ŞTIINŢA ŞI INGINERIA. conf.dr.ing. Liana Balteş curs 3

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ŞTIINŢA ŞI INGINERIA. conf.dr.ing. Liana Balteş curs 3"

ÏἈχαϊκός Αλεξόπουλος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ŞTIINŢA ŞI INGINERIA MATERIALELOR conf.dr.ing. Liana Balteş curs 3

2 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI ÎNCERCĂRI DE DURITATE Duritatea H este dată de raportul dintre forţa F care acţionează asupra penetratorului şi suprafaţaurmeilăsateurmei de penetrator pe materialul de încercat H = F/S [MPa=N/mm 2 ] (fig.1.) În general se aplică o forţă a cărei valoare este cunoscută şi se măsoară urma plastică rămasă pe cale optică. În cazul maselor plastice şi a cauciucului această metodă nu dă rezultate deoarece după retragerea penetratorului urma dispare ca urmare a revenirii elastice a materialului încercat. Încercarea de duritate a cauciucului şi maselor plastice se face prin măsurarea adâncimii de pătrundere sub sarcină. Fig.1.Schema.Sc de principiu p a unei încercări de duritate

3 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Procedeele de determinare a durităţii se pot clasifica: - după natura materialului de încercat; - după viteza de încercare, - după direcţia de acţionare a penetratorului. Clasificarea după viteza de încercare Cu sarcină statică: ex. Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop Cu sarcină dinamică: cu măsurarea urmei după îndepărtarea sarcinii: ex. Poldi cu măsurarea energiei de recul elastic: ex. Shore

4 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Clasificarea după direcţia de acţionare a penetratorului Direcţia de acţiune a penetratorului perpendiculară pe probă: toate procedeele standardizate de încercare a durităţii la metale, mase plastice şi cauciuc. Direcţia de acţiune a penetratorului tangenţial la probă: ex. duritatea prin zgâriere, duritatea prin şlefuire. Determinarea durităţii prin metoda Brinell Duritatea Brinell simbolizată HB (H de la englezescul hardeness, B de la Brinell) permite determinarea durităţii metalelor netratate termic precum şi a aliajelor cu durităţi reduse şimedii medii. Metoda constă în imprimarea pe suprafaţa probei a unei bile din oţel cu diametrul D sub acţiunea unei forţe F. Duritatea se calculează ca raport dintre forţa F şi suprafaţa calotei sferice lăsată de penetrator pe probă (fig.2.).

5 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Fig.2. Schema încercării: F = Forţa de penetrare, D = Diametrul bilei de oţel, d = Diametrul amprentei Forţă Forţă d h diametrul amprentei HB = π D 2 F D - D 2 - d 2

6 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI La determinările de duritate pentru oţeluri cea mai utilizată bilă este cea cu D = 10 mm. Urma trebuie să aibă 0,25D<d<0,6D. Grosimea piesei g > x h (x=8 pentru oțel, x=10 pentru Cu, Al) Distanţa între edouă determinări ă (b) şi faţă de marginea piesei (a), ptr. -oţeluri: a > 25d 2,5 b > 4 d -Al şi Cu a > 3 d b > 6 d b a a

7 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Fig.3. Aparat pentru determinarea durităţii Brinell

8 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Determinarea durităţii prin metoda Vickers Metoda este similară cu cea prezentată mai sus şi utilizează un penetrator din diamant sub formă de piramidă dreaptă cu baza pătrată. Denumirea vine de la firma care a construit pentru prima dată acest tip de aparate. Ca şi in cazul durităţii Brinell forţa F este aplicată lent asupra penetratorului (fig.4.) aşezat pe suprafaţa probei. Duritatea HV se calculează ca raport între forţă şi aria suprafeţei laterale imprimată pe probă. F F F HV = = = 1, S d d o 136 2sin 2 d = (d 1 + d 2 )/2, unde d 1 şi d 2 sunt diagonalele urmei.

9 Fig.4. Schema încercării PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI -

10 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Fig.5. Aparat pentru determinarea durităţii Vickers a.varianta clasică, b. varianta cu vizualizare pe monitor

11 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Grosimea piesei trebuie să fie mai mare de 1,5d. Suprafaţa trebuie pregătită în prealabil (rectificare), fiind în acelaşi timp o încercare foarte precisă. Se aplică tuturor materialelor. Distanţa între două amprente teşi poziţia ţ acesteia a faţă de marginile piesei este: a oţeluri a şi b > 2,5 d 49 N < F < 981 N Al şicu a > 3 d şi b > 6 d 49 N < F < 1180 N b a

12 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Determinarea durităţii prin metoda Rockwell Metoda apreciază duritatea prin măsurarea adâncimii de pătrundere a unui penetrator din diamant de formă conică (HRC) (fig.6.) sau sferică din carburi dure sinterizate (HRB) în trei pași: - mai întâi se aplică o forţă mică F 0 = 98 ± 2 N pentru a aduce penetratorul în contact intim cu materialul (adâncimea a); - după aceea se aplică o forţă suplimentară F 1 = 1373 ± 7 N, care, sub acțiunea F 0 + F 1, provoacă deformare elastică și plastică materialului (adâncimea b); -se retrage forța F 1, după care, sub acțiunea doar a F 0, rămâne o g ț 1 p ț 0 urmă plastică de adâncime c.

13 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Durittea se determină direct pe cadranul unui ceas comparator (fig.7) care urmăreşte deplasarea penetratorului direct în unităţi de duritate Rockwell. HRC =100 - e 0,002 Distanţa între două amprente succesive este: Oţeluri a şi b > 3 mm a a b

14 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Fig.6. Schema încercării de duritate Rockwell

15 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Fig.7. Aparat de determinare a durităţii Rockwell cu ceas comparator (a) și idigital it l(b)

PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI ÎNCERCAREA LA TRACŢIUNE Este

axei longitudinale, în general până la rupere măsurându-se se pe parcurs rs

16 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI ÎNCERCAREA LA TRACŢIUNE Este încercarea de bază a unui material având drept scop ridicarea curbei caracteristice tensiune-deformaţie. Încercarea constă în supunerea la întindere unor epruvete de diferite secţiuni (fig.8.) prin aplicarea unor sarcini progresive, continue și fără șocuri în direcţia axei longitudinale, în general până la rupere măsurându-se se pe parcurs rs deformaţiile corespunzătoare diferitelor valori ale forţei de întindere. În timpul încercării epruveta se alungeşte, ş se gâtuieşte se ecruisează şi în cele din urmă se rupe. Fig.8. Tipuri de epruvete ptr. încercarea la tracţiune

17 D Proprietăţi ale materialelor şi încercări Sectiunea h a 0 L b L L t 0 0 c d 0 şis 0 Fig.9. Epruveta pentru încercarea la tracţiune 17

18 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Fig.10. Maşina de încercat la tracţiune şi epruvete după rupere

19 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI d o -diametrul secţiunii iniţiale a epruvetei în secţiunea calibrată; S o -secţiunea iniţială a epruvetei; a o şi b o -grosimea şi lăţimea iniţială în porţiunea calibrată; L c -lungimea calibrată; L o -lungimea iniţială (dintre repere trasate pe porţiunea calibrată); L t -lungimea totală; h-lungimea capetelor de prindere; D-diametrul capetelor de prindere. Din analiza curbei caracteristice se deduc: -limita de proporţionalitate R p (σ p) [N/mm 2 ] -limita de elasticitate R p0,02 (σ e ) [N/mm 2 ]; la oţeluri se admite abaterea de 0,01% şi limita se notează cu R p0,01 -limita de curgere R p0,2 (σ c ) [N/mm 2 ]; la oţeluri această alungire este 0,2%

20 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI -rezistenţa ţ la rupere R m=f max/s o [N/mm 2 ] -alungirea la rupere A 5 =L u /L o 100 [%] L u -lungimea epruvetei în momentul ruperii -gâtuirea la rupere Z= (S o -S u )/S o 100 [%] S u -aria secţiunii de rupere -alungire totală A t =(L u -L o )/L o 100 [%] ÎNCERCAREA LA COMPRESIUNE Încercarea constă în aplicarea unei sarcini de compresiune în general până la ruperea ei. Forţele sunt orientate în sens invers forţelor de tracţiune. În locul alungirii se obţine o scurtare, iar în locul gâtuirii o umflare.

21 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRI Fig.11. Epruvetă cilindrică folosită la compresiune Se determină rezistenţa la rupere la compresiune R c =F max /S o [N/mm 2 ] -limita de curgere convenţională R cp ÎNCERCAREA LA ÎNCOVOIERE Se aplică asupra epruvetei o sarcină de încovoiere până la ruperea acesteia. Fig.12. Sh Schema încercării ă la încovoiere Se calculează rezistenţa la încovoiere R i R i 8Fl = 3 πd 0

PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI ÎNCERCAREA LA FORFECARE Se aplică epruvetelor prelevate din semifabricate care vor fi supuse în exploatare forfecării.

22 PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI ÎNCERCAREA LA FORFECARE Se aplică epruvetelor prelevate din semifabricate care vor fi supuse în exploatare forfecării. Se efectuează pe maşini de încercat la tracţiune sau compresiune folosind dispozitive adecvate. Sub acţiunea forţei F epruveta P este forfecată între fălcile B 1, B 2 şi falca tăietoare B 3 pe două secţiuni q 1 şiq q 2. Cunoscând diametrul epruvetei d o şi forţa maximă de forfecare F max se calculează rezistenţa la forfecare (fig.13.): Fig.13. Schema încercării la forfecare F 2F τ r = = 2 S π d 0 2 0

23 SUBIECTE Incercări de duritate. Incercări mecanice statice.

Σχετικά έγγραφα

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

REZISTENTA MATERIALELOR 1. Ce este modulul de rezistenţă? Exemplificaţi pentru o secţiune dreptunghiulară, respectiv dublu T. RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii