18
Univerzitet u Tuzli Mašinski Fakultet Odsjek: Proizvodno mašinstvo Tuzla, 28.04.20!. "odine SEMINARSKI RAD Predmet:  Materijali ## Tema: #s$itivanje materijala %tudent: Mujkanovi& 'mina  Pro(: )r.s*.+lvedin Traki&, do*ent r. #ndeksa: ##-/ 'sistent: Mr.%*. ejla %elimovi&

Materijali II.docx

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 1/18

Univerzitet u TuzliMašinski FakultetOdsjek: Proizvodno mašinstvoTuzla, 28.04.20!. "odine

SEMINARSKI RADPredmet: Materijali ##

Tema: #s$itivanje materijala

%tudent: Mujkanovi& 'mina  Pro(: )r.s*.+lvedin Traki&, do*ent

r. #ndeksa: ##-/ 'sistent: Mr.%*. ejla %elimovi&

Page 2: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 2/18

SADRŽAJ. U1O)

2. #%P#T#1'3+ 516%TO7+ M'T+6#'' 'T+'3+M

2. #s$itivanje zatezanjem

2.2 +$ruvete 4

2..)ija"ram na$on- $ro*entualno izdu9enje

2.4 adatak

2.4. Površina $o$reno" $resjeka !

2.4.2 ;rani*a $ro$or*ionalnosti !

2.4. ;ornja i donja "rani*a $ro$or*ionalnosti !

2.4.4 atezna vrsto&a materijala !

2.4. ;rani*a kidanja materijala <

2.4.! ;rani*a elastinosti <

2.4.< an"ov modul elastinosti-+ <

. #%P#T#1'3+ 516%TO7+ M'T+6#'' <.. rinellova metoda <

.2 6o*k=ell-ova metoda 8

. #s$itivanje tvrdo&e $o 1ikersu >

.4 adatak 0

4. #%P#T#1'3+ ?#'1O%T#

4. Odre@ivanje $arametra 9ilavosti 2

4.2 adatak 2

. #%P#T#1'3+ M'T+6#'' + 6''6'3'

.. 1izuelno is$itivanje

.2 #s$itivanje ultrazvukom 4

.2. Osnove is$itivanja ultrazvukom 4

.2.2 Primjena ultrazvune kontrole 4

.2. Ure@aji za ultrazvuna is$itivanja

. 6adio"ra(sko is$itivanje

.4 Ma"netno is$itivanje !

. #s$itivanje $enetrantima !

!. #T+6'TU6' <

2

Page 3: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 3/18

1. UVOD

Materija je sve što nas okru9uje, a materijali ine jedan njen dio. Materijal je materija kojuljudska Ai&a u$otreAljavaju i/ ili $rera@uju. Prema $orijeklu, materijali su $odijeljeni u etiri"ru$e: metalni materijali, keramiki materijali, $olimerni materijali i kom$ozitni materijali.

Prve tri "ru$e $redstavljaju osnovne materijale, a kom$oziti se doAijaju komAina*ijomosnovniB materijala. Prema namjeni mašinski materijali se dijele na konstruk*ione, $omo&ne i

 $o"onske materijale.Postoji više naina is$itivanja materijala i ona se dijele na is$itivanje materijala Aez razaranjai is$itivanje materijala sa razaranjem. #s$itivanje materijala Aez razaranja $redstavlja sku$metoda temeljen na $rin*i$ima (izike sa svrBom utvr@ivanja svojstava materijala ilikom$onenata sistema, te otkrivanja razliitiB vrsta "rešaka Cde(ekataD, a da se $ritom ne utjeena (unk*ionalnost materijala koji se is$ituje. Metode is$itivanja Aez razaranja su: vizualni

 $re"ledC1PD, dimenzionalna kontrola C)ED, $enetrantsko is$itivanje CP#D, ma"netskois$itivanjeCM#D, ultrazvuno is$itivanjeCU#D, radio"ra(sko is$itivanje C6iD, akustika emisijaC'+D, is$itivanje ne$ro$usnosti i ostale metode. U metode is$itivanja sa razaranjem uArajajuse: is$itivanje zatezanjem, is$itivanje tvrdo&e Crinel, 6okvel, 1ikersD, is$itivanje 9ilavosti...

2. ISPITIVANJE ČVRSTOĆE MATERIJALA ZATEZANJEM

2.1 Ispitivanj !at!anj"

#s$itivanje zatezanjem uAraja se u najva9nija meBanika is$itivanja materijala, jer ono dajenajviše va9niB u$otreAniB svojstava, kao što su: na$on teenja, zatezna vrsto&a, modulelastinosti, izdu9enje CistezanjeD, su9enje itd.  1a9nost is$itivanja zatezanjem vidi se izsljede&e":

aD daje najAolji o$is $onašanja materijala $od o$tere&enjem, AD doAiveni $oda*i o svojstvima materijala najviše se koriste za $roraun i dimenzionisanjeelemenata mašina i konstruk*ija,*D doAiveni $oda*i omo"u&avaju jednostavnu kontrolu teBnološkiB $ro*esa razniB $roizvoda isvojstava noviB materijala,dD iz svojstava ot$ornosti materijala mo"u se $riAli9no odrediti i dru"a va9na svojstva za

 $raksu Ckao tvrdo&a, dinamika izdr9ljivost itd.D,eD jednostavno se izvodi i laBko se izraunavaju temeljna svojstava.#z materijala koji 9elimo is$itati izrezuje se uzorak $ro$isano" oAlika i dimenzija - e$ruveta iliis$itni uzorak. 3aješ&e je to Covisno o oAliku $olu$roizvodaD $roAni šta$ *ilindrino" oAlika,kod koje"a su nje"ov $romjer i mjerna du9ina u odre@enom razmjeru. 1eliine kojekarakteriziraju dimenzije e$ruvete su sljede&e:d0 - $oetni $romjer e$ruvete, mm0 - $oetna mjerna duljina e$ruvete, mm%0 - $oetna $ovršina $resjeka e$ruvete:

%0 C   d 02∗ Π  D /4, mm2

+$ruveta se na mjestima zadeAljanja CG"lavaGD uvrsti u eljusti kidali*e odnosno strojana kojem se $rovodi statiko is$itivanje zatezanjem. Utvr@ivanje $ovršine $o$reno" $resjeka%0 vrši se mjerenjem od"ovaraju&iB dimenzija na nekoliko mjesta du9 e$ruvete CAar $o tri

 $utaD, u$ravno na lon"itudinalnu osu u *entralnom dijelu e$ruvete. Prije is$itivanja $otreAno

 je oznaiti $oetnu du9inu mjerne Aaze 0, tako da nain oznaavanja ne utie na $rerani lomuzorka. 1rijednost ove du9ine mo9e se zaokru9iti na najAli9iB mm, $od uslovom da tavrijednost ne odstu$a više od 0H od $roraunate. a is$itivanje je neo$Bodna u$otreAa

Page 4: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 4/18

od"ovaraju&e kidali*e i a$arature za mjerenje izdu9enjaCekstenzometreD, sa karakteristikamakoje se dalje utvr@uju standardima. Pri is$itivanju mašina mora osi"urati jednako $renošenjesile na e$ruvetu u uzdu9nom $rav*u uz istovremenu re"istra*iju o$tere&enja na skalimanometra s klatnom, kao i *rtanje dija"rama na AuAnju. Primjer jedne univerzalne kidali*e,na kojoj se mo9e vršiti is$itivanje i zatezanjem, kao i na $ritisak, $rikazan je na sli*i.

Slika 1 Precizne kidalize za ispitivanje pod opterećenjem od 100kN do100kN

2.2 Ep#$vt

Poetna mjerna du9ina is$itno" uzorka ili e$ruvete za kratke $ro$or*ionalne e$ruvete iznosi0/d0 , a za du"e $ro$or*ionalne e$ruvete iznosi 0/d0 0, "dje je d0 $romjer e$ruvete.Poetna mjerna du9ina e$ruvete za ne$ro$or*ionalne e$ruvete ne ovisi o $romjeru d0.+$ruvete za 9i*e i šta$ove $romjera do 4 mm moraju imati $oetnu mjernu du9inu 0 200 I2 mm ili 0 00 I mm. #s$itni uzor*i za limove i trake deAljine od 0, do mm izrezujuse na širinu 2, odnosno 20 mm, s $oetnom mjernom du9inom 0 od 0 do 80 mm iis$itnom du9inom < odnosno 20 mm.

Pored standardniB e$ruveta za is$itivanje zatezne vrsto&e, slu9e i teBnike e$ruvete. To sulan*i, elina u9ad, *ijevi, razliiti $ro(ili, 9i*a, "otovi mašinski dijelovi itd. Te e$ruvete se

4

Page 5: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 5/18

 $oseAno ne oAra@uju, ve& se is$itivanje vrši u stanju u kojem se u"ra@uju u konstruk*iju.%tandardne e$ruvete se izra@uju oAilnim Bla@enjem da se struktura materijala ne $romijeni, jer ona utjee na vrsto&u. Površina tijela mora Aiti (ino oAra@ena Aez o"reAotina i tra"ovaoAradAe, a $rijelaz s tijela na "lavu e$ruvete mora Aiti izveden s $ro$isanim zaoAljenjem r.

Slika ! a" primjer epr#vete $" epr#veta prije i poslije ispitivanja zatezanjem

2.%.Dija&#a" nap'n( p#')nt$a*n' i!+$,nj

)ija"ram na$on-jedinino izdu9enje $rikazuje se u koordinatnom sistemu koji se sastoji oddvije ose. 3a osi J $rikazano je $ro*entualno izdu9enje, a na K-osi na$on. Pri $ove&anjuna$ona dolazi do izdu9enja e$ruvete. Me@u njima se mo9e us$ostavit linearna rela*ija i ona

 $redstavlja Lukov zakon. Ovaj zakon ne vlada *ijelo vrijeme is$itivanja. 3a dija"ramuna$on-$ro*entualno izdu9enje javlja se nekoliko karakterisitniB taaka, a to su:

- ;rani*a $ro$or*ionalnosti C$D- ;rani*a elastinosti CeD- ;rani*a teenja CvD- Taka u kojoj is$itujemo maksimalno zateznu vrsto&u CmD- Taka kidanja CkD.

Ea9e se da su dija"rami sila-izdu9enje i na$on de(orma*ija a(ini dija"rami. To znai da jeoAlik ova dva dija"rama isti, ali su vrijednosti koje od"ovaraju karakteristinim takamarazliite Cna$oni se doAijaju dijeljenjem sile sa %0, a de(orma*ije dijeljenjem izdu9enja sa

 $oetnom vrijednoš&u du9ine mjerne Aaze 0D. 3a osnovu "ra(iko" $rikaza mo9e sezakljuiti da sa $ove&anjem sadr9aja u"ljenika rastu tvrdo&a i "rani*a razvlaenja, a o$adajukontrak*ija, izdu9enje $ri $rekidu i udarna 9ilavost.

Slika %Dija&ram napon'jedini(no izd#)enje

2.- Za+ata 

#s$itivanjem standardne e$ruvete na mašini kidali*i, utvrditi osnovne meBanikekarakteristike materijala e$ruvete Cza e$ruvetu sa kru9nim i $ravou"aonim $o$renim

 $resjekomD:. oun"-ov modul elastinosti + N3/mm22. ;rani*u $ro$or*ionalnosti $ N3/mm2

Page 6: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 6/18

. ;rani*u elastinosti e N3/mm24. ;ornju i donju "rani*u teenja T" i Td N3/mm2. ateznu vrsto&u materijala m N3/mm2!. ;rani*u kidanja<. Pro*entualno izdu9enje $rekida

*a$ela 1

;rani*a $ro$or*ionalosti

;rani*aelastinosti

;ornja "rani*ateenja

)onja "rani*ateenja

ateznavrsto&a

;rani*akidanja

)imenzijee$ruvete

 F  p Q L p

 F e Q Le

 F Tg   ∆ LT    F Td Q LTd

 F m Q Lm

 F k  Q Lk 

 L d t

>40 0.08 240 0,8 800 2,< 2>> .>> 2020

8,>

>0 2,40

>0 8,2

2.-.1 P'v#/ina p'p#0n'& p#sjaS0   d 0

2

RS/4

S0=56,98   mm

2

2.-.2 #ani)a p#'p'#)i'na*n'sti p=¿ F  p/S0

σ ¿ 

 p=¿  9405

56,98σ ¿

 

 p=¿165,06

σ ¿   3/   mm2

 

Ql$/   l0 R00H

0,088H

2.-.% '#nja i +'nja &#ani)a p#'p'#)i'na*n'sti

σ Tg= F Tg

S0 

σ Tg=15800

56,98  

σ Tg=277,29  3/   mm2

εTg   ∆ lTg /l0 R00H

εTg=2,63  

!

Page 7: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 7/18

σ Td= F Td

S0 

σ Td=15299

56,98  

σ Td=268,49  

εTd   ∆ lTd /l0 R00H

εTd 4,4H

2.-.- Zat!na 0v#st'a "at#ija*a

σ m=

 F m

S0  

σ m=20520

56,98  

σ m=360,13  3/   mm2

εm   ∆ lm/ l0 R00H

εm=20,21  

2.-.3 #ani)a i+anja "at#ija*a

σ k = F k 

S0 

σ k =15390

56,98  

σ k =270,095  3/   mm2

ε k    ∆ lk / l0 R00H

ε k =36  

2.-.4 #ani)a *asti0n'sti

σ e= F e

S0 

σ e=12540

56,98  

<

Page 8: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 8/18

σ e=220,077  3/   mm2

εe   ∆ le / l0 R00H

εe=0,64  

2.-.5 Jan&'v "'+$* *asti0n'sti(E+/

+8<,!82 3/   mm2

*a$ela !

Modulelastinosti

;rani*a $ro$or*ionalnost

i

;ornja"rani*a

teenja

)onja"rani*a

teenja

;rani*aelastinosti

ateznavrsto&a

materijala

Eidanjematerijala

+8<,!82   σ  p   ε p   σ Tg   εTg   σ Td   εTd   σ e   εe   σ m   εm   σ k    ε k 

!,0! 0,088 2<<,2>

2,! 2!8,4>

4,4 220,0<

0,!4 !0,

20,2 2<0,0>

!

%. ISPITIVANJE ČVRSTOĆE MATERIJALA

%.1. 6#in**'va "t'+a

.'. rinell oAjavio je >00. "odine $ostu$ak $rema kojem se tvrdo&a de(iniše odnosomodre@ene sile, kojom se u i$itivani materijal utiskuje tvrda elina ku"li*a odre@eno"

 $renika, i $ovršine nastalo" oAlika u materijalu.

Tvrdo&a $o rinellu Coznaka: LD je ot$or što "a materijal $ru9a $rodiranju zakaljene elineku"li*e $renika ) CmmD, tlaene silom F C3D. U is$itivanom materijalu nastaje otisak uoAliku ku"line kalote $romjera Aaze d i duAine B. #s$itivanje tvrdo&e $o rinellu s$ada u"ru$u is$itivanja materijala Aez razaranja Cošte&enja $ovršine su neznatnaD i to je $ostu$ak utiskivanjem C$enetra*ijomD. Ovaj $ostu$ak is$itivanja tvrdo&e materijala $redlo9io je švedskiin9enjer oBan 'u"ust rinell >00., i to je Aio $rvi široko $riBva&eni i standardizirani

 $ostu$ak is$itivanja tvrdo&e materijala u nau*i o materijalima.

Tvrdo&a $o rinelu odre@uje se na osnovu izraza:

  L F 

 Dπh

 D2−d2

 D−√ ¿¿

π ∗ D∗¿0.102∗2∗ F 

¿

 

8

Page 9: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 9/18

"dje je: F - sila utiskivanja N3) - $renik ku"li*e Nmmd - $renik otiska NmmB- duAina otiska Nmm

Pri is$itivanju tvrdo&e $o metodi rinel doAivaju se najtanije vrijednosti tvrdo&e, s oAzirom

da se $ri is$itivanju oArazuje relativo veliki otisak koji se savremenim o$tikim ure@ajimatano mjeri. Osnovni nedostatak ove metode je o"ranienje $ri mjerenju tvrdo&e, do L V40 sa $rimjenom eline kaljene ku"li*e i L V !0 $rimjenom ku"li*a od tvrdo" metala, soAzirom da $reko na$omenutiB vrijednosti tvrdo&e dolazi do de(orma*ije utiskivaa.

Slika + K#&lica koja se koristi za ispitivanje tvroće metodom ,rinell

%tatiko djelovanje od"ovaraju&iB sila na utiskiva ostvaruje se $omo&u sistema $olu"a, dok se uzorak $ostavlja na $ostolje a$arata. #sti a$arat je namjenjen i za rnjerenje tvrdo&e $o1ikersu, s tim što se mijenja utiskiva i izAor $otreAno" o$tere&enja C-20 3D.

%.2 R')7**('va "t'+a

Ova metoda, za razliku od rinel metode, kao mjerilo tvrdo&e uzima duAinu otiska. Tvrdo&a $o 6o*k=ellu je $ostu$ak za odre@ivanje tvrdo&e materijala, "dje se utiskuje $oseAan

utiskiva u $ovršinu is$itivano" materijala, $ri emu se ne mjeri $ovršina otiska Ckao kodis$itivanja tvrdo&e $o rinellu i tvrdo&e $o 1i*kersuD, ve& nje"ova duAina. Postoje dva nainais$itivanja tvrdo&e $o 6okvelu i to 6okvel CL6D i 6okvel W CL6WD. Eao utiskiva sekoristi elina ku"li*a $renika: )/!G, /8G, /4G i /2G ili dijamantska ku$a sa u"lomkonusa od 20X sa zaoAljenjem $ri vrBu r 0.2 mm. avisno od vrste materijala koji se mjeri,

 Aira se utiskiva i veliina sile utiskivanja, što omo"u&uje koriš&enje niza $ostu$aka koji sedanas $rimenjuju u $raksi. Eod ove metode $ostu$ak mjerenja tvrdo&e odvija se u tri (aze:

- Prva (aza utiskivanja otklanja uti*aj $ovršinskiB neravnina $rimjenom od"ovaraju&e" $redo$tere&enja Fo, koje dovodi do $rodiranja utiskivaa na duAinu B.

- )ru"a (aza u kojoj se utiskiva utiskuje na duAinu B2. Tada nastaju elastine Be i

 $lastine B$ de(orma*ije, usljed dejstva "lavno" o$tere&enja F, Cdodato" na $redo$tere&enje FoD.

>

Page 10: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 10/18

- Tre&a (aza je rastere&enje, tj. otklanjanje "lavno" o$tere&enja F  i elastiniBde(orma*ija u uzorku nastaliB u dru"oj (azi

Slika -aze ispitivanja tvrdoće metodom Rock.ell

%.% Ispitivanj tv#+' p' Vi#s$

1i*kers je svojom metodom uklonio "lavne nedostatke rinell-ove metode, $a je $o ovojmetodi mo"u&e mjeriti i najtvr@e materijale, a nadalje kod 1i*kersa tvrdo&a nije ovisna o

 $rimijenjenoj sili. Prvi nedostatak uklonjen je $rimjenom najtvr@e" materijala - dijamanta za $enetrator, a dru"i "eometrijom $enetratora. 3aime kod 1i*kersa je $enetrator istostrana

etverostrana $iramida sa u"lom izme@u strani*a od !X. Ovakav kut nije odaAran nasum*e,ve& se utiskivanjem $enetratora s tim u"lom, doAivaju vrijednosti tvrdo&e neovisne o

 $rimijenjenoj sili, $a se tvrdo&a mekaniB materijala i tvrdiB materijala mo9e mjeriti $rimjenom iste sile, a isto tako se tvrdo&a isto" materijala mo9e mjeriti s razliitimo$tere&enjima. Utiskivanjem ovakvo" $enetratora u materijalu ostaje otisak oAlika $iramide.Pomo&u mjerno" mikrosko$a mjere se dija"onale Cd, d2D Aaze $iramide otisnute umaterijalu. Primijenjena sila CFD varira od 4> 3 C k$D do >8 3 C00 k$D. 3o sila mo9e Aiti ini9a. Mikrotvrdomjeri koji rade $o 1i*kersovoj metodi ras$ola9u ak i sa silom F0,0>8 3C0 $YD. U$otreAa odre@ene sile ovisi od deAljine uzorka. Mo"u&e je mjeriti i vrlo tankeuzorke $rimjenom male sile. 3adalje u$otreAom male sile mo"u&e je mjeriti tvrdo&u

 $ojediniB zrna CkristalaD. %to"a za mjerenje veliine otiska nije dovoljno mjerno $ove&alo kaokod rinella ve& mjerni mikrosko$. Pored to"a osim (ino" Arušenja $otreAno je i $oliranjeuzoraka kao što se to radi u metalo"ra(skoj $ri$remi. Uz simAol L1 $ri rezultatu mjerenjanavodi se kao indeks i $rimijenjeno o$tere&enje u k$ Cn$r. L1400, znai da je silautiskivanja iznosila k$ odnosno 4> 3D. 1rijednosti tvrdo&a izmjereniB $o 1i*kersovojmetodi od"ovaraju $riAli9no vrijednostima rinellove tvrdo&e. Eod višiB vrijednosti tvrdo&arazlika je ve&a.

0

Page 11: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 11/18

Slika / Ispitivanje tvrdoće po ikers#

%.- Za+ata

Odrediti tvrdo&e $o metodama rinell, 6o*k=ell i 1ikers.aD Earakteristike mjerenja tvrdo&e $ostu$kom $o rinel-u

*a$ela %

Uzorak %ila F C3D Prenik ku"li*e) CmmD

Prenik otiska dCmmD

Tvrdo&a L

2>4,2 0,2!! 0,!2 << 2 0,4! 0,2!2

8> 2, 0,8!! 08,<>

L0,02R2RF/C SR)RC)-   √ ( D2−d2) DD0,!

L0,02R2RF/C SR)RC)- D2−d2

¿√ ¿

DD0,2!2

L0,02R2RF/C SR)RC)-   √  D2−d2

DD08,<>

 AD Earakteristike mjerenja tvrdo&e $ostu$kom $o 6okvel-u

*a$ela +

Uzorak Postu$ak  mjerenja

)uAinaotiska eCmmD

Tvrdo&aL6W

Tvrdo&aL6'

Tvrdo&aL6

L6W 0,08< !, / /2 L6' 0,0 / / L6 0, / / !,

e/0,0020,08</0,0024,L6W!,e/0,002!!,L6!,e/0,002!,

Page 12: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 12/18

L6'

*D Earakteristike mjerenja tvrdo&e $ostu$kom $o 1ikers-u C   HV 10 D

*a$ela

Uzorak %ila F C3D )ija"onalaotiska d

1

CmmD

)ija"onalaotiska d

2

CmmD

Tvrdo&a HV 

10

>8,0< 0,82 0,8! 2,<2 >8,0< 0,4! 0, !,! >8,0< 0,22! 0,22> 8,2

L1FR0.8>/   d2

dCdZd2D/2 HV 1=125,7  

 HV 2=61,6  

 HV 3=358,125  

-. ISPITIVANJE ŽILAVOSTI

#s$itivanje udarno" rada loma $rovodi se s *iljem utvr@ivanja $onašanja materijala u uvjetima

udarno" o$tere&enja. #znos udarno" rada loma je $okazatelj G9ilavostiG ili GkrBkostiGmaterijala udarno o$tere&eniB e$ruveta sa utorom. 3aješ&e se is$itivanje udarno" rada loma $rovodi na WBar$K-evom Aatu. #s$itivanje udarom $o [ar$iju je jedno od najstarijiBmeBanikiB is$itivanja materijala u eks$loata*ionim uvjetima, a slu9i za utvr@ivanje nje"oveot$ornosti $rema krtom lomu. at te9ine ; $odi9e se na visinu B, te s oAzirom na ravninu ukojoj se nalazi is$itni uzorak $osjeduje $oten*ijalnu ener"iju ;R\B, C3m D. Puštanjem Aataiz $oetno" $olo9aja nje"ova $oten*ijalna ener"ija $relazi u kinetiku. U najni9em $olo9ajusva se $oten*ijalna ener"ija $retvorila u kinetiku ener"iju. U tom trenutku Arzina Aata CvDiznosi ! m/s. Ukoliko na oslona* nije $ostavljen is$itni uzorak Aat se $enje na istu visinu skoje je i $ušten, jasno ako se zanemari trenje u le9aju i ot$or zraka. )io klatna kojine$osredno udara e$ruvetu izra@en je u oAliku no9a. OArtanje klatna oko osovine treAa da se

oAavlja sa najmanjim mo"u&im trenjem. a utvr@ivanje va9no" svojstva-9ilavosti materijalais$ituju se tri iste e$ruvete na $ro$isanoj tem$eraturi, $ri emu ne smije Aiti ve&e rasi$anjevrijednosti od 0H u odnosu na minimalnu $ro$isanu vrijednost. +$ruveta se $ostavlja naoslon*e tako da zarez do@e u sredinu izme@u oslona*a, i to sa su$rotne strane od one kojuudara te" klatna $ri $adu. 6ad utrošen za $relom e$ruvete C3 0D doAija se kao razlika izme@uras$olo9ivo" rada C3D i neutrošeno" rada C32D. Prema tome, utrošeni rad Ait &e:

 303-32 ;B-;B2;CB-B2Damjenom vrijednosti za B 6C-*os ]D, i za B2 6C-*os ]2D "ornja jednaina doAit &e oAlik 

 30;6C*os]2 ^*os]D1eliine ;, 6 i ] su $oznate i $redstavljaju karakteristike klatna. Promjenljiv je samo u"ao] 2

ija se vrijednost oitava na u"ra@enom u"lomjeru sa kazaljkom. 6ad utrošen za $relome$ruvete mo9e se i ne$osredno oitati na jednoj izAa9darenoj skali. ?ilavost C_D se izraunava

2

Page 13: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 13/18

kao utošeni rad $o jedini*i $ovršine, a izra9ava se u /*m2.-  _ 30/ '0.OAlik i dimenzije e$ruvete suštinski utiu na rezultate is$itivanja 9ilavosti. U narednoj taAelidat je $re"led razliitiB e$ruveta koje je mo"u&e koristiti. 3ajve&i uti*aj ima 9ljeA na sredinie$ruvete. PoseAan o$rez $otreAan je $ri u$ore@enju rezultata koje ima smisao samo ako jekorištena $ot$uno ista e$ruveta. +$ruvete sa 1 zarezom $rikazane su na slikama.

Slika Epr#vete sa zarezom

%tandard U% W. '4. 004 $redvi@a uoAiajenu u$otreAu e$ruveta sa `U 9ljeAom duAine mm, ali dozvoljava i duAine 9ljeAa od 2 ili mm.%tandard U% W. '4. 02 $redvi@a u$otreAu `1 9ljeAa duAine 2 mm. )ozvoljena je i

 $romjena dimenzija $o$reno" $resjeka Cuz $romjenu ras$olo9ive ener"ije klatnaD, ali se to uozna*i $arametra 9ilavosti oAavezno mora navest.

-.1 O+#8ivanj pa#a"t#a ,i*av'sti

rojnu oznaku $rati slovna oznaka koja oznaava ti$ e$ruvete CEU ili E1D.

'ko se koristi standardni $re$orueni oAlik i dimenzije e$ruvete sa U 9ljeAom i ako klatnoima ras$olo9ivu $oetnu ener"iju 00 , $okazatelj C$arametarD 9ilavosti ima osnovnu (ormu.

 3a $rimjer:2 EU, što znai da je utrošena ener"ija za lom e$ruvete 2 . 'ko se $romjeni duAina

9ljeAa i ras$olo9iva ener"ija $okazatelj ima (ormu, n$r.:4 EU 0/ , što znai da je utrošena ener"ija na lom 4 , klatno ima $oetnu

ras$olo9ivu ener"iju od 0 , a duAina 9ljeAa je mm.'ko se koristi standardni $re$orueni oAlik i dimenzije e$ruvete sa 1 9ljeAom i ako klatnoima ras$olo9ivu $oetnu ener"iju 00 , $okazatelj C$arametarD 9ilavosti ima sljede&uosnovnu (ormu: 2 E1#zvještaj o is$itivanju mora da sadr9i $odatke o materijalu, nainu uzimanja uzorka, uslovima

is$itivanja i $ravilno dat $arametar C$okazateljD 9ilavosti "dje je Arojna vrijednost utrošeneener"ije zaokru9ena na Ali9i *ijeli Aroj.

-.2 Za+ata

#s$itati 9ilavost materijala $ostu$kom $o [ar$iju za dva uzork. Odreditit 9ilavostmaterijala i $rikazati rezultate taAelarno.

*a$ela /

Uzorak 

OAlik e$ruvete

)imenzije e$ruvete CmmD Poetnavisina

maljaCmD

Erajnjavisina

malja CmD

?ilavost

[irina )eAljina )uAina utora P.Po$reno" $resjeka C / %rednjavrijednost

Page 14: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 14/18

mm2

D   cm2

1-oAlik  >,>2 >,> 2 >8. , ,4 <!,8 8,2

2 1-oAlik  0, 0,0! 2 0,!0! , ,0> 8!,28

E1;RC   h1 -   h2 ¿

;>!,23

_E1/   A0

 Ao=širina∗debljina  

 !r= 

1+ 

2

2  8,2 /   cm2

'o>8,

'o0,!0!E1<!,8 E128!,28

_0,<<!R   102

<<,! /   cm2

_0,84>R   102

84,> /   cm2

3. ISPITIVANJE MATERIJALA 6EZ RAZARANJA

1e& ranije je $omenuto da $ostoji više naina is$itivanja materijala. edan od njiB jeste iis$itivanje materijala Aez razaranja. Ovaj nain is$itivanja meBanikiB osoAina materijala

 $redstavlja sku$ metoda temeljen na $rin*i$ima (izike sa svrBom utvr@ivanja svojstavamaterijala ili kom$onenata sistema, te otkrivanja razliitiB vrsta "rešaka, a da se $ritom neutie na (unk*ionalnost materijala koji se is$ituje Cis$itivani materijal ostaje neošte&enD.Osnovna svrBa is$itivanja Aez razaranja je utvr@ivanje kvalitete i uskla@enosti osnovno"materijala i zavareniB s$ojeva sa zaBtjevima teBnikiB s$e*i(ika*ija i standarda. #s$itivanja seve&inom izvode na terenu. Ponaj$rije se is$ituje tlana o$rema, *jevovodi, nose&ekonstruk*ije, $olu$roizvodi i industrijski $roizvodi.. Metode is$itivanja su:

1izuelno is$itivanje

#s$itivanje ultrazvukom6adio"ra(sko is$itivanjeMa"netno is$itivanje#s$itivanje $enetrantima.

3.1. Vi!$*n' ispitivanj

Prije Ailo koje dru"e metode is$itivanja zavareno" dijela ili neko" dru"o" svojstva materijala, $rimjenjuje se vizuelna kontrola. Ta metoda is$itivanja relativno je je(tina, ne oduzima $unovremena, a mo9e dati vrlo korisne in(orma*ije kako o kvaliteti zavareniB s$ojeva, tako i o

 $otreAi is$itivanja nekom dru"om metodom. a $omo& kod vizuelno" $re"leda u skuenim i

ne$ristu$anim dijelovima konstruk*ije u$otreAljavaju se razliita $ove&ala Clu$e uz rasvjetuD.To mo9e Aiti oAno $osmatranje, ali i $osmatranje $omo&u di"italne kamere, automatsko

4

Page 15: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 15/18

 $re$oznavanje i mjerenje osoAina $roizvoda.

Slika 2 iz#elna provjera materijala

3.2 Ispitivanj $*t#a!v$'"

Ultrazvuna kontrola kvalitete materijala zasniva se na osoAini ultrazvuka da se širi krozBomo"ene materijale i da se odAija na "rani*i materijala razliitiB akustikiB osoAinaCot$ornostiD, odnosno od neBomo"enosti C"rešakaD u materijalu. Od izvora ultrazvuka šire seultrazvuni talasi kroz materijal koji se kontroliše. 'ko u materijalu $ostoji "reška, iza nje &e,ovisno o vrsti "reške, ultrazvuni talasi oslaAiti ili se ne&e $ojaviti CodAiju se od "reškeD.Ultrazvuk je vrsta meBanikiB talasa (rekven*ije 20 ELz do 0 ;Lz, a kod is$itivanja

materijala naješ&e se koriste (rekven*ije od 0, MLz do 0 MLz. #ako $ostoje razliiteteBnike ultrazvuno" is$itivanja, oAino se u $raksi koristi metoda im$uls- odjek i metoda

 $rozvuavanja, $ri emu se koriste ravne i/ili kutne ultrazvune "lave. #ako je ultrazvunametoda $oseAno $rikladna za otkrivanje "rešaka ti$a $ukotina Cravninske ili $lanarne "reškeD,ovom je metodom mo"u&e detektirati i dru"e "reške Cukljuke troske, $linske mjeBuri&e,mjeBuri&e u nizuD.Prednosti ove metode su: $odruje deAljina is$itivano" $redmeta je neo"ranieno, dovoljan je

 $ristu$ $redmetu kontrole samo s jedne strane, $rovo@enje kontrole je Aezo$asno i nezaBtijeva zaštitna sredstva, osjetljivost metode je visoka, a $ronala9enje $o"rešaka

 jednostavno. Metoda je relativno neosjetljiva na uvjete okoline Ctem$eratura, vla"aD.

3.2.1 Osn'v ispitivanja $*t#a!v$'"

Ultrazvuk je zvuk s višim (rekven*ijama iznad 20000Lz. Eod ujno" zvuka Aroj titraja jeis$od !000 titraja u sekundi, odnosno ! kLz. To je "rani*a izme@u zvuka i ultrazvuka. Podultrazvukom se $odrazumijeva meBaniko titranje s (rekven*ijom višom ne"o što je mo9e utiljudsko uBo. vuni valovi se šire $ravolinijski i natraške Cre(lektirajuD. Materija jesastavljena od mno"o maliB esti*a koje su me@usoAno $ovezane silama tako da se mo"ukretati u svim $rav*ima oko $rvoAitno" $olo9aja. +ner"ija se u materiji $renosi $reko

 $ojediniB esti*a te materije. roj titraja esti*a materije u odre@enom vremenu "ovori da li seradi o ujnom ili o neujnom zvuku. Ultrazvuk $oinje na "ornjoj "rani*i ujno" zvuka, iznad! kLz do 00Lz. #znad 00 Lz su titraji koji od"ovaraju to$linskom titraju molekula uvrstom tijelu. +lastini valovi su u svim $odrujima jednaki i razlika je u tome da li su ujniili ne. Ukoliko se u elastinoj sredini nalazi izvor titranja, ta se titranja $renose na susjedne

Page 16: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 16/18

esti*e na odre@eni nain i u odre@enom $rav*u. Ti meBaniki valovi mo"u Aiti lon"itudinalnii transverzalni.Eod ultrazvune kontrole metalniB materijala oAino se koristi $iezoelektrini e(ekt, dok se zadoAivanje niskiB (rekven*ija koristi ma"netostri*ijski e(ekt. Piezoelektrini e(ekt nastaje kadase $loi*a kvar*a saAije ili izdu9i nekom silom u odre@enom smjeru na njenu kristalo"ra(sku

os, tada se ona $olarizira, to jest na $ovršini kvar*ne $loi*e stvorit &e se elektrini naAoj.Predznak elektrino" naAoja ovisi o $rav*u de(orma*ije, a veliina od u$otreAljene sile.

3.2.2 P#i"jna $*t#a!v$0n 'nt#'*

Ultrazvuna kontrola se u metalurškoj $raksi naješ&e koristi kod is$itivanja odljevaka,is$itivanja otkivaka, is$itivanja traka i $ro(ila, is$itivanja *ijevi, mjerenja deAljina stijenki,is$itivanja zavareniB s$ojeva. U odljev*ima su naješ&e "reške uklju*i, lunkeri, $ukotine,

 $oroznosti, $linski mjeBuri, neBomo"enosti. Odljev*i se oAino is$ituju s normalnomultrazvunom "lavom. 3a "rani*ama "reške u materijalu Cde(ektaD, $otreAno je is$itivanje na

dvije okomite $loBe, naroito kod is$itivanja de(ormiraniB CvaljaniB, kovaniB ili $rešaniB $roizvoda ili $olu$roizvodaD, jer lunkeri mo"u Aiti nakon de(orma*ije neu"odno orijentirani.

3.2.% U#8aji !a $*t#a!v$0na ispitivanja

Ure@aji za ultrazvuna is$itivanja nazivaju se i de(ektosko$i. )ijelovi ure@aja su:

"enerator: koji daje kratke im$ulse za uzAu@ivanje $redajno" viAratora ultrazvune "lave, $rijemnik i $ojaalo: za $rijem i $ojaanje si"nala od viAratora,vremenska Aaza: koja na temelju vremena $rodiranja im$ulsa u is$itivani materijal

odre@uje duAinu "reške u materijalu,sinkronizator: koji re"ulira vrijeme slanja im$ulsa,katodni os*ilosko$: koji re"istrira odjek.

3.% Ra+i'&#a9s' ispitivanj

6adio"ra(ska kontrola Cskra&eno: 6ED je vrsta kontrole Aez razaranja, koja $ri kontrolikvalitete metodama $rozraavanja u $raksi koristi rend"enske zrake ili "ama zrake.6end"enske zrake nastaju $ri na"lom koenju uArzano" sno$a elektrona na metalnoj $loiCantikatodi urend"enskoj *ijeviD, dok "ama zrake nastaju $rilikom s$ontano" ras$adanestaAilniB atomskiB jez"ri C$rirodniB radioaktivniB materijala i radioaktivniB izoto$aD. OAa

su zraenja u Aiti elektroma"netska zraenja. 6end"enske i "ama zrake ostavljaju tra" na(ilmskoj emulziji Cindustrijske (olijeD, na emu se i zasniva radio"ra(ska kontrola i is$itivanje"rešaka u unutrašnjosti materijala. #zvor rend"ensko" zraenja je rend"enska *ijev svakuumom, $rikljuena na visok na$on do 400 k1 Cza $rozraivanje eliniB $redmeta do <0mm deAljineD. 6end"enske zrake se dijele na tvrde i meBke rend"enske zrake, s oAzirom namo"u&nost $rodiranja kroz razne materijale. MeBke rend"enske zrake imaju talasnu du9inu od0, nm do 0 nm C0,2 to 2ke1D. Tvrde rend"enske zrake imaju talasnu du9inu od 0,0 nmdo 0, nm C2 to 20 ke1D. Osnovna razlika izme@u rend"enskiB i "ama zraka je u nainunjiBovo" nastajanja. 6end"enske zrake nastaju u vanjskom elektronskom omotau atoma, dok "ama zrake nastaju u jez"ri atoma Metoda u kojoj se umjesto (ilma $ostavlja (luores*entniekran naziva se metoda vizualno" $rozraivanja, a metoda $rozraivanja na (ilmsku emulziju

naziva se(oto"ra(ska metoda. a industrijska is$itivanja koriste se u"lavnom (oto"ra(skemetode. aBvaljuju&i nizu $rednosti u odnosu na dru"e metode Cdovoljno velika osjetljivost,

!

Page 17: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 17/18

mo"u&nost arBiviranjaD, (oto"ra(ska metoda je našla široku $rimjenu u $raksi $rozraivanja.6adio"ra(ska kontrola se oAino koristi za otkrivanje $o"rešaka zavareniB s$ojeva,

 $oroznosti, ukljuaka troske, ne$rovareno" korijena. Teško je otkrivanje $lošniB $o"rešaka $o$ut $ukotina Cmo"u se otkriti samo $ukotine $olo9ene u smjeru zraenjaD. oniziraju&ezraenje mo9e uzrokovati štetne $osljedi*e kod ljudi i ostalo" 9ivo" svijeta, $a je $ri

radio"ra(iji oAavezno $rovo@enje mjera zaštite na radu s izvorima joniziraju&e" zraenja, te $ri trans$ortu i skladištenju radioaktivniB materijala.

Slika 3 Prenosivi #re4aj za stvaranje rend&enski5 zraka

3.- Ma&ntn' ispitivanj

a utvr@ivanje $ovršinskiB "rešaka samo kod (eroma"netniB materijala esto se $rimjenjujuma"netne metode. %uština oviB metoda je da se $redmet koji se is$ituje $ostavi izme@u

 $olova elektroma"neta, kroz ije namotaje $rolazi jednosmjerna ili naizmjenina struja. inijema"netniB sila $ri $rolazu kroz Bomo"eni materijal su ravnomjerne, dok nailaskom

ma"netniB linija sila na neki ukljuak, $rskotinu i sl. Csa dru"om ma"netnom $o$ustljivoš&u - $remaAilitetomD do&i &e do skretanja ma"netniB linija sila. )a Ai se "reške u materijalu uoile,oAzirom da su ma"netne linije nevidljive, $redmet koji se is$ituje $osi$a se (eroma"netnim

 $raBom (erooksida u trans(ormatorskom ulju sa kerozinom C:D ili u alkoBolu. U $oseAnimsluajevima $rimjenjuju se oAojene sus$enzije i (luores*entne ma"netne sus$enzije ijesvijetle&e esti*e olakšavaju kontrolu teško $ristu$aniB mjesta. Primjena (eroma"netniB

 $rašaka zasnovana je na s$osoAnosti (eroma"netniB esti*a, kada se na@u u ma"netnom $olju,da se orijentišu u $rav*u $olja i ras$ore@uju se u $rav*u najve&e" $ove&anja ma"netne "ustinema"netniB linija, tako da se u okolini de(ekta "ru$išu. Odnosno, mo9emo re&i da se esti*e(eroma"netno" $raBa u de(ektu saku$ljaju. Pri otkrivanju "rešaka ma"netnom metodom va9an

 je uslov - $rava* ma"netno" strujanja, koji mora Aiti u$ravan na "rešku, jer se "reške ne

o$a9aju ako je tok ma"netniB linija $aralelan $rav*u "reške. Eako je ras$ored i oAlik "rešakane$oznat u $raksi, te se sto"a kontrola vrši u dva medjusoAno u$ravna $rav*a. U mno"imsluajevima nama"netisani dijelovi $oslije kontrole ma"netnim metodama moraju serazma"netisati.

3.3 Ispitivanj pnt#anti"a

Penetrantsko is$itivanje ili is$itivanje $enetrantima esto se $rimjenjuje kod is$itivanjazavareniB s$ojeva na konstruk*ijama kao is$itivanje Aez razaranja. 3a $retBodno oiš&enu iodmaš&enu $ovršinu nanosi se $enetrant CoAino *rvene AojeD. 3akon $enetriranja u

eventualnu $ukotinu Cvrijeme $enetriranja, tj. $rodiranja u $ukotine ovisi o vrsti $enetranta i odimenzijama $ukotine, ali se $riAli9no uzima 0 do minutaD, uklanja se $enetrant na

<

Page 18: Materijali II.docx

8/16/2019 Materijali II.docx

http://slidepdf.com/reader/full/materijali-iidocx 18/18

od"ovaraju&i nain Cvodom, suBom kr$omD. Eod $enetranata koji se uklanjaju vodom treAa Aiti $a9ljiv i mlaz vode usmjeriti $aralelno s $ovršinom lima, kako mlaz vode ne Ai istisnuo $enetrant iz $ukotine. 3akon sušenja $ovršine lima CsuBa kr$aD, nanosi se razvija CoAino je Aijele AojeD, koji izvlai $enetrant iz $ukotine, $a je na Aijeloj $ovršini lima lako uoljiva*rvena linija od $enetranta iz $ukotine. Eod tanjiB limova na jednu se stranu nanosi $enetrant,

a na dru"u razvija. 'ko $ostoji $ukotina kroz *ijelu deAljinu lima, tada &e razvija izvu&i $enetrant na svoju stranu, što &e se otkriti kao laBko uoljiva *rvena *rta $enetranta iz $ukotine na Aijeloj Cod razvijaaD $ovršini lima. Ovom metodom mo"u&e je otkriti $ukotinedu9ine od 0, mm i širine od 0,0 mm. 3a ovaj nain mo"u&e je otkrivanje $ukotina, ali ne idimenzije i ostale karakteristike $ukotine. #s$itivanje teku&im $enetrantima ne $rimjenjuje sekod zavareniB s$ojeva, zavareniB $roizvoda za $reBramAenu industriju, kao ni kod zavareniBs$ojeva "dje $ostoji sklonost $rema koroziji C$oseAno koroziji uz na$rezanjeD.

 3edosta*i ove metode su velika ovisnost kvalitete nalaza $o"reške o nainu $ri$reme i stanjuis$itivane $ovršine, u$otreAljivost samo u o"ranienom tem$eraturnom o$se"u, ne$o"odnostza $rimjenu na otvorenom Aez zaštite od esti*a iz vazduBa. 3ekoliko oseAujniB $okazateljaza is$itivanje $enetrantima:

-kon*entra*ija *rveniB taaka: $oroznost i ru$iavost Cen"l. $ittin"D-na"lo *rvenjenje, kontinuirano ravno: velike $ukotine i otvaranja-razlomljene *rte od taaka koje se $ojavljuju nakon nekoliko minuta: sitne $ukotine-niz *rveniB taaka koji tvori ne$ravilnu *rtu: $ukotine od umaranja materijala

uminis*entno is$itivanje slino je $enetrantskom is$itivanju, s tom razlikom da se $ovršinske "reške is$unjavaju $enetra*ijskom teku&inom koja svijetli, $ri osvjetljenju sultraljuAiastom svjetloš&u. Tanost ove metode je slina $enetrantskom is$itivanju. Eodis$itivanja $enetra*ijskom teku&inom mora se voditi rauna o izAoru teku&ine i naroitorukovanju njom, jer su neke od njiB otrovne.

4. LITERATURA

.bMaterijalib, $ro(.dr. Omer Paši&, %arajevo2. Btt$s://lookaside.(AsAJ.*om/(ile/materijali-i-tre*i-dio.$d(ctoken'zF)A8a;k>;WM#l+""art*"='f=!i4;-83;g>3k=)8O>!KEvkk"jrK3)d0Oedh8l$"#>BL8";A48nkm6z*PdUheJEo!v*%ji3%+6agi*$Utk)=AJMo*mrd!4m3"t$<O . Btt$://===.$oma*om.unze.Aa/$d(/TPW/02H203)T.$d(  4. GEontrola kvalitete nakon zavarivanjaG %trojarski (akultet u %lavonskom rodu , 202.. Btt$s://ironladK00.=ord$ress.*om/20/0/02/dinami*ka-is$itivanja-is$itivanje-zilavosti/ 

8