Rezistența materialelor - lucrări laborator

Lucrarea L1

ÎNCERCAREA MATERIALELOR LA ÎNCOVOIERE

PRIN ŞOC SINGULAR (REZILIENŢĂ)

L1.1. Standarde de stat

STAS R 10025-75. Încercarea de încovoiere prin şoc pe epruvete cu crestături în U şi V. Tabel comparativ al rezilienţei şi energiei de rupere.

STAS R 10026-75. Încercarea de încovoiere prin şoc pe epruvete cu crestături în U şi V. Determinarea cristalinităţii şi fibrozităţii rupturii.

STAS 9633-74. Încercarea la şoc a fontei cenuşii pe epruvetă necrestată.

STAS 6774-79. Încercarea de încovoiere prin şoc după îmbătrânire artificială.

SR EN 875/10-1997. Încercări distructive ale îmbinărilor sudate din materiale metalice.

SR EN 10045/1-1993. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvetă Charpy. Partea I: Metode de încercare.

SR 13170:1993. Încercarea la încovoiere prin şoc. Epruvete speciale şi metode de evaluare.

L1.2. Definiţie

Încercarea la încovoiere prin şoc constă în ruperea, dintr-o singură lovitură, cu un ciocan pendul, în condiţiile definite de normative, a unei epruvete cu o crestătură la mijloc, aşezată liber pe două reazeme, urmată de măsurarea energiei absorbite în procesul de rupere. Energia măsurată caracterizează rezistenţa la şoc a materialelor.

L1.3. Scopul lucrării

Scopul lucrării îl reprezintă aprecierea tenacităţii materialului. Acest lucru este posibil prin măsurarea energiei consumate la ruperea epruvetei, în Jouli, precum şi prin determinarea cristalinităţii şi fibrozităţii rupturii, în procente (%).

L1.4. Aparatura utilizată

Încercarea se face (în majoritatea cazurilor) cu Ciocanul tip CHARPY, un aparat specific acesteia. Schema funcţională a ciocanului Charpy este redată în figura L1.1. Componentele pricipale ale aparatului (conform figurii Ll.l) sunt: batiul 1, ciocanul 2, articulat la batiu, acul indicator 3, purtat de pendul în mişcarea de rotaţie, şi cadranul 4 etalonat în unităţi de energie (kgf•m, la utilajele mai vechi), reazemele 5 şi epruvetă 6.

Pendulul se poate poziţiona în starea armată ridicată (iniţială) cu un dispozitiv care permite deblocarea acestuia şi rotirea sa liberă spre epruvetă.

Principiul de funcţionare al ciocanului se bazează pe măsurarea diferenţei între energia potenţială a ciocanului de masă m între starea iniţială (maxim ridicat) şi pendularea maximă după ruperea epruvetei. Conform figurii L1.2 energia consumată pentru ruperea epruvetei este:

(L1.1)

unde s-au făcut notaţiile:

Fig. L1.1 Fig.1.2

m - masa ciocanului, g - acceleraţia gravitaţională, h1 - înălţimea iniţială,

h2 - înălţimea finală. Energia W se citeşte direct pe cadranul ciocanului. Pentru a putea folosi acelaşi ciocan pentru o gamă largă de materiale, utilajul este prevăzut cu pendule de diferite mase (cel mai adesea 2 pendule, de 15 kg şi 30 kg), montându-se o masă mai mică sau mai mare după cum materialul este mai casant sau mai tenace. Distanţa standard între reazemele de capăt ale epruvetei este l=40 mm.

L1.5. Epruvete utilizate

Materialele tenace, de tipul oţelului, se încearcă pe epruvete crestate. La materialele fragile, de tipul fontei, nu se fac crestături.

În standarde, sunt prevăzute două tipuri de epruvete:

a) cu crestătură în V, la 45°, cu adâncimea de 2 mm. Dacă materialul nu permite realizarea de epruvete standard, trebuie folosită o epruvetă cu secţiune redusă, având lăţimea 7,5 mm sau 5,0 mm, crestătura fiind practicată pe una din feţele înguste, figura L1.3, iar raza la vârf este r=0,25 mm;

Fig. L1.3