Mecanica ruperii - laboratoare

LABORATOR 1

DETERMINARI EXPERIMENTALE ALE REZISTENTEI

LA FISURARE PENTRU MATERIALUL CERAMIC CER-110

1. Introducere

Aşa cum s-a arătat în capitolele anterioare, rezistenţa la fisurare pentru materialele ceramice reprezintă un parametru important în vederea proiectării componentelor ceramice. Standardul românesc cu privire la determinarea proprietăţilor fizice şi mecanice ale materialelor ceramice, (STAS 3471-85), nu prevede determinarea rezistenţei la fisurare a acestora. Totuşi, aşa cum s-a remarcat, s-au efectuat numeroase cercetări teoretice şi experimentale în vederea determinării acestei importante mărimi. In capitolul V, care propune un mod de abordare în vederea proiectării componentelor din materiale ceramice, se va putea observa importanţa rezistenţei la fisurare ca mărime principală a calculelor efectuate.

2. Determinări prin măsurarea directă a lungimii fisurii

Determinările experimentale, efectuate în cadrul laboratorului de Rezistenţa materialelor din cadrul U.T. Iaşi, folosesc probe din materialul ceramic CER-110 elaborat de societatea Electroceramica Turda. Acest material a fost elaborat în două variante denumite aici în mod generic CER-110 C (cuarţos) şi CER-110 A (aluminos).

Descrierea metodei.

Metodologia de determinare a rezistenţei la fisurarea fost cea prezentată de Ma Juanrong în [3] şi descrisă succint în capitolul III.

Faţă de această metodologie se aduc câteva modificări. Prima dintre ele constă în faptul că relaţia (III.1) care dă intensitatea sarcinii pe suprafaţa urmei lăsate se schimbă astfel:

[1]

Explicaţia se prezintă în cele ce urmează.

In figura 1 se prezintă un sfert din urma lăsată de pătrunderea piramidei care are unghiul diedru de 136 0C. Toate liniile îngroşate se află pe suprafaţa urmei lăsate după penetrare.

Fig. 1. Reprezentarea pătrunderii

In figură, a reprezintă semilungimea diagonalei bazei piramidei, care se va măsura în cadrul determinărilor ulterioare, celelalte notaţii fiind ajutătoare. Din figură rezultă:

[2]

O a doua modificare apare la controlul dimensiunilor urmei şi a lungimii fisurii. La metoda prezentată de Ma Juanrong măsurarea acestor mărimi se efectuează cu ajutorul SEM, (Scanning Electron Micrography). In cadrul acestei determinări, punerea în evidenţa a urmelor lăsate şi a fisurii propagate s-a făcut cu ajutorul lichidelor penetrante

In vederea executării pătrunderii s-a folosit un aparat de duritate Vickers care are timpul de încărcare reglat la 30 sec.. Incercarea de pătrundere în suprafaţă se face pentru sarcinile: 100,6, 90, 80,6, 70, 60,6, 50 şi 40,6 kgf. S-au ales aceste sarcini în conformitate cu gama de greutăţi etalonate avute la dispoziţie. Se menţionează aici că pentru sarcini mai mici de 40,6 kgf, pentru materialul CER-110 A, urmele lăsate au fost neclare.

Incercările, pentru fiecare din cele două materiale, s-au efectuat pe câte trei probe. Pentru fiecare probă s-au efectuat un număr de trei încercări la aceeaşi valoare a sarcinii de încărcare.

Pentru obţinerea unei imagini cât mai bune, s-a respectat întocmai tehnologia specifică lucrului cu lichide penetrante. In cadrul acestor determinări s-au folosit soluţiile de diluant şi penetrator fabricate de firma NAMICON, (Italia).

Proba a fost şlefuită foarte bine pe suprafaţa pe care urmează a se efectua pătrunderea. Slefuirea se face manual, pe o piatră abrazivă plană şi cu granulaţie fină.

Se curăţă apoi suprafaţa respectivă cu o soluţie diluantă, (NAMICON 1201).

După uscare se aplică lichidul penetrant, (NAMICON 1202), de la o distanţă de 20-30 cm de probă.

Se aşteaptă câteva minute pentru pătrundere, după care se îndepărtează excesul de penetrant, mai întâi cu apă şi apoi cu soluţia diluantă.

Se trece la vizualizarea urmei lăsate prin penetrare şi a fisurii propagate, imediat după uscarea probei.

Aici nu este necesară aplicarea şi a soluţiei de punere în evidenţă, (developant), a urmelor şi a fisurii propagate, datorită culorii albe pe care o are ceramica CER-110.

Vizualizarea urmei lăsate prin penetrare şi a fisurilor propagate de la colţurile piramidei se face cu ajutorul unui microscop ce are prevăzut un dispozitiv de deplasare şi măsurare plană micrometrică.

3. Procedeul experimental

Se măsoară mărimile a şi c ce se pot observa în figura II.1. Rezultatele acestor măsurători pentru materialul CER-110 C se dau în tabelul 1.

Valorile şi graficele care se prezintă în cele ce urmează sunt date pentru materialul CER-100C.