rozciaganietw.pdf

I NSTYTUT M ASZYN I U RZĄDZEŃ E NERGETYCZNYCH

Politechnika Śląska w Gliwicach

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

z MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH i EKSPLOATACYJNYCH

TWORZYWA SZTUCZE

OZACZEIE WŁASOŚCI

MECHAICZYCH

PRZY STATYCZYM ROZCIĄGAIU

L ABORATORIUM D IAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI M ASZYN – Rozciąganie tworzyw sztucznych

Cel wykonania ćwiczenia.

Celem badania jest określenie cech wytrzymałościowych przy statycznym rozciąganiu tworzyw

sztucznych przeznaczonych do prasowania, wtrysku i wytłaczania:

a) maksymalne naprężenie rozciągające,

b) naprężenie zrywające,

c) granica plastyczności (bądź naprężenie przy umownej granicy plastyczności),

d) wydłużenie względne przy zerwaniu,

e) wydłużenie względne przy maksymalnym naprężeniu,

f) wydłużenie względne przy granicy plastyczności.

Dane otrzymane przy oznaczaniu wytrzymałościowych własności mechanicznych przy

statycznym rozciąganiu stosuje się do oceny jakości tworzyw sztucznych. Otrzymane dane można

wykorzystywać do projektowania wyrobów, jeżeli warunki eksploatacji wyrobu są zbliżone do

warunków oznaczania ustalonych podczas badania próbek. Wyniki badań są porównywalne w

przypadku zachowania jednakowych warunków oznaczania (rodzaj I sposób przygotowania

próbek, prędkość odkształcenia, temperatura i wilgotność otoczenia).

Kształtki do badań.

Jeśli tylko jest to możliwe, kształtki do badań powinny być w formie wiosełek, jak przedstawiono

na rys. 1. Wszystkie powierzchnie kształtek przeznaczone do badań powinny być wolne od widocznych

pęknięć, rys i innych niedoskonałości.

L 0

Rys. 1. Uniwersalna próbka do badań

Pojęcia podstawowe.

długość pomiarowa L – długość cylindrycznej lub pryzmatycznej części próbki, na której w każdej

chwili badania prowadzi się pomiar wydłużenia. W szczególności rozróżnia się:

początkową długość pomiarową L 0 – długość pomiarowa próbki przed przyłożeniem siły,

długość pomiarową po zerwaniu L u – długość pomiarowa po zerwaniu próbki,

długość robocza 1 L c – długość równoległej części próbki o pomniejszonym przekroju

poprzecznym,

wydłużenie L – przyrost początkowej długości pomiarowej (L 0 ) po zakończeniu próby,

wydłużenie względne Ε – wydłużenie wyrażone w procentach początkowej długości pomiarowej (L 0 ),

wydłużenie procentowe po rozerwaniu A – trwałe wydłużenie długości pomiarowej po rozerwaniu (L u

– L 0 ), wyrażone w procentach początkowej długości pomiarowej (L 0 ),

największa siła F m – największa siła występująca na próbce podczas badania, po przekroczeniu granicy

plastyczności,

granica plastyczności R e – w wielu przypadkach po osiągnięciu stanu „płynięcia” wartość siły

rozciągającej ulega małym wahaniom pomiędzy górną i dolną wartością. Umożliwia to wprowadzenie

1 W odniesieniu do próbek nie obrobionych mechanicznie pojęcie długości roboczej zastępuje się pojęciem odstępu między

uchwytami maszyny wytrzymałościowej,

L ABORATORIUM D IAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI M ASZYN – Rozciąganie tworzyw sztucznych

górnej i dolnej granicy plastyczności. Jako wielkość charakteryzującą własności materiału należy

przyjąć dolną wartość siły,

umowna granica plastyczności R 0.2 – naprężenie, dla którego odkształcenie trwałe wynosi Ε pl = 0.2%.

Definiujemy ją dla celów praktycznych, ponieważ nie wszystkie materiały wykazują w próbie

rozciągania wyraźną granicę plastyczności R e ,

wytrzymałość na rozciąganie R m – naprężenie odpowiadające największej sile (F m ),

naprężenie rozrywające R u – naprężenie odpowiadające zerwaniu próbki.

Próbę rozciągania przeprowadza się na próbkach o stałym przekroju poprzecznym, która zostaje

obciążona w kierunku osiowym siłą rozciągającą. Siła ta powoduje powstanie naprężeń normalnych Σ w

przekroju próbki. aprężenie to definiujemy jako stosunek przyłożonej siły do pola przekroju, w którym

ta siła działa. Przyłożenie siły powoduje jednocześnie powstawanie wydłużenia Λ . Jeżeli wielkość tą

odniesiemy do długości początkowej uzyskamy wydłużenie jednostkowe Ε .

= L

⋅

100

gdzie:

F rozciągająca siła osiowa,

A 0 pole przekroju poprzecznego próbki przed badaniem

Λ wydłużenie całkowite,

L 0 długość początkowa,

E – moduł sprężystości podłużnej materiału (Young’a),

Ε wydłużenie względne (jednostkowe).

Maszyna wytrzymałościowa do prób rozciągania.

Do badań należy stosować urządzenie zapewniające utrzymanie stałej prędkości posuwu uchwytu

zgodnie. Maszyna wytrzymałościowa powinna być wyposażona w następujące urządzenia:

a) Uchwyty do próbek, z których jeden jest połączony z częścią nieruchomą (stacjonarną)

maszyny, a drugi – z częścią ruchomą (napędzaną) maszyny. W celu zapewnienia osiowego

przyłożenia obciążenia do próbek, uchwyty powinny być samoustawne oraz powinny

zabezpieczyć próbki przed wyślizgiwaniem się w czasie badania, dlatego powinny być tak

skonstruowane, by nacisk ich na próbkę wzrastał wraz ze wzrostem obciążenia rozciągającego

działającego na próbkę.

b) Urządzenie do pomiaru obciążenia rozciągającego działającego na próbkę, o dokładności

wskazań większej niż 1 % mierzonej wielkości, nie wykazujące opóźnienia wskutek

bezwładności przy określonej prędkości posuwu.

c) Ekstensometr umożliwiający pomiar wydłużenia odcinka pomiarowego próbki z dokładnością

co najmniej 1 %.

Pożądana jest automatyczna rejestracja przyrostu wydłużenia w funkcji obciążenia próbki.

Wykonanie testu.

1. Przygotowanie oraz wykonanie testu przeprowadza się zgodnie ze wskazówkami zawartymi w

instrukcji obsługi zrywarki. Próbę przeprowadza pracownik ZPKiEM 1 lub osoba przez niego

upoważniona.

2. Próbę rozciągania przeprowadzamy na otrzymanych próbkach (zgodnie z zaleceniami normy PNEN

ISO 5272: Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym

rozciąganiu).

Zakład Podstaw Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn

L ABORATORIUM D IAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI M ASZYN – Rozciąganie tworzyw sztucznych

3. Próba polega na rozciąganiu próbki aż do rozerwania i wyznaczeniu własności mechanicznych

tworzywa, z którego próbka została wykonana.

4. Oznaczenie własności wytrzymałościowych należy wykonać w temperaturze 23±2 °C i wilgotności

względnej 50±5 %, jeżeli w normach przedmiotowych dotyczących badanego tworzywa nie ma

innych wskazań.

Przebieg ćwiczenia.

1. pomiar cech geometrycznych próbki:

a) grubość a i szerokość b (próbkę mierzymy w trzech różnych miejscach – z otrzymanych danych

oblicza się średnią arytmetyczną, a na tej podstawie oblicza się powierzchnię początkowego

przekroju poprzecznego)

b) długość pomiarowa L 0 ,

oraz zaznaczenie na próbce długości równoległej (dla próbek pryzmatycznych długość równoległa

jest równa odległości pomiędzy uchwytami maszyny),

2. opracowanie metody badania i wprowadzenie cech geometrycznych próbki do komputera,

3. zamocowanie próbki w maszynie wytrzymałościowej w taki sposób, aby oś próbki zgodna była z

kierunkiem rozciągania,

4. przeprowadzenie próby,

5. pomiar próbki po zerwaniu – L u ,

6. odczyt wielkości pomiarowych tablica pomiarowa:

h 1 = … … mm b 11 = … … mm b 21 = … … mm

h 2 = … … mm b 12 = … … mm b 22 = … … mm

h 3 = … … mm b 13 = … … mm b 23 = … … mm

h śr = … … mm b 1śr = … … mm b 2śr = … … mm

L 0 = ... ... mm L u = ... ... mm A 0 = … … mm 2

1 2 3 4 5 6 7 8 n

F [kN]

Λ [mm]

Ε [mm/mm]

Σ [MPa]

7. narysowanie wykresu rozciągania w układzie Σ = f(Ε) na podstawie zarejestrowanych parametrów

pomiarowych,

8. wyznaczenie charakterystycznych wielkości.

Sprawozdanie powinno zawierać:

krótki opis metody statycznej próby rozciągania tworzyw sztucznych,

rodzaj i typ maszyny wytrzymałościowej oraz opis działania,

cechy geometryczne próbki do badań,

tablice otrzymanych wyników,

wykres rozciągania z zaznaczonymi charakterystycznymi wielkościami,

obliczenia wydłużeń względnych oraz wydłużenia procentowego po rozerwaniu,

wnioski.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: