Szakítóvizsgálat

A mérés célja Az anyagok egytengelyű húzó igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása. Segítségével meghatározhatjuk az anyag rugalmasságát, szilárdságát, alakváltoztató képességét, szívósságát jellemző anyagjellemzőket.

A mérés elve egy szabványosan kialakított próbatestet egytengelyű igénybevétellel a szabványban előírt sebességgel szakadásig terhelnek, és közben mérik a próbatest által felvett erőt az alakváltozás függvényében.

A mérés gépei

A szakítógépek működési módjuk szerint több félék lehetnek. hidraulikus szakítógép mechanikus szakítógép Stb…

Szakítópróbatest Alapvetően két típust különböztetünk meg: Kör keresztmetszetű próbatest Négyszög keresztmetszetű próbatest

A szakítópróbatest jellemző méretei Lt= teljes hossz Lo= szakítás előtti hossz d= átmérő (több helyen kell lemérni és átlagolni kell) So= szakítás előtti keresztmetszet b= a lemez szélessége

A mérés menete Próbatest előkészítése és méreteinek meghatározása Milliméter papír felhelyezése a gépre Próbatest befogása Előterhelés ráadása Főterhelés ráadása Fmax leolvasása a szakítógépről Szükséges adatok meghatározása a szakító diagramm alapján

Szakítás

A szakítógép a próbatest összes megnyúlásának függvényében rajzolja meg a próbatest által felvett erőt. A függőleges tengelyen az erőt (jele: F) N-ban vagy kN-ban, a vízszintes tengelyen pedig a jeltávolság megnyúlását (jele:L) tüntetjük fel mm-ben.

Lágyacélok szakítódiagramja A I. a rugalmas alakváltozás szakasza. Az alakváltozás és a feszültség lineáris összefüggésben van.  = E . (Hook törvény ), ahol  feszültség, E a rugalmassági modulus ( a rugalma, lineáris szakasz iránytangense),  pedig az alakváltozás.

Lágyacélok szakítódiagramja II.a. folyási szakasz. A folyási szakasz az FeH erőnél kezdődik, és azt jelenti, hogy a próbatest valamennyi krisztallitjában megindul a maradó alakváltozás

Lágyacélok szakítódiagramja III. kontrakciós szakaszban a próbatest alakváltozása egy meghatározott részre korlátozódik

Különböző anyagok szakító diagrammja Hidegen alakított fémek Rideg anyagok Képlékeny fémek

A szakítódiagram alapján kétféle rendszer szerint értelmezhetünk értékeket. A mérnöki rendszerben, az erő és alakváltozás értékeket az eredeti , kiinduló értékekhez viszonyítjuk, míg a valódi rendszerben a változásokat a pillanatnyi, tényleges értékekhez viszonyítjuk.

Mérnöki rendszer feszültség :  alakváltozás, fajlagos nyúlás :  ahol F az erő So az eredeti keresztmetszet Lo a jeltávolság eredeti értéke L a megnyúlás

Valódi rendszer feszültség: alakváltozás azaz az integrálás után F az erő S a megváltozott keresztmetszet dL a pillanatnyi megnyúlás a pillanatnyi hossz do az eredeti átmérő d a pillanatnyi átmérő

Szilárdsági anyagjellemzők: Folyáshatár: A maradó alakváltozás kezdetét jelentő feszültség Mértékegysége: N/mm2

Alakváltozási mérőszámok Szakadási nyúlás vagy nyúlás. Jele: A Mértékegysége: %

Szakítószilárdság Kontrakció

Felső folyáshatár Alsó folyáshatár

Finomnyúlás-méréssel meghatározható anyagjellemzők Rugalmassági modolus, rugalmassági határ, egyezményes folyáshatár meghatározásához szükség van ezekre a mérésekre. Különböző elvek szerint mérő nyúlásmérők vannak: pl.: mechanikai, optikai, pneumatikus, villamos elven működő. Előnyük elsősorban a pontosság, nagy érzékenység, gyorsaság…

Ellenállás változás elvén működő finomnyúlás mérők Ezek ún. nyúlásmérő bélyegek, amelyekben vékony huzal van két fólia réteg közé helyezve. A próbatest alakváltozásakor a huzal megnyúlik és ennek következtében megváltozik az ellenállása. A fajlagos nyúlás és ellenállás vált. közti összefüggés: Gauge faktor

Induktív elven működő nyúlásmérők A nyúlást a tekercs/tekercsek induktivitás változása alapján mérik. A nyúlásmérő karjai megkapaszkodnak a próbatestben és követik annak megnyúlását. A karokkal együtt a vasmagok is elmozdulnak, ezáltal megváltozik az induktivitásuk. A változást feszültséggé alakítva a nyúlással arányos jelet kapunk.

Kapacitív útadók mérési elve A kapacitív útadók elve arra épül, hogy két párhuzamos lemez kapacitása felírható így: Amikor a két lemez távolodik a próbatest megnyúlása a kapacitivitás megváltozásával arányos. Az erő-nyúlás diagramm alapján olyan anyagjellemzők is meghatározhatók amik a szakítódiagrammból nem meghatározhatók. -rugalmassági modolus (E) -egyezményes rugalmassági határ (rp0,02) -egyezményes folyáshatár (Rp0,2)

A szakítóvizsgálat során kapott eredményeket befolyásolják a próbatest alakja, mérete, felületi minősége a terhelés növelésének sebessége a vizsgálati körülmények pl. a hőmérséklet

A szakítóvizsgálat legfontosabb alkalmazási területei Számtalan alkalmazási területe van: tervezés gyártás üzemeltetés terén is.

Műanyagok szakítóvizsgálata

A mérés célja A gyártási körülmények ellenőrzése, illetve minősítésükre alkalmas anyagi mérőszámot nyerünk.

Műanyag próbatestek A méréshez lapos próbatestet használunk. Ezek méretei a gyártási eljárástól, az anyag szerkezetétől függenek. A próbatestek jellemző vizsgálati hossza Lu=50mm, de indokolt esetben kisebb méretű próbatesteket is használnak (Lu=10..25mm)

Műanyagok szakítódiagrammja A diagrammtípusokat 3 csoportba sorolhatjuk: 1.csoport: hőre keményedő ill. azok a hőre lágyuló polimerek ahol a képlékeny alakváltozás korlátolt. 2. csoport: különféle hőre lágyuló amorf és részben kristályos polimerek ( 2a – alakítás közben keményedő, 2b alakítás közben nem keményedő műanyagok) 3. csoport: lágy rugalmas viselkedésre utaló diagramm (pl.: polietilén, teflon)

Műanyagok szakító diagrammjainak jellegzetes szakaszai szakasz: kis terheléseknél, lineáris rugalmas alakváltozás szakasz: terhelés növelésével megindul a lineárisan viszkoelasztikus deformáció (idő függvényében visszaalakul) szakasz: nagyobb terheléseknél, nemlineáris viszkoelasztikus deformáció szakasz: nyakképződés szakasza, csökken a mérnöki feszültség, elkezdpődik a makromelekulák lokális rendeződése szakasz: nyakképződés kiterjedése= állandósult folyás szakasza szakasz: a globális rendeződés hatására nő a szakítószilárság alakváltozási keményedés. Ebben a szakaszban a rendeződött szálak a szakítószilárdsági értéküket elérve egymás után elszakadnak

Műanyagok szakító diagrammjainak jellegzetes szakaszai

Szilárdsági jellemzők Húzófeszültség: σ Folyáshatár: σy : az az első feszültség, amelynél a nyúlás a húzófeszültség növekedése nélkül növekszik. Szakítószilárdság: σB : a szakadás pillanatában mérhető húzófeszültség Húzószilárdság: σM a próbatest által elviselt legnagyobb húzófeszültség (egyenlő is lehet a folyáshatárral) Egyezményes folyáshatár: σx termékszabványban a megadott százalékos nyúláshoz tartozó húzófeszültség. Lényeges eltérés a fémekhez képest hogy a σx az adott pillanatban mérhető összes megnyúlást jelenti. Húzási rugalmassági modulus: Et

Alakváltozási jellemzők A polimerekre jellemző relaxációs viselkedés miatt csak a terhelés közben mért értékek alapján határozhatjuk meg a nyúlási jellemzőket. Folyáshatár előtti nyúlások: Nyúlás: a próbatest eredeti Lo hosszának fajlagos megváltozása Nyúlás a folyáshatárnál: εy a folyási pontban értelmezett nyúlás Szakadási nyúlás: εb szakítószilárdsághoz tartozó nyúlás, amennyiben a szakadás folyás nélkül következik be

Alakváltozási jellemzők Folyáshatáron túli nyúlások: Ilyen esetekben a nyúlást nem a próbatest eredeti hosszára hanem a befogó pofák közötti eredeti távolságra vonatkozva értelmezzük. εt=névleges nyúlás L= befogó pofák eredeti távolsága mm-ben ∆L=befogó pofák közti távolság megnövekedése

Műanyagok szakítóvizsgálatát befolyásoló tényezők Anyagszerkezet Vizsgálati körülmények Próbatest alakja