpływ na wartość udarności ma kształt i głębokość. Im karb jest głębszy i ostrzejszy, tym udarność jest mniejsza. Innym parametrem decydującym o udarności jest temperatura. KaŜda stal posiada pewną tzw. temperaturę krytyczną, poniŝej której wartość udarności gwałtownie spada. PowyŜej tej temperatury istnieją pewne przedziały temperatur, w których metal przejawia skłonność do kruchości. Zgniot obniŝa udarność stali w temperaturze pokojowej i to tym bardziej, im większy jest jego stopień. Na udarność ma równieŝ wpływ skład chemiczny stali np. węgiel obniŝa udarność

3 3. Próbki stosowane do próby udarności Polska Norma PN-69/H przewiduje do prób udarności stali trzy typy próbek: - typu Mesnager - typu ISO Charpy U - typu ISO Charpy V Próbka typu ISO Charpy U Próbka typu ISO Charpy V Próbki naleŝy wycinać na zimno z badanego materiału, na obrabiarkach do skrawania metali. NaleŜy unikać jakichkolwiek oddziaływań termicznych na próbkę, gdyŝ moŝe to spowodować zmiany w strukturze materiału a tym samym błędne wyniki. Obróbka próbek moŝe być tylko wiórowa. Nacięcie ma na celu wywołanie spiętrzenia napręŝeń powodujących pęknięcie próbki. Przeprowadzenie próby na próbkach bez spowodowałoby jedynie ich wykrzywienie. 3

4 4. Próbki do udarowej próby rozciągania Stosuje się próbki o przekroju kołowym z uchwytami gwintowanymi, celem odpowiedniego zamocowania ich w uchwytach maszyny. Próbki mogą być z karbem lub bez. Próbka do udarowej próby rozciągania bez Próbka do udarowej próby rozciągania z karbem 5. Młot Charpy ego Schemat budowy młota wahadłowego typu Charpy 4

5 10 Największa energia uderzenia młota nie powinna przekroczyć [ J ] minimalna nie moŝe być niŝsza niŝ 150 [ J ] Prędkość młota w chwili uderzenia wynosi: V = gh gdzie: g przyśpieszenie ziemskie H wysokość wzniesienia noŝa wahadła przed złamaniem próbki Prędkość ta waha się od 4,5 do 7 m/s 300 ± a 6. Typy złomów W próbkach mogą wystąpić trzy typy złomów. 1. Poślizgowy; próbka została zgięta a pęknięcie nastąpiło po przekroczeniu granicy plastyczności, tj. juŝ przy znacznych odkształceniach.. Kruchy; próbka pękła nie ulegając odkształceniom plastycznym 3. Z rozwarstwieniem; wskazuje na to duŝy stopień anizotropowości materiału (spowodowanej np.. obróbką plastyczną) lub na obecność zanieczyszczeń. Oceny wyników próby przeprowadzonych wg poniŝszych kryteriów: 1. JeŜeli przełom widziany od strony bocznej powierzchni próbki przedstawia linię łamaną lub wykazuje pęknięcia hartownicze, to próbę uwaŝa się za niewaŝną i powtarza na jednej próbce zastępczej.. JeŜeli próbka nie została złamana i po wygięciu przeszła przez podpory, naleŝy zanotować w protokóle nie złamana, a otrzymaną wartość udarności naleŝy ująć w nawias {np. (146) J/m } 3. JeŜeli próbka nie została złamana z powodu duŝej udarności materiału i niewystarczającej energii uderzenia młota, naleŝy w protokóle umieścić uwagę: nie złamała się i przed wartością udarności postawić znak > np. {>146 J/m } 5

6 7. Tabele pomiarowe Próba udarności Materiał Rodzaj Wymiar przekroju [mm] SO [cm ] K [J] Półokrągły 9,98x7,95 0, Kwadratowy 10,4x8,16 0, Prostokątny 10,09x8,73 0,881 0 Trójkątny 9,7x7,97 0, KC [J/cm ] (46.9) (00.) (9.3) (48.4) śeliwo Półokrągły 9,97x8,04 0,80.5 Dynamiczne i statyczne rozciąganie. Długość próbki l=60 [mm] Młot 300[J] Plastyczności 600[MPa] Bez (granice) Zerwania 85[MPa] Plastyczności 150[MPa] Z karbem (granice) Zerwania 1300[MPa] Materiał Rodzaj Rodzaj próby d 0 [mm] S O [mm ] K [J] Fe [dan] Fm [dan] l [mm] Bez Statycz na 5,00 19,64 318,75 588,6 804,4 11,44 Bez Dynami czna 5,0 19, ,84 Z karbem Statycz na 5,10 0,43 98,5 16, 175,3,79 Z karbem Dynami czna 4,9 19, ,33 6

7 Przykłady obliczeń Udarność: [ J ] K 196 J KC = = S 0,794 O = 46, 9 [ cm ] cm Granica plastyczności [ dan ] Fe 588,6 Re = = = 30 S 19,64 0 [ mm ] [ MPa] 8. Wnioski Udarność zaleŝy nie tylko od wielkości pola przekroju, ale równieŝ kształtu próbki, wymiarów próbki i, stanu powierzchni próbki, temperatury badania, prędkości obciąŝenia itp. Decydujący wpływ na wartość udarności ma kształt i głębokość. Im karb jest głębszy i ostrzejszy tym udarność jest mniejsza. Spadek temperatury i zgniot obniŝa udarność stali. 7