MateriJali 111

8/18/2019 MateriJali 111

1/14

Ispitivanje mehaničkih osobina matrijala

Autor:Danijel Zec

Rezime:Mehaničko ispitivanje materijala se može vršiti na više naćina,ovisno po potrebi.Kro ovajseminarski ću opisati tri vrste ispitivanja:ispitivanje na ateanje,ispitivanje u!arne žilavosti i ispitivanje tvr!oće.

Ključne riječi: "ispitivanje "epruveta "klatno "ki!alica

"napon "pucanje

"opterećenje "metal

"tvr!oća

1.Uvod

Značaj ispitivanja metala a ravoj tehnike, te !anašnja !osti#nuća napolju #ra!nje automobila,željenica, bro!ova, turbina it!. je veliki.$spitivanja matrijala se ne vrše samo ra!i utvr%ivanja osobina prilikom

proivo!nje ili prijema veći u svrhu utvr%ivanja načina upotrebe i o!#ovornosti, ali i u cilju poboljšanja osobinakako bi se !obili mateijali anove proivo!e, o!nosno nova po!ručija primjene. &vako!nevni tehnički ravoj

prati ivo%enje novih i usavršavanje postojećih meto!a i postupaka ispitivanja, kao i opća težnja a njihovume%unaro!nu primjenu.

$spitivanje materijala je po!ručje nauke o materijalima, koje je usko poveano s !ru#im naukama uinžinjerstvu kao što su: mehanika čvrsto# tijela, tehnika konstruisanja, tehnika proivo!nje i prera!e i tehnikaautomatiacije.

'emeljni a!aci ispitivanja materijala su:

" o!re%ivanje po#o!nih veličina a karakteriaciju svojstava materijala i njihovo kvantitativnoiražavanje u obliku upotrebljivih karakteristika(

" kontinuirana i široka automatiirana kontrola promjena svojstava materijala, koje nastaju ko! proivo!nje, prera!e i obra!e materijala s otkrivanjem mo#ućih #rešaka materijala(

" perio!ična kontrola stanja materijala nakon o!re%eno# vremena eksploatacije( " istraživanje slučajeva ranih oštećenja i uroka lomova mašinskih !ijelova u eksploataciji.

)o!jela ispitivanja materijala se vrši na osnovu svojstava materijala, pa takoimamo slje!eće vrsteispitivanja materijala:

" mehanička ispitivanja( " tehnološka ispitivanja( " ispitivanja be raaranja( " metalo#ra*ska ispitivanja( " hemijska ispitivanja( " *iička ispitivanja.

$spitivanje materijala se ne vrši samo ra!i utvr%ivanja svojstava prilikom proivo!nje, ili prijema( već i vrločesto ra!i ranih ekspertia usvrhu utvr%ivanja načina upotrebe i o!#ovornosti koja nastaje uslje! necjelisho!ne

upotrebe.


2/14

2.Mehanička ispitivanja materijala

Kako bi bili u mo#ućnosti !a ivšimo pravilno !imenionisanje !ijelova ira%enih o! !atih materijala,neopho!no je !a ponajemo mehanička svojstva !atih materijala. +ajvažnija mehanička svojstva materijala su:čvrstoća, tvr!oća, žilavost, amor i puanje. vaj seminarski ra! sa!rži samo obra%ene meto!e ispitivanjačvrstoće na ateanje i ispitivanje žilavosti sa stvarnim primjerima.pća po!ijela mehaničkih svojstava i uvjetaispitivanja je slje!eća: a- prema načinu !jelovanja opterećenja na: ateanje, pritisak,savijanje, uvijanje, smicanje, kombinacije kao ateanje i pritisak it! b- prema brini !jelovanja opterećenja na: statičko i !inamičko.&tatička opterećenja na ateanje,

pritisak, savijanje, uvijanje ismicanje, obično su kratkotrajna oko /0 min-, a neka o! njih mo#u biti i !u#otrajna ko! ispitivanja puanja i relaksacije o! 12min !o/00 000 sati-.Dinamička opterećenja

mo#u biti u!arna brina u!ara 3harp4jevaklatna obično je 2,2 m5s- ili promjenljiva s istosmjernimciklusima naateanje ili pritisak-. Dinamička promjenljiva opterećenja osim naateanje i pritisak,mo#u biti još na savijanje ili uvijanje(

c- prema temperaturi ispitivanja: na sobnoj, na povišenoj i na sniženoj temperaturi. +ajčešće se vršeispitivanja na sobnoj temperaturiime%u /0 i 62 73-, atim po! kontrolisanim uvijetima nana temperaturi 8692 73 npr. a puanje, re*leksija it!.-, te na sniženoj temperaturi npr. u!arnera!nje loma "80 73- i na povišenoj temperaturi npr. puanje na temperaturama 100, 200, ;003 it!.-(

!- prema trajanju !jelovanja opterećenja na: kratkotrajna i!u#otrajna, kako je to već obra%eno po! b-. eonar!o !a ?ici.?ažnost ispitivanja ateanjem vi!i se i slje!eće#:

"!aje najbolji opis ponašanja materijala po! opterećenjem, "!obijeni po!aci o svojstvima materijala najviše se koriste a prora čun i !imenionisanje elemenata

mašina i konstrukcija, "!obijeni po!aci omo#ućavaju je!nostavnu kontrolu tehnoloških procesa ranih proivo!a i svojstava

novih materijala, "i svojstava otpornosti materijala mo#u se približno o!re!iti i!ru#a važna svojstva a praksu kao

tvr!oća, !inamička i!ržljivost it!.-, " je!nostavno se ivo!i i lako se iračunavaju temeljna svojstava.

Zbo# sve#a nave!eno# se u mehaničkim laboratorijima najčešće vrše ispitivanja atene čvrstoće ižilavosti materijala.Ko! statičkih kratkotrajnih ispitivanja, ispitno tijelo, tv. epruveta,ilaže se u mašini, ki!alici,

postepenom porastu je!noosno# opterećenja sve!o njeino# loma, o!nosno ki!anja, pri tome mašina moraosi#urati je!nako prenošenje sile na epruvetu u u!užnom pravcu u istovremenu re#istraciju opterećenja naskali manometra s klatnom, kao i crtanje !ija#rama nabubnju.+a slici 8././ !ata je slika !vije ki!alice na kojimase vršiloispitivanje epruveta u našem slučaju, o čemu ćemo #ovoriti kasnije. +a slici8./.8, !ata je je!nauniveralna ki!alica koja se u a!nje vrijeme može sresti u svim !obro opremljenim laboratorijima, !ok je naslici 8./.6, !ata šema je!ne takve univeralne hi!raulične ki!alice.


3/14

Slika 2.1.1. Kidalice na kojima se vršilo ispitivanje [3]

Slika 2.1.2. Univerzalna kidalica [1]


4/14

Slika 2.1.3. Šema univerzalne hidrauline kidalice [1]

Za ispitivanja na ateanje, i matrijala isjecaju se uorci aispitivanje, o! kojih se !alje obra%ujuepruvete a ispitivanje. De*inicije auorak i epruvete su:

" uorak je koma! metala o!abran a ispitivanja( " epruveta ili ispitni uorak je tijelo stan!ar!iovano# oblika i mjera ira!jena o! uorka i pripremljena a ispitivanje.

+a slici 8./.1 prikaana je stan!ar!na pljosnata epruveta.

Slika! 2.1.".Standardna pljosnata epruveta[1]


5/14

2.1.1.Ispitivanje pljosnatih epruveta$spitivali smo !vije pljosnate epruvete stan!ar!no# oblika i !imenija, sto je !ato na slici

8./.2.@lani po!aci !ati su u tabeli 8././.

Slika! 2.1.#.$pruveta koju smo ispitivali[3]

%a&ela!2.1.1. Ulazni podaci za pljosnate epruveta

$pruveta 'aterijal (o[mm] &[mm] S[mm2 ]/" standardna

pljosnataB.0/12 20 /2 /2

8" standardna pljosnata

>e#ura 3u&n 20 /2 /2

%a&ela 2.1.2. )ezultati ispitivanja pljosnatih epruveta[3]

$pruveta ([mm] *ma+[,] - m[,mm2 ] /n / st 0[]/ ;C 2/,60 618 0,6; 0,60 6;8 ;; 2,21 6;, 0,68 0,8E 68

+a slje!ećoj slici prikaane su epruvete / i 8.

Slika 2.1.. $pruvete $1 i $2[3] pruvete su ispitivane na ki!alici koja je proivo!ila maksimalnu silu o! /0 t. Zbo# ne!ostatka

po!ataka nisam bio u mo#ućnosti iračunati F08 i Z, jer nisam abilježio silu pri prelasku i elastično# u plastično po!ru čje,tako%er nismo ivršili mjerenje !ebljine i širine epruvete poslije pucanja, što je onemo#ućiloračunanje preki!no# suženja Z.


6/14

2.1.2.Ispitivanje okruglih epruveta

$spitivali smo tako%er !vije okru#le epruvete na ki!alici o! /0 t.$spitivane epruvete su prikaane na!onjoj slici.

Slika 2.1.. 4kru5le epruvete [3]

Slika 2.1.6. Šema okru5lih epruveta [2]

@lani po!aci a okru#le epruvete !ati su u slje!ećoj tabeli:

%a&ela 2.1.3. Ulazni podatci za okru5le epruvete [3]

$pruvete 'aterijal (o[mm] 7o[mm] So[mm2 ]

/ ... ... ... 188 18963 :2

8 (e5ura ;u


7/14

Komentar: $spitivanje okru#lih epruveta nam pokauje koliki utjecaj na ispitivanje ima poprečni presjek, jer vi!imoi !obijenih reultata !a smo ko! okru#lih epruveta morali imati puno veću silu ne#o ko! pljosnatih.$nače, nemanekih posebnih pravila ka!a upotrebljavamo je!ne epruvete, a ka!a !ru#e, okru#le se više koriste ko! jačihmaterijala. +eka!a se u praksi na pojaviti !a se koriste i epruvete !ru#ih poprečnih presjeka npr:kva!ratne-, ali

to su rijetki slučajevi, jer takve epruvete imaju malo težu ira!u.)re!nost okru#lih epruveta u o!nosu na pljosnate je vrlo laka ira!a,ali one tako%er o!nose i više materijala i traže jače ki!alice a ispitivanje.

2.1..Ispitivanje zavrtnjeva $vršeno je ispitivanje !va avrtnja, na ki!alici o! 80 t. $nače aispitivanje avrtnjeva moramo

posje!ovati i specijalne posre!ne čeljusti,#!je se je!an !io čeljusti avije na avrtanj.


8/14

+a slje!ećoj slici prikaan je ispitivani avrtanj.

Slika 2.1.:.


9/14

2. 2. Ispitivanje udarne #ilavosti

2. 2. 1. Ispitivanja na $harp%jevom &'arpijevom( klatnu@ mno#im slučajevima u mašinstvu materijali su iloženi u!arnim opterećenjima tj, !inamičkimopterećenjima. $spitivanjem u!arom procijenjuje se krtost materijala iloženo# u!arnom opterećenju, vimispitivanjem o!re%uje se sposobnost materijala !a apsorbuje ivjesnu količinu ener#ije prije ne#o što !o%e !oloma.$spitivanje u!arom po 3harp4juHarpiju- je je!no o! najstarijih mehaničkih ispitivanja materijala ueksploatacionim uvjetima a služi a utvr%ivanje nje#ove otpornosti prema krtom lomu. +a 3harp4jevuklatnu&lika 8.8./- ispituju se je!nim u!arcem, sa brinom obično 2 !o 2.2 m5s,areane pruvete s @"areom ili?"areom " slika 8.8.8-


10/14

a-u are b- v areSlika 2.2.2. Standarde epruvete za ispitivanje na ;arphBjevom klatnu[1]

Za utvr%ivanje važno# svojstva"žilavoti materijala ispituju se tri epruvete na propisanoj tempraturi,

pri čemu ne smije biti veće rasipanje vrije!nosti o! 60 u o!nosu na minimalnu propisanu vrije!nost.+a kraju!a kažemo !a ispitivanje u!arne žilavosti pre!stavlja vrlo prosto,bro i je*tino ali veoma pou!ano utvr%ivanjesvojstava materijala inje#ovo# stanja pri normalnim, povišenim ili sniženim temperaturama.Mi smo ispitivali!vije epruvete stan!ar!o# oblika kao što je !ato naslici 8.8.8. b i a !ate ulane po!atke !obili smo slje!ećereultate, !ate u tabeli 8.8./.


11/14

2. . 1.Ispitivanje tvrdo)e po *rinelu

Hve%anin O.A. Nrinell objavio je /00. #o!ine postupak prema kojemse tvr!oća !e*iniše o!nosomo!re%ene sile, kojom se u ipitivani materijal utiskuje tvr!a čelična ku#lica o!re%eno# prečnika, i površinenastalo# oblika u materijalu.


12/14

2..2.Ispitivanje tvrdo)e po +ikersu

G.$.&mith &mit- i R..&tan!erlan! &an!erlan- pre!ložili su !a se umesto ku#lica, kao utiskivač pri

ispitivanju tvr!oće, koristi !ijamantna pirami!a kako bi otisci bili #eometrijski slični, be obira na veličinu primjenjeno# opterećenja. @tiskivač ima oblik prave pirami!e sa kva!ratnom osnovom i u#lom ime%unaspramnih stranica o! /6;7.


13/14

$spitivali smo !va uoraka po meto!i ?ikersa, utiskivač je bio !ijamantn apirami!a. $spitivanje jetako%er jako je!nostavno i u njemu su učestvovali istu!enti.

%a&ela 2.3.2.)ezultati ispitivanja tvrdoDe po @ikersu[3]

Uzorak 'aterijal Sila utiskivanja

[,]

@eliona

dija5onale [mm]

@rijednost

tvrdoDe [A@]@orak/ ... ... ... C,/ 0,/21 EC,8@orak8 3u Zn 60 C,/ 0,6CE ;6,

$spitivanjem uorka 8. !okaali smo !a ispitivanje po meto!i ?ikers!aje skoro iste brojčane vrije!nostikao po meto!i Nrinel, a po!aci a uorak je!an nisu relevantni bo# ne!ostatka po!ataka o materijalu.

2. . .Ispitivanje tvrdo)e po Rokvelu

Za raliku o! tvr!oće po Nrinelu i po ?ikersu, koje se iražavaju o!nosom sile utiskivanja i površinenastalo# otiska, tvr!oća po GockUelluGokvelu- o!re%uje se na osnovu trajanja !ubine otiska koji načiniutiskivač u obiliku konusa ili ku#lice u ispitivanom materijalu. Kako je postupak ispitivanja veoma uprošten, to

je ova meto!a najrasprostranjenija. Zavisno o! utiskivača mo#u se mjeriti i tvr!i i meki materijali.


14/14

Za ku#licu:

PGN Q/60"

Documents

MateriJali 111