lwm_c06.pdf

Ę wiczenie 6

BADANIE UDARNOĻCI METALI

Opracował: dr in Ň . Jerzy Stuczy ı ski

1. Wprowadzenie

Elementy konstrukcji w czasie pracy nara Ň one s Ģ bardzo cz ħ sto na obci ĢŇ enia

dynamiczne. Z tego powodu konieczna jest znajomo Ļę własno Ļ ci charakteryzuj Ģ cych

zachowanie si ħ materiału w przypadku wyst Ģ pienia nagłych zmian obci ĢŇ enia. Dlatego te Ň

próby udarowe stosuje si ħ przede wszystkim w tym celu, aby stwierdzi ę , czy zwi ħ kszenie

szybko Ļ ci obci ĢŇ enia nie przesunie materiału w stan krucho Ļ ci. Dotyczy to zarówno prób w

temperaturach normalnych jak i obni Ň onych. Na ogół udarno Ļę materiałów obni Ň a si ħ wraz ze

spadkiem temperatury. Ka Ň da stal charakteryzuje si ħ pewn Ģ tzw. temperatur Ģ krytyczn Ģ ,

poni Ň ej której warto Ļę udarno Ļ ci gwałtownie spada. Próby udarowe równie Ň mog Ģ słu Ň y ę do

kontroli jako Ļ ci obróbki cieplnej i wykrywania wad materiałowych. W praktyce najcz ħĻ ciej

stosuje si ħ udarow Ģ prób ħ zginania na próbkach z karbem, która nosi nazw ħ próby udarno Ļ ci.

2. Cel Ěwiczenia

Celem ogólnym ę wiczenia jest zapoznanie si ħ z prób Ģ udarno Ļ ci stali i Ň eliwa.

Celem szczególnym jest zbadanie wpływu kształtu karbu i rodzaju materiału na udarno Ļę .

Próba udarno Ļ ci polega na złamaniu jednym uderzeniem spadaj Ģ cego młota wahadłowego

próbki z karbem w Ļ rodku i podpartej obydwoma ko ı cami w warunkach okre Ļ lonych norm Ģ

PN–EN 10045-1:1990 i pomiarze energii zu Ň ytej na jej złamanie.

30 °± 1 °

2 0 +0,5

1 0 +0,5

40 0 +0,5

11 °± 1 °

Rys. 1. Schemat próby udarno Ļ ci

Miar Ģ udarno Ļ ci na zginanie jest praca zu Ň yta na zniszczenie (złamanie) próbki

jednorazowym uderzeniem. Stosunek tej pracy do powierzchni przekroju poprzecznego

zginanej udarowo próbki przyj ħ to nazywa ę udarno Ļ ci Ģ

KC =

(1)

gdzie: K [J] – praca zu Ň yta na złamanie próbki, S 0 [cm 2 ] – powierzchnia przekroju

porzecznego próbki w miejscu karbu mierzona przed prób Ģ .

3. Rodzaje prbek

Polska norma PN–EN 10045–1 rozró Ň nia dwa rodzaje karbów:

a) karb w kształcie litery U,

b) karb w kształcie litery V.

Kształt i wymiary próbek z karbem przedstawiono na rys. 2, rys. 3, rys. 4.

90 °± 2 °

3.2

90 °± 2 °

1 ± 0,07

1,25

27,5 ± 0,40

90 °± 2 °

55 ± 0,60

90 °± 2 °

b [mm]

7.5

± 0,10

± 0,05

Rys. 2. Próbka z karbem U (płytkim)

90 °± 2 o

90 °± 2 °

3.2

0,25 ± 0,025

3.2

45 °± 2 °

27,5 ± 0,42

90 °± 2 o

55 ± 0,60

90 °± 2 °

7,5

± 0,11

b [mm]

± 0,06

Rys. 3. Próbka z karbem V

90 °± 2 °

3.2

90 °± 2 o

1 ± 0,07

3.2

27,5 ± 0,42

90 °± 2 °

55 ± 0,60

10 ± 0,11

90 °± 2 °

Rys. 4. Próbka z karbem U (gł ħ bokim)

Typowa stosowana próbka wg PN ma wymiary 55×10×10 mm z karbem, tj. wyci ħ ciem o

odpowiednim kształcie (U lub V) karbu na gł ħ boko Ļę 2 mm na Ļ rodku jednej z bocznych

Ļ cian i kierunku prostopadłym do osi wzdłu Ň nej próbki.

Standardowe warunki badania powinny odpowiada ę pocz Ģ tkowej energii maszyny

(300±10) J i stosowaniu próbki o standardowych wymiarach. W protokole badania zu Ň yt Ģ

energi ħ oznacza si ħ za pomoc Ģ symboli: KU dla próbki z karbem U i KV dla próbki z karbem

V. Na przykład KV = 121 J oznacza:

– pocz Ģ tkow Ģ energi ħ 300 J,

– standardow Ģ próbk ħ z karbem V,

– zu Ň yt Ģ energi ħ na złamanie próbki: 121 J.

W przypadku bada ı na pocienionych próbkach z karbem V, symbol KV powinien by ę

uzupełniony wska Ņ nikiem oznaczaj Ģ cym w pierwszej kolejno Ļ ci pocz Ģ tkow Ģ energi ħ

maszyny do badania, a w drugiej kolejno Ļ ci szeroko Ļ ci Ģ próbki, np.

a) KV 300/7,5: pocz Ģ tkowa energia 300 J, szeroko Ļę próbki 7,5 mm,

b) KV 150/5: pocz Ģ tkowa energia 150 J, szeroko Ļę próbki 5 mm,

c) KV 150/7,5 = 83 J oznacza:

– pocz Ģ tkow Ģ energi ħ 150 J,

– Próbk ħ z karbem V o pomniejszonym przekroju i pocz Ģ tkowej szeroko Ļ ci 7,5 mm,

– zu Ň yt Ģ energia na złamanie próbki: 83 J.

Dopuszcza si ħ stosowanie maszyn do badania o ró Ň nej pocz Ģ tkowej energii uderzenia. W

takim przypadku symbol KU lub KV powinien by ę uzupełniony wska Ņ nikiem oznaczaj Ģ cym

pocz Ģ tkow Ģ energi ħ maszyny do badania. Na przykład:

KV 150: o pocz Ģ tkowej energii 150 J,

KU 100: o pocz Ģ tkowej energii 100 J,

KU 100 = 65 J oznacza:

– pocz Ģ tkow Ģ energi ħ 100 J,

– standardow Ģ próbk ħ z karbem U,

– zu Ň yt Ģ energi ħ na złamanie próbki: 65 J.

Tabela 1. Wykaz zalecanych oznacze ı udarno Ļ ci w zale Ň no Ļ ci od pocz Ģ tkowej energii młota szeroko Ļ ci próbki

oraz rodzaju i gł ħ boko Ļ ci karbu

Oznaczenie udarno Ļ ci (pracy łamania) K 1) ... [J]

dotycz Ģ cej próbki z karbem

Szeroko Ļę

próbki

o gł ħ boko Ļ ci krabu [mm]

300

7,5

KU2

KU300/2/7,5

KU300/2/5

KU3

KU300/3/7,5

KU300/3/5

KU300/7,5

KU300/5

KV300/7,5

KV300/5

150

7,5

KU150/2

KU150/2/7,5

KU150/2/5

KU150/3

KU150/3/7,5

KU150/3/5

KU150

KU150/7,5

KU150/5

KV150

KV150/7,5

KV150/5

100

7,5

KU100/2

KU100/2/7,5

KU100/2/5

KU100/3

KU100/3/7,5

KU100/3/5

KU100

KU100/7,5

KU100/5

KV100

KV100/7,5

KV100/5

7,5

KU50/2

KU50/2/7,5

KU50/2/5

KU50/3

KU50/3/7,5

KU50/3/5

KU50

KU50/7,5

KU50/5

KV50

KV50/7,5

KV50/5

7,5

KU10/2

KU10/2/7,5

KU10/2/5

KU10/3

KU10/3/7,5

KU10/3/5

KU10

KU10/7,5

KU10/5

KV10

KV10/7,5

KV10/5

7.5

KU5/2

KU5/2/7,5

KU5/2/5

KU5/3

KU5/3/7,5

KU5/3/5

KU5

KU5/7,5

KU5/5

KV5

KV5/7,5

KV5/5

Pocz Ģ tkowa

energia

młota J

Szeroko Ļ

ę próbki

cd. tabeli 1

Oznaczenie udarno Ļ ci KC 1) ... [J/cm 2 ] dotycz Ģ cej próbki z karbem

o gł ħ boko Ļ ci karbu [mm]

300

7,5

KCU2

KCU300/2/7,5

KCU300/2/5

KCU3

KCU300/3/7,5

KCU300/3/5

KCU

KCU300/7,5

KCU300/5

KCU

KCV300/7,5

KCV300/5

150

7,5

KCU150/2

KCU150/2/7,5

KCU150/2/5

KCU150/3

KCU150/3/7,5

KCU150/3/5

KCU150

KCU50/7,5

KCU150/5

KCV150

KCV150/7,5

KCV150/5

100

7,5

KCU100/2

KCU100/2/7,5

KCU100/2/5

KCU100/3

KCUl00/3/7,5

KCU100/3/5

KCU100

KCU100/7,5

KCU100/5

KCV100

KCV100/7,5

KCV100/5

7,5

KCU50/2

KCU50/2/7,5

KCU50/2/5

KCU50/3

KCU50/3/7,5

KCU50/3/5

KCU50

KCU50/7,5

KCU50/5

KCV50

KCV50/7,5

KCV50/5

7,5

KCU10/2

KCU10/2/7,5

KCU10/2/5

KCU10/3

KCU10/3/7,5

KCU10/3/5

KCU10

KCU10/7,5

KCU10/5

KCV10

KCV10/7,5

KCV10/5

7.5

KCU5/2

KCU5/2/7,5

KCU5/2/5

KCU5/3

KCU5/3/7,5

KCU5/3/5

KCU5

KCU5/7,5

KCU5/5

KCV5

KCV5/7,5

KCV5/5

cd. tabeli 1

Pocz Ģ tkowa

energia

młota J

...

gdzie S 0 jest powierzchni Ģ przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu, w cm 2 .

Wynik próby udarno Ļ ci (pracy łamania) K... [ J] lub udarno Ļ ci KC... [J/cm 2 ] nale Ň y podawa ę z dokładno Ļ ci Ģ

0,1 J lub 0,1 J/cm 2 odpowiednio dla udarno Ļ ci (pracy łamania) do 10 J lub udarno Ļ ci do 10 J/cm 2 oraz 1,0 J

lub 1,0 J/cm 2 odpowiednio dla udarno Ļ ci (pracy łamania) powy Ň ej 10 J lub udarno Ļ ci powy Ň ej 1 J/cm 2 .

Wynik próby, je Ň eli normy przedmiotowe lub warunki zamówienia nie podaj Ģ inaczej, stanowi Ļ redni Ģ

warto Ļę arytmetyczn Ģ co najmniej trzech pomiarów i nale Ň y j Ģ zaokr Ģ gli ę zgodnie z PN–71/N–02021 wg

metody Z.

4. Przygotowanie prbek do badaĲ

Liczb ħ próbek potrzebnych do bada ı , miejsce ich pobrania oraz poło Ň enia osi karbu i

próbki ustalaj Ģ normy przedmiotowe lub warunki techniczne. Odcinki próbne, z których

wykonujemy próbki, nale Ň y wycina ę „na zimno”, na obrabiarkach do skrawania metali.

Unika ę przy tym nale Ň y miejscowego nagrzania lub zgniotu, które mogłyby zmieni ę

własno Ļ ci próbki. Dopuszczalne jest wycinanie odcinków próbnych za pomoc Ģ palnika

acetylenowego lub no Ň yc, ale nale Ň y wówczas przewidzie ę taki naddatek przeznaczony do

usuni ħ cia za pomoc Ģ obróbki wiórowej, aby mie ę pewno Ļę , Ň e własno Ļ ci materiału samej

próbki nie uległy zmianie. Obróbka samych próbek powinna by ę całkowicie wiórowa.

W pewnych przypadkach, przewidzianych w normach przedmiotowych, dopuszcza si ħ

pozostawienie jednej z bocznych powierzchni surowej, a dla wyrobów o grubo Ļ ci nominalnej

10 mm i poni Ň ej – obydwu powierzchni surowych. Karb wykonuje si ħ przez frezowanie.

Niedopuszczalne s Ģ widoczne nieuzbrojonym okiem rysy wzdłu Ň ne na dnie karbu,

pochodz Ģ ce od obróbki wiórowej.

Wyniki prób udarno Ļ ci s Ģ porównywalne tylko dla próbek o jednakowym kształcie,

rodzaju karbu i wymiarach.

Naci ħ cie karbu na próbce wykonuje si ħ w celu wywołania spi ħ trzenia napr ħŇ e ı

powoduj Ģ cego p ħ kni ħ cie próbki wykonanej z materiału plastycznego. Przeprowadzanie próby

udarno Ļ ci próbki bez karbu wykonanej z takiego materiału byłoby w ogóle niemo Ň liwe,

poniewa Ň próbka uległaby tylko zgi ħ ciu.

Nie nale Ň y stosowa ę do bada ı próbek skrzywionych i z p ħ kni ħ ciami hartowniczymi, a

tak Ň e próbek z wgniotami i zadziorami na kraw ħ dziach.

5. Maszyna do badania udarnoļci

Próby udarno Ļ ci przeprowadza si ħ na młotach wahadłowych typu Charpy, którego

schemat przedstawiono na rys. 5.

...

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: