1
Sadrž
…………………………………………………
aj
Uvod
1.
Ispitivanje zatezanjem
1.1.
–
Dijagram napon izduženje
1.2.
Zatezna čvrstoća
1.3.
Napon tečenja
1.4.
Procentualno izduženje posle prekida
1.5.
Procentualno suženje posle prekida
1.6.
Instrumenti za merenje deformacija
1.7.
Mašine za ispitivanje zatezanjem
2.
Ispitivanje pritiskanjem
2.1.
–
Dijagram napon suženje
2.2.
Izvođenje ispitivanja
3.
Ispitivanje savijanjem
3.1.
Izvođenje ispitivanja
4.
Ispitivanje uvijanjem
4.1.
Izvođenje ispitivanja
5.
Ispitivanje tvrdoće
5.1.
Ispitivanje tvrdoće statičkim dejstvom sile
5.2.
Tvrdoća po Brinelu
5.3.
Tvrdoća po Vikersu
5.4.
Tvrdoća po Rokvelu
6.
Ispitivanje udarnim opterećenjima
6.1.
Žilavi i krti lom
6.2.
Postupci ispitivanja
6.3.
Postupak po Šarpiju
2
Uvod
vaki materijal odlikuje niz osobina: mehaničke, hemijske, fizičke i tehnološke koje im
omogućavaju različitu primenu u savremenoj tehnici. Od navedenih mi ćemo nadalje govoriti o
mehaničkim svojstvima. Mehanička svojstva se utvrđuju brojnim ispitivanjima, koja su
definisana standardom, a zasnivaju se na analizi ponašanja na normalnim, povišenim i sniženim
temperaturama. S obzirom na
način dejstva sile, vrstu naprezanja i uslove
pri kojima se ova svojstvo
određuje može se načiniti vise mehaničkih podela ispitivanja.Ispitivanje materijala najviše zavisi od
načina delovanja sile.
S
Na osnovu promena koja se desavaju u materijalu tokom ispitivanja, postoje tri grupe ispitivanja:
- ispitivanje sa razaranjem uzoraka
- ispitivanje bez razaranja uzoraka
- ispitivanje strukture koja nije u zavisnosti od sile
Prema načinu dejstva sile
razlikuju se statička i dinamička ispitivanja. Pod statičkim ispitivanjima
podrazumevaju se ona koja se obavljaju pri mirnom dejstvu sile tako da napon postepeno raste, obično
ne brže od 10 Mpa u sekundi.
Kod dinamičkog ispitivanja sila deluje udarom ili se učestano menja po određenom zakonu. Broj
promjena opterećenja obično se kreće u granicama od 3 do 20.000 u minutu.
S obzirom
na vrstu naprezanja
razlikuju se ispitivanja zatezanjem, pritiskom, savijanjem, uvijanjem,
smicanjem itd. uz mogućnost njihovog kombinovanja.
Sva ova ispitivanja mogu se vršiti pri statičkom ili dinamičkom dejstvu sile tako da je moguće ostvariti
dosta veliki broj raznih kombinacija.
4
Ako se na y-osu nanesu naponi , tj sile svedene na početni presek epruvete (So): σ = F:So , a na x-osu
trenutno izduženje (∆L=Lt-Lo) svedeno na mernu dužinu (Lo): ε=∆L:Lo, dobiće se
dijagram napon –
izduženje
, koji pokazuje ponašanje materijala pri ispitivanju zatezanjem nezavisno od dimenzija
epruvete.
Mašine za ispitivanje zatezanjem obično su snabdevene uređajem za neposredno crtanje
dijagrama sila
– izduženje
. Iz ovako dobijenih dijagrama, međutim, ne mogu se sa dovoljnom tačnošću, očitati sile, a
pogotovo ne izduženja, jer ona, pored izduženja merne dužine, sadrže u sebi i izduženja ostalih delova
epruvete, zatim elastična izduženja čeljusti, kao i eventualna klizanja epruvete u čeljustima. Ipak,
ovako dobijeni dijagrami mogu korisno da posluže za približnu ocenu ponašanja materijala pri
ispitivanju zatezanjem.
Karakteristični oblici dijagrama sila – izduženje, odnosno napon – izduženje, prikazani su na sledećoj
slici (kriva
a
odnosi se na krti materijal, a krive
b
,
c
i
d
na različito žilave materijale).
U svom početnom delu kriva ima najčešće pravolinijski tok, što znači da između sile i trenutnog
izduženja postoji linearna zavisnost (Hukov zakon)
dσ/dε =konstanta. Trenutna izduženja u ovom
području su tako mala da se mogu meriti samo preciznim instrumentima. Po prestanku linearne
zavisnosti (tačka p na dijagramu) priraštaji dužine za jednake priraštaje sile postaju sve veći, pa se
kriva postepeno savija ka x-osi. Granični napon, do kojeg je izduženje proporcionalno naponu, naziva
se
granica proporcionalnosti (σp)
Slika 2.
Karakteristični oblici dijagrama sila-izduženje
Ako se epruveta u području pravolinijskog porasta napona rastereti, izduženje će nestati. Epruveta
ponovo dobija svoju prvobitnu dužinu-izduženje je, dakle, potpuno elastično. Pri porastu napona iznad
jedne granične vrednosti (tačka E na dijagramu), epruveta se po rasterećenju ne vraća u potpunosti na
prvobitnu dužinu. Ovaj granični napon naziva se
granica elastičnosti (σe)
.
Odnos napona i izduženja, čija je vrednost konstantna u elastičnom području, predstavlja
modul
elastičnosti
E=σ/ε.
5
Kod krtih materijala (slika 2-a) lom nastaje uskoro iznad granice elastičnosti, dakle pre nego što
nastanu veća trajna izduženja epruvete. kod žilavih materijala (slika 2-b,c i d) iznad granice
elastičnosti kriva se sve više povija ka x-osi, pri čemu, u jednom manje ili više uskom području,
nastaje izrazitija promena pravca, a ponekad čak i prevoj (slika1-d). Za početni deo krive važi dσ/dε
≠konstanta. Pri porastu napona iznad tačke koja leži na zaobljenju najmanjeg radijusa, odnosno na
prevoju (tačka V na dijagramu) nastaje jako plastično deformisanje materijala.
Napon pri kome izduženje počinje primetno brže da raste nego do tada naziva se granica tečenja (σe).
Ona označava prelaz elastičnog ka plastičnom ponašanju metala. U slučaju pada sile, razlikuju se
gornja granica tečenja (σeg) tj. granica od koje napon opada, i donja granica tečenja (σed), do koje
napon opada i od koje teče dalje deformisanje epruvete.
Granica tečenja ima veliki tehnički značaj za sve materijale čiji dijagram sila – izduženje ne pokazuje
izraženo područje tečenja, već stalni porast sile sa priraštajem dužine. Kod materijala koji nemaju
izraženo područje tečenja, umesto granice tečenja, konvencionalno se određuje napon pri kojem trajno
izduženje iznosi 0.2% i ovaj napon se naziva
napon tečenja 0,2.
Čim se daljim zatezanjem iscrpi mogućnost deformisanja materijala, nastaje prekid epruvete. Zatezna
sila može ili da raste do prekida (slika 2-b) ili da dostigne neku maksimalnu vrednost posle koje
ponovo opada, dok u jednom momentu ne nastane prekid (slika 2-c i d).
Sve dok se ne dostigne maksimalna sila zatezanja epruveta se po celoj dužini ravnomerno izdužava i
sužava. Pri daljem zatezanju nastaje na jednom ograničenom delu merne dužine upadljiva kontrakcija
– suženje preseka.
Slika 3
. Deformacija epruvete posle dostizanja maksimalne sile zatezanja
Deformacije epruvete pri daljem zatezanju ograničene su, uglavnom, na područje kontrakcije. Veličina
lokalnog izduženja na mestu prekida u ukupnom izduženju je različita za razne materijale., a zavisi,
uglavnom, od oblika epruvete. Prekid epruvete obično nastaje na najmanjem preseku u području
kontrakcije.
Oblik i izgled prekidne površine zavisi od vrste materijala, njegovog sastava i strukture, a ponekad i od
postupka ispitivanja. Kod krtih materijala prekidna površina je skoro ravna i upravna na podužnu osu
epruvete. Izgled preloma zavisi od strukture, pre svega od veličine zrna – kod krupnozrnastih
materijala pojedina kristalna zrna jasno štrče (zrnast lom), dok je kod sitnozrnaste strukture, kakva je,
na primer, kod ojačanih čelika, prekidna površina glatka.
