Anyagismeret I. Gépipari mérnökasszisztens képzés I.évfolyam II. félév Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

Sűrűség =m/V kg/m3 Anyagtulajdonságok Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Mechanikai tulajdonságok (terhelhetőség) Anyagtulajdonságok Mechanikai tulajdonságok (terhelhetőség) Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Hőtágulás lineáris (L vagy d egyirányú) térfogati (V háromirányú) hőtágulást. A hőtágulást mértéke L= Lo T V =  V0 T

Hővezetőképesség A hő terjedése a szilárd anyagokban hővezetéssel történik. Az ötvöző és szennyező elemek a hővezető képessséget csökkentik.

Elektromos és mágneses tulajdonságok A fajlagos ellenállás (,.m) illetve a reciproka a fajlagos elektromos vezető képesség () az anyagok elektromos töltésátvivő képességét jellemzi. Az anyagok a fajlagos ellenállás alapján csoportosíthatók, mint vezetők félvezetők szigetelők

A vezetők szabad töltéshordozókat tartalmaznak pl A vezetők szabad töltéshordozókat tartalmaznak pl. a fémek, a karbidkerámiák, grafit ) A villamos ellenállásuk  10-8 .m. Az ellenállás az ötvözés, a szennyezés illetve a hőmérséklet hatására nő. A félvezetők elmozdulni képes elektron-lyuk párokat tartalmaznak (pl. Si, Ge, As, Se, Te, P, S). A villamos ellenállásuk  10-1- 106 .m. A tiszta szerkezeti félvezetők (intrinsic) ellenállása a hőmérséklet növekedésével csökken, míg a szennyezett, adalékolt (extrinsic) félvezetőké a hőmérséklettől gyakorlatilag független.

A szigetelők szabad töltéshordozókat nem, de elektromosan polarizált dipólusokat tartalmaznak pl műanyagok, oxid és nitridkerámiák, gyémánt. A  106- 1016 .m. Az oxidkerámiák fajlagos ellenállása a hőmérséklet növelésével csökken.

A szerkezeti anyagok villamos ellenállása

Mágneses tulajdonságok Mágneses erőtérben valamilyen kölcsönhatást minden anyag mutat. Az anyagban kialakuló mágneses indukció B az azt létrehozó H mágneses térerősségtől és az anyagi jellemzőktől függ. Az anyag fontos jellemzője a mágneses szuszceptitás ( a mágnesezhetőségre való érzékenység) és a  mágneses permeabilitás, amely azt fejezi ki, hogy hányszor nagyobb B-t tud létrehozni H az anyagban a vákuumhoz képest, vagyis, hogy az anyag milyen mértékben képes erősíteni a mágneses mezőt

A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek diamágnesesek A diamágneses anyagok (pl. Au, Ag, Si, P, S, Cu, Zn, Ge, Hg, gyémánt, szerves vegyületek) = -10-7 … -10-5ill.  1; r1, azaz a mágnesezettség a külső térrel ellentétes, a mágneses tér hatását gyengítik.

A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek paramágneses A paramágneses anyagok (pl. Al, Pt, Mg, Ti, Cr, Mn, Mo, W ) esetében =10-5-10-1ill.  1; r1. Ezek a külső térrel megegyező irányú, a mágnesező tér hatását csekély mértékben erősítő hatást fejtenek ki. Az ilyen anyagokban nagyobb az indukcióvonalak sűrűsége, mint rajtuk kívül. .

A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek ferromágneses pl. Fe, Co, Ni , amely= 10 … 106=f(H)0 és r103. A mágnesezettség a külső térrel megegyező és azt jelentősen erősíti.

Ferromágneses anyagok Fontos tulajdonság a mágneses hiszterézis, az, hogy a B a külső H-t az anyagban csak késéssel követi, és egy teljes átmágnesezési ciklust leíró hiszterézis hurkot eredményez, aminek területe arányos a hővé alakuló befektetett energiával, az átmágnesezési veszteséggel.

Ferromágneses anyagok Mágnesesen lágy A lágymágneses anyagokat elektromágnesek és transzformátorok vasmagjaként, mágneses árnyékolóként alkalmazzák

Ferromágneses anyagok Mágnesesen kemény a kemény mágneses anyagokat állandó mágnesként (pl. villanymotorokhoz, hangszórókhoz stb. ) alkalmazzák

Optikai tulajdonságok Az anyagok optikai tulajdonságai alatt a fénnyel (fotonnyalábbal) való kölcsönhatást értjük. Valamely anyag átlátszó, ha a belsejében gyakorlatilag nem jön létre fotonelnyelődés, a fényelnyelés (abszorpció) és a visszaverődés (reflexió) gyakorlatilag elhanyagolható. Ilyen pl. az amorf üveg. Ha az anyag a keverék fehér fény meghatározott hullámhosszú részét elnyeli (szelektív abszorpció) az anyag színesnek látszik.

Optikai tulajdonságok Az optikailag áttetsző anyagokon a fény diffúz módon hatol át, vagy a belsejében erősen szóródik, ezeken átnézve a kép nem éles. pl. részben kristályos műanyagok. Az optikailag átlátszatlan anyagon a fénysugár csak abszorbeálódik vagy reflektálódik. pl. fémek

Optikai tulajdonságok Az anyagok fontos mutatói a fényáteresztési, az elnyelési és a visszaverődési tényező, amelyek egymás rovására változnak és összegük 1

Akusztikai tulajdonságok a szerkezeti anyagoknak a mechanikai rezgésekkel való kölcsönhatását értjük. A hang a szilárd anyagokban egyenes vonalban állandó sebességgel terjed, és sebessége az anyag rugalmas jellemzőin kívül a hőmérséklettől és a nedvességtartalomtól függ, a frekvenciától nem.

A hang terjedési sebessége

Akusztikai tulajdonságok Az olyan közeget, amelyben a hanghullámok terjedése nagyobb akusztikailag ritkább, amelyben kisebb akusztikailag sűrűbb anyagnak nevezzük.

Mechanikai tulajdonságok Statikus igénybevétel Húzó igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása A szakítóvizsgálat (MSZ EN 10002-1:2001) Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

A szakítóvizsgálat elve Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Hengeres és lemez próbatest alakváltozása

Szakító próbatest arányos próbatest esetén a jeltávolság kör keresztmetszet esetén Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Szakítópróbatest Menetes befogás Lemez próbatest betonacél Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Szakító diagram 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. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Lágyacél szakítódiagramja Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Lágyacél szakítódiagramja A I. a rugalmas alakváltozás szakasza. Az alakváltozás és a feszültség lineáris összefüggésben van. Érvényes a  = E . (Hook törvény ) Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Lágyacél szakítódiagramja II.a. folyási szakasz. A folyási szakasz az FeH erőnél kezdődik, és azt jelenti, hogy a próbatest valamennyi krisztallitjában megindul a maradó alakváltozás Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Lágyacél szakítódiagramja II.b. egyenletes alakváltozás szakasza. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Lágyacél szakítódiagramja III. kontrakciós szakaszban a próbatest alakváltozása egy meghatározott részre korlátozódik . Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Hengeres lágyacél próbatest eredeti és elszakítás utáni állapota Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Különböző fémek szakítódiagramjai Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Rideg anyagok a -lemezgrafitos öntöttvas, b -edzett acél vagy kerámia ridegek , csak rugalmas alakváltozásra képesek. A szakadás felülete szemcsés és merőleges az igénybevétel tengelyére. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Rideg törés Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Gömbgrafitos öntöttvas Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Szívós anyagok d ábrán határozott folyást nem mutató anyagok pl. réz vagy alumínium. Az e lágyacél Lágyacél próbapálca törete Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Hidegen alakított fémek f ábra hidegen erősen alakított, tehát felkeményedett fém (itt horgany) A felkeményedett anyagok, rugalmas alakváltozást követő igen rövid egyenletes alakváltozás után kontrahálnak és elszakadnak. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Képlékeny fémek g ábra nem keményedő, képlékeny fém pl. ólom (Pb) szakítódiagramja van. A diagramnak szinte csak maradó alakváltozási része van. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Műanyagok szakítódiagramja a rideg anyag pl. hőre nem lágyuló műanyagok pl. bakelit b. szívós pl. PA c. lágy anyag pl. PE Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Műanyagok szakító diagramja

A szakítóvizsgálattal meghatározható anyagjellemzők Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

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. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Mérnöki rendszer feszültség : alakváltozás,fajlagos nyúlás : F az erő So az eredeti keresztmetszet Lo a jeltávolság eredeti értéke L a megnyúlás Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

A szakítóvizsgálattal meghatározható anyagjellemzők Szilárdsági anyagjellemzők: Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Rugalmassági modulusz Young modulusz A rugalmas szakasz meredeksége E=/ Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Folyáshatár A maradó alakváltozás kezdetét jelentő feszültség Mértékegysége: N/mm2 Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Folyáshatár A folyáshatár valódi feszültség, fizikai tartalommal ellátott, azt jelenti, hogy ennél a feszültségnél a próbatest minden krisztallitjában megindul a képlékeny alakváltozás, a statikus méretezés alapja. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Mi a teendő, ha nem jelenik meg egyértelműen a folyáshatár? Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Mi a teendő, ha nem jelenik meg egyértelműen a folyáshatár? A maradó alakváltozás kezdetét jelentő feszültséget abban az esetben is meg kell tudni határozni, ha nem mutatkozik határozott folyáshatár. Ebben az esetben megállapodás szerinti értékeket határozunk meg. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Névleges folyáshatár névleges folyáshatár , azaz a 0,5 % teljes (rugalmas + maradó ) alakváltozáshoz tartozó feszültség Mértékegysége:N/mm2 Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Egyezményes folyáshatár A terhelt állapotban mért egyezményes folyáshatár : N/mm2 A terheletlen állapotban mért egyezményes folyáshatár : Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Különböző anyagok folyáshatára Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Szakítószilárdság A szakítószilárdság a vizsgálat során mért legnagyobb terhelő erő és az eredeti keresztmetszet hányadosa: Mértékegysége: N/mm2 Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Különböző anyagok szakítószilárdsága Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

A szakítóvizsgálattal meghatározható anyagjellemzők Képlékenységi anyagjellemzők vagy alakváltozási mérőszámok: Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Képlékenységi jellemzők vagy alakváltozási mérőszámok A próbatest a szakító vizsgálat során megnyúlik, keresztmetszete lecsökken Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Képlékenységi jellemzők vagy alakváltozási mérőszámok A szabványos alakváltozási mérőszámok, a mérnöki rendszer szerinti nyúlásnak és a keresztmetszet csökkenésnek egy jól definiálható ponthoz, általában a szakadáshoz tartozó értékei. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Alakváltozási mérőszámok Szakadási nyúlás vagy nyúlás. Jele: A Mértékegysége: % Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Alakváltozási mérőszámok Keresztmetszet csökkenés vagy kontrakció . Jele: Z Mértékegysége: % Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Szabványos mérőszámok MSZ EN 10002-1:2001 Folyáshatár Szakítószilárdság Nyúlás Kontrakció Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

A szakítóvizsgálat során kapott eredményeket befolyásolják a próbatest alakja, mérete, felületi minősége a terhelés növelésének sebessége a vizsgálati körülmények pl. a hőmérséklet Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

Korszerű szakítógép

Szakítóvizsgálat nagy hőmérsékleten

Az acél viselkedése magasabb hőmérsékleten