Szakítóvizsgálat.

Az előadások a következő témára: "Szakítóvizsgálat."— Előadás másolata:

1 Szakítóvizsgálat

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

3 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.

4 A mérés gépei

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

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

7 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

8 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

9 Szakítás

10 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.

11 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.

12 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

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

14 Különböző anyagok szakító diagrammja
Hidegen alakított fémek Rideg anyagok Képlékeny fémek

15 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.

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

17 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

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

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

20 Szakítószilárdság Kontrakció

21 Felső folyáshatár Alsó folyáshatár

22 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…

23 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

24 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.

25 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)

26

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

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

29 Műanyagok szakítóvizsgálata

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

31 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)

32 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)

33 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

34 Műanyagok szakító diagrammjainak jellegzetes szakaszai

35 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

36 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

37 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

38 Műanyagok szakítóvizsgálatát befolyásoló tényezők
Anyagszerkezet Vizsgálati körülmények Próbatest alakja