Incercarea La Tractiune a Metalelor

5/17/2018 Incercarea La Tractiune a Metalelor - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/incercarea-la-tractiune-a-metalelor-55ab598980e87 1/14

Lucrarea A 1

INCERCAREA LA TRACTIUNE A METALELOR

I. CONSIDERATII TEORETICE ASUPRA LUCRARII

Prin defini ie,numim încercare statica a unui material,aceea la care soli-citarea ţ exterioara ,, for a sau cuplu”ţ se aplica epruvetei lent,progresiv,începând de la zero pana la valoarea finala,in general pana la rupere. Se considera ca for a se aplica lent ţ in cazul când viteza de încercare nu depaseste ..

s s

22 mm

daN 1

m

kgf 1 ≅

Încercarea la trac iune a metalelor este încercarea la care sunt supuse ţ epruvetele,prin aplicarea in sensul axului longitudinal a unei sarcini progresive detrac iune. ţ

Prin încercarea la trac iune se determina o serie de caracteristici mecanice,pe ţ care le vom defini mai jos si care permit a se face o apreciere asupra comport riiă materialului in solicit rile la care va fi supus in timpul solicit rii sale.ă ă

Pentru un material supus la întindere,se poate face reprezentare grafica a rela iei ţ ce exista intre eforturile de limitare normale,,σ ,, ce apar in piesa si deforma iile ţ

specifice ,,ε ,,.Aceasta rela ie este reprezentata prin ţ curba caracteristica amaterialului , care,pentru otel,are forma din figura 1.

Pe acesta curba vom distinge mai multe puncte importante :

1. Limita de propor ionalitateţ

Limita de propor ionalitate (punctul P) notata cu ,, ţ

pσ ,,este valoarea lui,,σ

,,pana la care este valabila legea lui Hooke:

00e ε σ ⋅=

⋅

După aceasta limita ,creşterea deforma iei nu mai este propor ionala cuţ ţ creşterea efortului unitar.

Ea se calculeaz din rela iaă ţ :o

p

p A

p=σ

unde

p P este for a la limita de ţ

propor ionalitate ţ ;

o A aria ini iala a sec iunii epruvetei. ţ ţ

1



Coeficientul de propor ionalitate E,care leag efortul unitar ţ ă σ , de lungime

specificata ε ,se nu numeşte modul de elasticitate (longitudinal).Pentru otel ,

valoarea sa este in jurul a 2,1 x 10 26 / cm Kg .

2 Limita de elasticitate

Limita de elasticitate (punctul E) notat cueσ , este valoarea efortului unitar

pana la care materialul romane perfect elastic ,adic dup anularea efortului deă ă întindere ,revine exact la lungimea ini iala ,deci nu are deforma ii permanente ţ ţ .Experien ele nu arata ca in realitate materiale perfect elastice nu exista si ca in ţ

totdeauna corpul ,dup ce a fost întins , romane cu o deforma ie permanenta. S-aă ţ ales , in mod conven ional valoarea deforma iei permanente ,care sa defineasc ţ ţ ă limita de elasticitate ,acesta corespunzând unei deforma ii permanente de 0.25%, ţ ob inuta dup desc rcarea epruvetei . ţ ă ă

3 Limita de curgere

Limita de curgere sau limita deforma iilor mari , (punctul C) notata cu ţ cσ , este

valoarea efortului unic la care epruveta se deformeaz fata ca sarcina sa maiă creasc .Pentru unele materiale , acest lucru nu poate fi observat la aparatulă indicator al maşinii de încercat ; atunci se determina limita de curgere ,in modconven ional ,pe baza deforma iei permanente de 0,26 , ob inuta dup desc rcarea ţ ţ ţ ă ă

epruvetei ; in acel caz ea se noteaz ă 21oσ .

4 Rezistenta de rupere

Rezistenta de rupere (punctul R) r σ ,este efortul unitar corespunz tor valoriiă

maxime a sarcinii. Ea este egala cu :

o

r r

A

p=σ

Unde : r p - este for a maxima înregistrata la încercare ţ ;

0 A - este aria sec iunii ini iale a epruvetei ţ ţ

2



5 Lungimea specifica la rupere

Punctul unde se produce ruperea (S) este punctul c ruia ii corespundeă

lungimea specifica la ruperer σ .Acesta este raportul intre creşterea lungimii

epruvetei intre repere , dup rupere ( ă 0l l r − ) si lungimea ini iala ţ 0l

0

0

l

l l r

−

=ε

Adesea lungimea specifica la rupere se da in procente notându-se cu :δ

[%]100.1000

0

l

l l r

−

== ε δ

De asemenea in urma ruperii se poate determina gâtuirea la rupere , care esteraportul dintre micşorarea suprafe ei sec iunii transversale a epruvetei dup rupere ţ ţ ă

)( 0 r A A − si suprafa a ini iala ţ ţ 0 A . Ea se exprima tot in procente :

[%]100.0

0

A

A A r −=ψ

Atragem aten ia ca efortul unitar ţ in ori ce punct a diagramei se calculează ca raportul dintre for a P corespunz toare punctului respectiv si sec iuneaţ ă ţ ini iala,chiar daca sec iunea transversala a epruvetei s-a micşorat in cursul ţ ţ încerc rii ă din cauza contrac iei transversale. Se foloseşte deci ţ rela ia ţ :

0 A

P =σ .

Din aceasta cauza,curba caracteristica pe care o ob inem este o curba ţ conven ionala ţ C C (fig.2),care pe prima por iune coincide cu cea reala ţ C C (rezultata din

raportul dintre for a P si suprafa a contractata A’),dar regiunea de rupere se ţ ţ dep rteaz tot mai mult de cea reala. A trasa caracteristica reala ar însemna saă ă m suram mereu sec iunea epruvetei,deci sa complicam inutil încercarea. Ceea ce neă ţ intereseaz practic din curba caracteristica,este,in special,partea pana la limita deă curgere,unde cele doua curbe coincide.

II. MASINI SI APARATE UTILIZATE

1. Maşina universala de 30 tone ac ioneaz mecanic. ţ ă

3



Una din maşinile la care se face încercarea de întindere,prezentata schematic infigura 3, este o maşina universala, ce poate executa mai multe încerc ri: întindere,ă compresiune, încovoiere.

Maşina trebuie sa îndeplineasc urm toarele condi ii.ă ă ţ a) Sa reprezinte o centrare perfecta a epruvetei ,astfel ca aplicarea sa se facă

axial .b) Sa asigure o creştere , respectiv descreştere a sarcinii lipsita de şocuri.c) Sa m soare sarcina aplicata cu o precizie deă %1±

d) Sa permit men inerea sarcinii prescrise timp de minimum 30 de secundeă ţ La o maşina de încercat

materialele, vom distingeurm toarele par i caracteristice,ă ţ conform figurii 3

a) Maşina de încercat pr opriu-zisa cu dispozitiv defixare a epruvetelor . Ea secompune din :cadru fix 1,prins infundita maşinii ,cadrul mobil2,având in partea inferioara fiindlegat de cadrul 1 prin cutia dem surat 14, bara 4 , legata de falcaă superioara 5 , primeşte for a de ţ întindere de la epruveta si otransmite prin pistonul 6 la cutia demasurat14.

Pentru fixarea in f lci a epruvetei cilindrice sau prismatice, se folosescă

dispozitivele ca in fig.4 sau 5.Cel mai rapid sistem de prindere este cel cu pene din figura4.Epruveta E este strânsa intre penele P, care se g sesc in f lcile maşinii deă ă

încercat si care sunt prev zute cu din işori spre a evita lunecarea . In cazulă ţ epruvetelor cu cat se foloseşte sistemul de prindere cu doua inele ca in figura 5 .

b) Mecanismul de înc rcare sau de producere a for elor asupraă ţ epruvetelor. Ac ionarea maşinii ţ seface prin electromotor,care,printr-uncuplaj cu fric iune, transmite ţ mişcarea la melcul 7. Aceastaangreneaz cu o roat melcat 8,careă ă ă este filetat la interior şi în care intr ă ă şurubul 9 . Aceasta este in leg turaă prin sistemul de bare 10 cu falcainferioar 11 a sistemului deă trac iune sau cu platoul superior 12al ţ sistemului de compresiune.

c ) Mecanismul de m surareă a sarcinii. Sarcina se transmite princadrul 2 şi pistonul 6,la cutia de

m surat 14.Aceast cutie are un spa iu plin cu glicerin ,limitat prin membranaă ă ţ ă

elastic . Presiunea produs în urma deform rii epruvetei este transmis de c treă ă ă ă ă

4



glicerin la un manometru , care este etalonat astfel ca s arate direct for a aplicat ă ă ţ ă epruvetei.

Func ionarea.ţ Când electromotorul ac ioneaz melcul 7,aceasta angreneaz ţ ă ă roata melcat 8,care se roteşte. Din aceast cauz ,şurubul 9ă ă ă care este împiedicat să se roteasc ,primeşte o mişcare de transla ie în jos,ă ţ astfel c falca 11 va coborî. Înă

felul acesta, ea va solicita la întindere epruveta ce se g seşte între f lcile 5 şi 11.ă ă Prin falca 5 ,bara 4,cadrul 2,for a este transmis la pistonul 6,care prin intermediul ţ ă cutiei de m surat, indic la manometruă ă for a ce ac ioneaz asupra epruvetei. ţ ţ ă

In cazul incercariii de compresiune , epruveta se aseaza intre pl cile 12 si 13. Seă observa ca acum prin coborârea cadrului 1, epruveta este comprimata . For a se ţ transmite prin masa 3, si de aici la fel ca înainte.

2 . Maşina universala de 30 tone , cu ac ionareţ hidraulica

Maşina universala de 30 tone , cu ac ionare hidraulica este compusa din : ţ

5



a) Maşina de încercat propriu-zisa cu dispozitivul de fixare aepruvetelor ( I ),este format din : cadrul fix 1,prins cu batiul maşinii si cadrul mobil2, , care are la partea inferioara masa 3, pentru încercarea la încovoiere si falainferioara 4,ce poate fi ac ionata de mânerul 5,Fala inferioara 6, se ridica sau cobora ţ înainte de fixarea epruvetei ,in func ie de aşezarea acesteia cu ajutorul şurubului 6, ţ ac ionat de electromagnetul 8 for a se aplica asupra epruvetei , care pentru întindere ţ ţ se prinde intre f lcile 4 si 6, introducând cilindrul 9 uleiul cu ajutorul unei pompe :ă uleiul ap sa asupra pistonului 10 care prin cadrul 2 supune epruveta la întindere.ă Pentru compresiune .epruveta se fixeaz intre f lcile 11 si 12.ă ă

a) Pompa de ulei ( II )este formata din electromotorul 13care antreneaz ă pompa cu 12 pistonase 14, Aceasta se alimenteaz prin conducta 15, din rezervorulă 16, si trimite prin conducta 17,uleiul in cilindru 9 al maşinii de încercat . Uleiul carescap pe inga pistonul 10 se întoarce in rezervorul 16, prin conducta 18. După ă efectuarea unei încerc ri , uleiul este readus din cilindrul 9 in rezervorul de ulei 16,ă prin ventilul 19, Atât ventilul 19 cat si debitul pompei sunt comandate prin axul 20 ,

care poate fi rotit fie prin minerul 21 (grosier), fie prin melcul 22 (reglaj fin).

6



c) Mecanismul de m surat al sarcinii ă ( III ) este ac ionat hidraulic, prin ţ conducta 23 , ce pune in leg tura cilindrul 9 cu cilindrul fix 24, in care se mişcaă pistonul mobil 25.Pistonul mobil ac ioneaz prin sistemul de bare 26, pârghia 28, ţ ă având la cap t greutatea 29. In func ie de deplasarea pârghiei se citeşte pe cadranulă ţ 30

.for a cea ac ioneaz asupra epruvetei. Prin schimbarea greut ii 29,se pot ţ ţ ă ăţ realiza trei sc ri diferite, cea ce permite m rime preciziei citirea pentru sarcini mici .ă ă Cele trei sc ri sunt:ă

Greutatea A corespunde sc rii 0-5000KgăGreut ileăţ A+B corespund sacrii 0-15000KgGreut ileăţ A+B+C corespund sc rii 0-30000KgăDispozitivul 31 este un amortizor.

Func ionareaţ . Se introduce epruveta de încercat la întindere în falcasuperioar 4 şi se strânge prin ap sarea mânerului 5. Se deplaseaz apoi falcaă ă ă inferioar 6 cu ajutorul electromotorului 8,pân ce, între cele dou f lci, este oă ă ă ă distan corespunz toare lungimii epruvetei; apoi se prinde epruveta şi în falca ţă ă inferioar . Dac exist vreo indica ie asupra m rimii sarcinii de rupere, se aşeaz ă ă ă ţ ă ă greut i pe pârghia 28,astfel ca precizia citirii s fie cât mai bun . Se porneşte apoiăţ ă ă electromotorul 13 şi se regleaz vi5teza de deplasare a f lcii superioare,respectiv seă ă regleaz debitul pompei, prin rotirea mânerelor 21 şi 22. Dup ruperea epruvetei,ă ă uleiul care a intrat în cilindrul 9 este readus în rezervorul 16, ac ionându-se ventilul 19 ţ cu mânerul 21.

3) Dispozitive de m surare aă

deforma iilor ţ

Pentru m surarea deforma iilor ă ţ epruvetei, se utilizeaz un dispozitiv,ă reprezentat schematic în figura 7. Peepruveta E se prinde dispozitivul, care areghearele de prindere 1 şi 2 o

deschidereo,egal cu lungimea întreă

repere. Când epruveta este supus laă

întindere ea se deformeaz , deci gheareleă 1 şi 2 se îndep rteaz . Deforma ia seă ă ţ poate citi pe un vernier gradat cu precizie

de10

1mm. Acest dispozitiv m soar numaiă ă

deforma ii relativ mari, ce se produc dup ţ ă apari ia curgerii. Pentru deforma iile mici, ţ ţ din zona de propor ionalitate,se folosesc ţ tensometre. Distan a între repere se ţ potriveşte înainte de începerea lucr rii, cu ajutorul unei epruvete calibrate sau al uneiă

rigle gradate.

7



III. MATERIALE UTILIZATE ŞI FORMELEEPRUVETELOR

Încercarea se execut pe epruvete de o el.ă ţ Epruvetele întrebuin ate la încerc rile de trac iune sunt ţ ă ţ standardizate dup STAS 200-52 şi ele pot avea sec iunea circular , p trat sauă ţ ă ă ă dreptunghiular (în acest din urm caz se recomand ca raportul între laturileă ă ă dreptunghiului s nu dep şeasc valoarea4).ă ă ă

În laturile 8 şi 9 sunt desenele epruvetelor standardizate. Înainte de începerealucr rii, se fac pe epruvet dou semne, A şi B, pe care le numim repere.ă ă ă

T

oate dimensiunile indicate în figurile de mai sus sunt date în tabela 1. aceste

dimensiuni reprezint :ă o – lungimea ini ial a epruvetei între repere; ţ ă

c – lungimea calibrat a epruvetei;ă

t – lungimea total a epruvetei;ă

do – diametrul ini ial al epruvetei de sec iune circular pe lungimea calibrat ; ţ ţ ă ă

Α o – sec iunea ini ial a epruvetei, pe lungimea calibrat ; ţ ţ ă ă

r – raza de racordare la capul epruvetei;

ao şi bo – laturile sec iunii dreptunghiulare la epruveta plat , pe lungimea ţ ă calibrat .ă

8



Formaepruvetei

Lungimeade incercarecalibrata

c

mm

Lungimeainitiala intrerepere

o mm

Diametrul x)

0

d m

m

Sectiuneainitiala

Α o mm2

Simbolul pentrulungimeaspecifica larupere

Lungao+

0d o

0d

=20020 314

10

δ

Scurta 50

d =100 5

δ

Lungao+

0d 10

0d =11.3

0 A

La alegere

10

δ

Scurta5 0d =5.65 0 A 5δ

x)0

d este diametrul epruvetei de sectiune circulara sau diametrul unui cerc de

suprafata egala cu aceea a sectiunii dreptunghiulare ,patrate etc..

Dimensiunile capetelor epruvetei nu se precizeaz , ele urmând aă corespunde dispozitivului de fixare în maşina de încercat, astfel ca aceast fixare să ă se fac în bune condi ii. Prelucrarea epruvetelor se face, prin aşchiere fin , ca s seă ţ ă ă evite orice modificare structural a materialului.ă

În cazul barelor rotunde, laminate, conform STAS 500-49,pân la diametrul de 25ă mm,ele se pot încerca în stare brut , f r a confec iona epruvete strunjite.ă ă ă ţ

IV MODUL DE LUCRU

1 Înainte de încercarea lucr rii ă

9



a). Se m soar diametrul epruveteiă ă 0d si se fixeaz reperele ,conform tabelului 1( ă 0l =10

0d sau 0l =5 0d )

b) Se prinde epruveta in falca de sus (5) a maşinii. Apoi se aproprie falca de jos si se

prinde epruveta si in falca de jos. Se va avea grija ca reperele sa romana inafara f lcilor maşinii.ăc) Se porneşte maşina

2.In timpul lucr rii ă a) Se aplica asupra epruvetei , prin intermediul mecanismului de înc rcare, oă sarcina care sa produc un efort unitar sub limita de elasticitate. Se porneşte maşinaă si se citeşte deforma ia pe vernierul dispozitivului de m surare a deforma iilor. Acesta ţ ă ţ opera ie se repeta de câteva ori ,la sarcini m rite succesiv. ţ ă b) Se m reşte in continuare sarcinaă urm rind acul manometrului ă . Se observa

cum arata , la început o creştere a sarcinii , pana la un moment dat ,când semanifesta o oprire si apoi o tremurare a acului, cea ce corespunde unei sarciniconstante sau chiar micşorare .In aceasta situa ie sa atins ţ limita de curgere amaterialului , unde începe sa apar vizibil deforma iile epruvetei .Se citeşte si seă ţ noteaz deforma ia si for a la limita de curgere ( ă ţ ţ 0 P ).c) Se porneşte din nou electromotorul , iar sarcina va creste. Se repeta de câtevaori opera ia de citire a deforma iei, oprind maşina de câteva oricând se noteaz for a ţ ţ ă ţ (P) si lungimea(l).d) Se observa apoi ca sarcina creste din ce in ce mai încet. Aceasta înseamn caă materialul s-a apropiat de punctul R din fig. 1.Se va observa cu aten ie epruveta ţ

,recunoscând apari ia unei gâtuiri,care este premerg toare ruperii materialului. Dup ţ ă ă ruperea epruvetei se opreşte maşina.

3) Dup terminarea lucr rii ă ă a) Se citeşte pe ecranul manometrului for a maxima atinsa la încercarea , ţ

corespunz toare punctului R.ăb) Se scoate epruveta din f lcile maşinii, se aseaza pe masa, cap la cap, cele douaă

bucati si se m soar lungimea intre repere ( ă ă r l ).Cu ajutorul acesteia , secalculeaz lungimea specifica la rupere ( ă r ε ).

c) Pentru calculul gâtuirii, este necesara m surarea sec iunii de rupere a pasei.ă ţ

La epruvetele de sec iune circulara se m soar diametrul minim dup rupere , ţ ă ă ă luând media aritmetica a doua diametre perpendiculare. ( fig.10) :

2

21d d

d m

+=

Iar sec iunea de rupere este ţ :

4

2

m

r

d A

π =

10



Fig. 10 fig. 11

La epruvetele cu sec iune p trata sau dreptunghiulara , ale c ror sec iunii de ţ ă ă ţ rupere nu au muchiile drepte ,suprafa a sec iunii de se va calcula prin înmul irea ţ ţ ţ dimensiunilor minime a si b (fig. 11)

ba Ar

*=

V REZULTATELE LUCRARII

1) Calculul caracteristicilor mecanice

11



Caracteristicile mecanice ale materialului încercat se determina pentru fiecareepruveta întocmind tabela 2,dup modelul urm tor ă ă :

Pentru calculul se vor utiliza formulele (1) si (9)

E p r u v e t a n r .

D i a m e t r u l s a u d i m e

n s i u n i l e s e c i u n i i i n i i a l e ,

ţ

ţ

m m

S e c i u n e a

ţ

i n i i a l a

ţ

L u n g i m e a i n i ţ i a l a i n t r e r e p e r e

F u n c ţ i a l i m i t a d e c u r g e r e

F o r ţ a d e r u p e r e

L i m i t a d e c u r g e r e

R e z i s t e n t a d e r u p e r e

L

u n g i m e a l a r u p e r e i n t r e r e p e r e

L u n g i m e a s p e c i f i c a l a r u p e r e

D i a m e t r u l s a u d i m e n

s i u n i l e s e c ţ i u n i i d e r u p e r e , m m

S u p r a f a ţ a s p e c i f i c a l a r u p e r e

G â t u i r e a l a r u p e r e

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

0

1

1

1

2

1

3

2) Trasarea curbei caracteristice

Pentru una din epruvete , se va trasa prin puncte curba caracteristica. Pentruaceasta,dup cum sa ar tase aplica asupra epruvetei diferite sarcini si se m soar ă ă ă ă

deforma iile corespunz toare. ţ ă

12



Pentru ob inerea punctelor , se procedeaz astfel ţ ă :cunoscând for a P aplicata,se ţ calculeaz efortul unitar corespunz tor , cu formulaă ă :

0 A

P =σ

Apoi cunoscând lungimea variabila l intre repere se calculeaz lungimea specificaă

0

0

l

l l −=ε

Aceste rezultate se trec in tabela 3

Diametrul ini ial ţ =0d …mm

Lungimea ini iala l ţ 0 =…mmSec iunea ţ ini iala A ţ 0 =…mm 2

Fiecare pereche de valori ε σ = din tabela reprezint un punct al diagramei,care,ină

cazul otelului,va avea aspectul din figura 1.

VI. OBSERVATII,CONCLUZII

Nr.citirii

For a de ţ întindere

PKg

Efortulunitar

σ

Kg/ 2mm

Lungimeaintre repere

l mm

Lungimeaspecifica

ε

%1 2 3 4 5

13



Studentul va trage concluzii asupra felului cum s-a produs ruperea,asupramersului lucr rii, asupra curbei caracteristice,a ordinului de m rime a erorilor,aă ă posibilit ilor de eliminare a lor etc.ăţ

14

Documents

Incercarea La Tractiune a Metalelor