22 Ispitivanje Mehanickih Osobina Metala

1

Ispitivanje proizvodaMehaničko ispitivanje metala

doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>

Ispitivanje Ispitivanje proizvodaproizvoda

Mehaničko ispitivanje metala 2/36

Mehaničko ispitivanje metala

Mehaničke osobine metala Ispitivanje zatezanjem Ispitivanje tvrdoće Tehnološka

ispitivanja Ispitivanje

anizotropije



Mehaničke osobine metala

Fizičke osobine se mjere metodama koje ne zahtijevaju upotrebu vanjske sile

Primjeri: specifična masa, magnetske osobine, toplotna provodljivost, električne osobine

Ispitivanje mehaničkih osobina je određivanje relacija između opterećenja i ponašanja prema dejstvu opterećenja




Izotropni materijali imaju iste osobine u svim pravcima

Anizotropni materijali imaju osjetno različite mehaničke osobine u zavisnosti od vrste i položaja simetrije kristala

Polikristalni izotropni materijali se mogu pod dejstvom veće plastične deformacije pretvoriti u anizotropne




Prema mehanizmu deformacije pod dejstvom sile, materijali se dijele u tri grupe:

elastični elasto-plastični

(metali i legure) viskoelastični

(polimeri, guma,...)




Prema načinu djelovanja sile, ispitivanja mogu biti statička i dinamička

Kod statičkih ispitivanja, intenzitet sile raste mirno, ne brže od 10 MPa/s

Kod dinamičkih ispitivanja sila djeluje udarom ili se mijenja

2




Prema vrsti naprezanja: Ispitivanja zatezanjem Ispitivanja pritiskom Ispitivanja savijanjem Ispitivanja uvijanjem (torzijom) Ispitivanja smicanjem Kombinovana ispitivanja



Ispitivanje zatezanjem

Određivanje osobina otpornosti i sposobnosti deformacije

Epruveta KidalicaMjerni pribor




Epruveta je tijelo standardiziranog oblika i dimenzija, izrađeno od uzorka (komada metala odabranog za ispitivanje) i pripremljeno za ispitivanje

Tehničke (neobrađene) Standardne (normalne i

proporcionalne)







Normalne epruvete su kružnog poprečnog presjeka

Kratke: L0=10d0 ili L0=5d0

Proporcionalne mogu imati kružni, kvadratni, pravougaoni, prstenasti ili drugi poprečni presjek, a dužina L0 je linearno proporcionalna korijenu površine poprečnog presjeka S0




Kidalice mogu imati mehanički ili hidraulički pogon

U toku ispitivanja crta se ili se snima dijagram sila-izduženje

Na osnovu dijagrama se određuju zatezne osobine

3




Zatezna čvrstoća (Tensile strength)

Napon tečenja (Yield stress) Izduženje (Elongation) Suženje (Contraction)Granica elastičnosti

(proporcionalnosti) Youngov modul elastičnosti




Inženjersko naprezanje se mjeri u odnosu na početni, a stvarno u odnosu na stvarni (suženi) poprečni presjek




Konvencionalni napon tečenja (Offset yield) je napon pri utvrđenom neproporcionalnom procentualnom izduženju (0,01, 0,2 ili 1%)




Za mjerenje izduženja epruveta u kidalicama koriste se ekstenzometri (mehanički, optički)



Druge vrste ispitivanja Ispitivanje na savijanje se

najčešće primjenjuje za krte materijale, kao što je sivi liv, a savojna čvrstoća predstavlja osnovno mjerilo kvaliteta

Ispitivanje na pritisak se kod metala rjeđe sprovodi

Pri tome se epruveta ne razara, nego se određuje napon kod kojeg nastaju trajne deformacije



Druge vrste ispitivanja

Ispitivanje na smicanje je od interesa samo za čelike od kojih se izrađuju zakovice

Ispitivanje uvijanjem (torzijom) se koristi kao tehnološka proba za žice

4



Ispitivanje tvrdoće

Pod tvrdoćom se podrazumijeva otpor kojim se materijal opire prodiranju drugog tvrdog tijela

Postupci sa statičkim djelovanjem (sila se postepeno povećava)

Postupci sa dinamičkim djelovanjem (udarna sila)




Postupci sa statičkim djelovanjem kod kojih je tvrdoća definisana odnosom sile utiskivanja i površine dobijenog otiska (Meyer, Brinell, Vickers)

Postupci sa statičkim djelovanjem kod kojih je tvrdoća definisana odnosom sile utiskivanja i trajne dubine otiska (Rockwell)




Tvrdoća po Brinellu




Tvrda čelična kuglica utiskuje se u materijal određenom silom

Tvrdoća po Brinellu je HB=F/A A = ·D·h F: sila utiskivanjaD: prečnik kuglice h: dubina otiska




Tvrdoća po Vickersu




Kao utiskivač se koristi piramida Tvrdoća po Vickersu je HV=F/A F: sila utiskivanja A: površina otiska

5




Tvrdoća po Rockwellu




Kod ispitivanja tvrdoće po Rockwellu, utiskivač se prvo optereti početnom silom, pri kojoj će dubina iznositi h1

Nakon toga se nanosi glavna sila, pri čemu utiskivač prodire do dubine h2

Zatim se glavna sila uklanja i mjeri se trajna dubina otiska h3




Tvrdoća po Rockwellu: za ispitivanje konusom:

HRC=100-h3/0,002 za ispitivanje kuglicom:

HRB=130-h3/0,002




Utiskivači su najčešće dijamantski konusi sa zaobljenim vrhom, a za meke materijale koristi se čelična kuglica




Ispitivanje mikrotvrdoće se vrši korigovanom Vickersovom metodom, kod koje je odnos dijagonala piramide 7:1 (Knoop)




Za ispitivanje tvrdoće ultrazvukom, koristi se Vickers dijamant na metalnoj šipki koja vibrira

Mjeri se uticaj veličine otiska na rezonantnu frekvenciju vibracija

6



Tehnološka ispitivanja

Ispitivanja obradivosti metala Ispitivanje limova savijanjem Ispitivanje limova izvlačenjem Ispitivanje žice previjanjem,

uvijanjem i namotavanjem Ispitivanje cijevi gnječenjem,

proširivanjem, sabijanjem ...



Ispitivanje anizotropije

Anizotropija podrazumijeva svojstvo materijala da u različitim smjerovima pokazuje drugačija fizička svojstva

Varijacija svojstava plastičnosti u različitim pravcima opisuje anizotropiju plastičnosti

Anizotropija se opisuje koeficijentima




Koeficijent normalne (ortogonalne) anizotropije predstavlja mjerilo nejednakosti deformacije u ravnini okomito na lim

s

b

0

0

s

sln

b

bln

s

dsb

db

r

s

b

0

0

s

sln

b

bln

s

dsb

db

r




Koeficijent srednje normalne anizotropije služi za ocjenu osobina materijala pri procesu deformisanja, prije svega dubokog izvlačenja

s

b

0

0

s

sln

b

bln

s

dsb

db

r

)rr2r(4

1r 90450




Koeficijent anizotropije svojstava u ravni lima je mjerilo promjene normalne anizotropije (mjerilo veličine nabiranja u procesu dubokog izvlačenja)

s

b

0

0

s

sln

b

bln

s

dsb

db

r

)rr2r(2

1r 90450




Koeficijenti anizotropije se izračunavaju na osnovu rezultata ispitivanja zatezanjem epruveta uzetih u tri pravca, pod 0°, 45° i 90° u odnosu na smjer valjanja lima

s

b

0

0

s

sln

b

bln

s

dsb

db

r

Documents

22 Ispitivanje Mehanickih Osobina Metala