Töö eesmärk Tutvuda materjalide katsetamisega löökpaindele, uurida soone ümarusraadiuse mõju löögitugevusele ja analüüsida purunemispindu. Katsekeha joonis Töö käik Katsetamine löökpaindele toimub löökpendliga (vt. katseseadme joonis). Löökpendli pendel massiga m 5,98kg ja pikkusega L 0,54m on kinnitatud liigendile liikumatule alusele. Pendli teele asetatakse teimik. Töö käigus purustatakse teimikuid, mis erinevad soone tüübi, materjali ja/või tera suuruse poolest. Määratakse pendli lähteja väljalööginurgad ning arvutatakse valemite põhjal purustustöö ning löögisitkuse väärtused iga teimi kohta. Katsetamisel viiakse pendel ülemisse asendisse, milles: Pendli moment M=F L=m g L · M pendli mass = 5,98kg · g raskuskiirendus = 9,81m/s2 · L pendli pikkus = 0,54m Pendli potentsiaalne energia ülemises asendis:
Seetõttu ei kasutatagi rasketööstuses näiteks plaste, vaid terast, mille mehaaniliste omaduste muutmiseks tuleb rakendada suuremat jõudu, kui plastide puhul. Löögisitkus: Mõlemad katses esinenud materjalid olid sitked, mida võib järeldada sellest, et nende purustamiseks kulus üle 2/3 kogu jõust, mida pendel oli suuteline rakendama. Samuti oli mõlema materjali puhul tegemist hapra purunemisega. Küll aga tekitas segadust asjaolu, et madalamal temperatuuril (-65ºC) teimik oli sitkem, kui toatemperatuuril katsetatud teimik, kuigi väidetavad olid teimikud samast materjalist tehtud. See võis olla tingitud erinevast kontsentratsioonist või näiteks erinevatest tera suurustest.
jälg Al-sulam Tugev HRB - 79 HV 150 (paksem) jälg Õhukesem Al- Tugev HRB - 62.5 HV 110 sulam jälg Purunenud Õrn jälg HRB - 90 HV 197 teimik (hele) Purunenud Õrn jälg HRB - 91.3 HV 203 teimik (tuhm) Teras Tugev HBS 5,50 mm konstruktsiooni jälg (10 mm kuul, 3 116 HV 122 tükk (keevisega) tonni) Al-sulam Tugev u 7,5 mm (10 mm Jälg oli selle meetodi
TALLINNA TEHNIKAKÕRGKOOL TALLINN COLLEGE OF ENGINEERING Kodune töö nr.1 Õppeaines: METALLIÕPETUS Transporditeaduskond Õpperühm: AT-11a Üliõpilane: Marko Karlson Juhendaja: D. Arensburger Tallinn 2008 METALLIÕPETUS Kodutöö 1 "Metallide mehaaniliste omaduste määramine" Tabel 1 Ülesannete variandid A. Tõmbeteim Variant, teimik I II III IV V VI VII VIII IX X Teras sile d0, mm 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6,0 l0, mm 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 60,0 Teras konts. d0, mm 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 l0, mm 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 60,0 Malm
koormamisel määratavaid mehaanilisi omadusi. Põhilisteks staatilise katsetamise moodusteks on tõmbeteim, surveteim, paindeteim, väändeteim ja kõvadusteim. Metallide puhul on painde- ja väändeteim harva kasutatavad, mistõttu eelkõige tõmbeteimil (malmi korral ka surveteimil) määratavad mehaanilised omadused on metallide valiku ja tugevusarvutuse aluseks. Lähtudes sellest, kas katsetatavast materjalist katsekeha (teimik) või sellest valmistatud detail purustatakse või katsetamise käigus materjali või sellest valmistatud detaili oluliselt ei kahjustata, eristatakse purustavaid ja mittepurustavaid katseid (teime). Purustavad katsed (teimid) Materjalide purustava katse tagajärjel purustatakse detail või selle materjalist valmistatud (valatud, pressitud, lõiketöödeldud) spetsiaalsed katsekehad teimikud. Metalsete materjalide korral on põhilisteks katsetusviisideks tõmbeteim (teras jt
tekitada plastne deformatsioon. Kui terasel saavutas tugevuspiiri, tekkis kael. Polüestervaigu katsest vaatasime videot, kus näitas surveteimi katset, kus tuli välja et materjal on suhteliselt hapra iseloomuga. Komposiitmaterjalid purunesid kiiresti peale tugevuspiiri saavutamist. Suureks üllatuseks oli ABS tugevuspiir, mis teoreetiliselt ei tohiks nii kõrge olla. Arvatavasti oli teimik teistsugusest plastist. Järeldusena saame väita, et kõige tugevamaks materjaliks oli komposiit X ning talle järgnes teras C20. Suhtelise pikenemisel purunemiseni oli kõige venivamaks materjaliks teras ning järgmisena plastik. Halvima venivusega materjaliks oli polüestervaik, mille suhteline venivus oli vaid 2%. Kõige rohkem jõudu tuli rakendada terasele, et see katkeks, kuigi teimiku paksus
joodetavus, liimitavus. 5. Nimetage metallide talituslikud omadused. Seletage nad lahti. Kulumiskindlus, pinnaomadused, tulekindlus, soojuspüsivus, ohutus, keskkonnasõbralikkus. 6. Kuidas liigitatakse materjalide omaduste uurimise meetodeid? Iseloomustage neid? Purustavad ja mittepurustavad katsed. 7. Milles seisneb metallide purustavate katsete olemus? Katse tagajärjel purustatakse detail või selle materjalist valmistatud teimik. 8. Loetlege põhilised materjalide purustava kontrolli meetodid mehaaniliste omaduste kindlaksmääramiseks? Kirjeldage neid. Tõmbeteim, Surveteim, Löökpaindeteim, Väsimusteim, 9. Millised on metalltoodete mittepurustava kontrolli (MPK) meetodite ülesanded? Defektide avastamine toodete pinnal või nende sisemuses Materjalide keemilise koostise ja struktuuri määramine Füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste mõõtmine
haprale purunemisele. Vastavalt standardile EVS 10045-1 (Metallmaterjalid. Löökpaindeteim Charpy meetodil) kasutatakse löökpaindeteimil kahe soonekujuga teimikuid: V-kujuline soon profiilinurgaga 45°, sügavus 2 mm, soone ümardusraadius 0,25 mm, U-kujuline soon, sügavus 5 mm, soone põhja ümardusraadius 1 mm. Joonis 7. Löökpaindeteimikute kuju 8 Katsetamine löökpaindele toimub löökpendliga. Pendli teele asetatakse teimik. Katsetamisel tõstetakse pendel ülemisse asendisse. Kui pendel vabastatakse, langeb ta alla ja purustab teimiku. Selleks kulutab osa pendli energiast. Joonis 8. Löökpendli skeem 5.3.Väsimusteim Tegelikkuses esinevad sagedamini vahelduv- korduvad (tsüklilised) koormused, mille tagajärjel tekivad märki muutvad pinged (surve-tõmbepinged), mis põhjustab pragude teket. Väsimusteimi tehakse erimasinaga, kus pöörlevat teimikut koormatakse paindekoormusega
S - Grafiidi struktuuri tähis (L-liblelinegrafiit, S- keragrafiit, M- Pesagrafiit, V- Vermikulaargrafiit, N- Vanagrafiit, Y- erikuju) A - Metallse maatriksi mikrostruktuur või karastus (A- Austeniit, F- Ferriit, P- Perliit, M- Maternsiit, L-Ledeburiit, Q- Karastatud, T- Parandatud, B- Musta südamikuga, W- Valge südamikuga) 400 – Tõmbetugevus (Rm, N/mm2) 18 – Katkevenivus (A, %) S – Proovikeha saamisviis (S- Eraldatud valatud kehast, U- valatud proovikeha, C- valandis väljalõigatud teimik) RT - Teimi temperatuur (RT- toatemperatuur, LT- madal temperatuur) W – Muud lisanõuded (D- valatud olekus, H- termotöödeldud valand, W- keevitatav, Z - muud nõuded) EN-GJS HB155 HB155 – Markeerimine kõvaduse järgi (HB – Birelli kõvadus, HV- Vickeris kõvadus, HR- Rockwelli kõvadus) EN-GJ-XNiMn13-7 X - Malmide keemilise koostise tähis XiMn13-7 – keemiline koostis ja nende vahekord (%) Vene tähistus: CU30 – hallmalm, Rm=300MPa (1/10) BU80 – kõrgtugev malm, 300MPa
Kasutatakse löökpaindeteimil kahe soonekujuga teimikuid: (austeniiditera kasvule, austeniidi - V-kujuline soon profiilinurgaga 45°, sügavus 2 mm, lagunemisele ja läbikarastuvusele). soone ümardusraadius 0,25 mm, 11. Terased - U-kujuline soon, sügavus 5 mm, soone põhja ümardusraadius 1 mm. Katsetamine löökpaindele toimub löökpendliga. Pendli teele asetatakse teimik. Katsetamisel tõstetakse pendel ülemisse asendisse. Kui pendel vabastatakse, langeb ta alla ja purustab teimiku. 8. Väsimuskõver Tegelikkuses esinevad sagedamini vahelduvkorduvad (tsüklilised) koormused, mille tagajärjel tekivad märki muutvad pinged (surve-tõmbepinged),mis põhjustab pragude teket. Ehitusterased
(tsink, teras, magneesium) koos vaba fosforhappega. Tekkib poorne kristalne kiht, mis tõstab metalli roostekindlust. Saadud struktuuri töödeldakse peale pesemist kroomangidriidi lahusega. 25. Komposiidi surveteim. Komposiitide purunemise põhjuseks survel on armatuuri kiudude püsivuse kadumine nõrga vastupanu tõttu nihkedeformatsioonile. Surveteimi iseärasuseks on see, et teimiku tugevus sõltub oluliselt kõrgusest. Mida kõrgem teimik seda väiksem on hõõrdejõu mõju tema otstele. Lühikesi teimikuid kasutatakse surveelastsusmooduli määramiseks väikeste koormuste juures. Pikki teimikuid kasutatakse siis, kui komposiit on plastselt deformeeruv. 26. Kautsukliimid ja nende kasutamine. Kautsukliimid on ette nähtud kummi liimimiseks ja kinnitamiseks metalli külge. Kummiliimideks nimetatakse kleepuvat tihedat segu, mis on saadud kautsuki kummi segust ja vedeldajast
koormamisel määratavaid mehaanilisi omadusi. Põhilisteks staatilise katsetamise moodusteks on tõmbeteim, surveteim, paindeteim, väändeteim ja kõvadusteim. Metallide puhul on painde- ja väändeteim harva kasutatavad, mistõttu eelkõige tõmbe- teimil (malmi korral ka surveteimil) määratavad mehaanilised omadused on metallide valiku ja tugevus- arvutuse aluseks. Lähtudes sellest, kas katsetatavast materjalist katsekeha (teimik) või sellest valmistatud detail purustatakse või katsetamise käigus materjali või sellest valmistatud detaili oluliselt ei kahjustata, eristatakse purustavaid ja mittepurustavaid katseid (teime). 46) Dielektrikud ja isoleermaterjalid. Nende kasutusvaldkonnad. Dielektrikud leiavad kasutamist peamiselt elektriisoleermaterjalidena; nendele pöörataksegi käes- olevas peatükis põhitähelepanu. Mõiste dielektrik on siiski mõnevõrra laiem, kuna lisaks isoleer-
teimil (malmi korral ka surveteimil) määratavad b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) mehaanilised omadused on metallide valiku ja sele 1.3: tugevusarvutuse aluseks. ReH - pinge väärtus, mille saavutamisel Lähtudes sellest, kas katsetatavast materjalist esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, katsekeha (teimik) või sellest valmistatud detail ReL - pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel. purustatakse või katsetamise käigus materjali või -8- c) tinglik voolavuspiir Rp pinge, mille juures a) jääkpikenemine saavutab etteantud väärtuse Tõmbepinge protsentides, näiteks 0,2% tähis Rp0,2. 2
kuju ja mõõtmeid ning säilitada jäävat (plastset) deformatsiooni pärast väliskoormuse lakkamist. Sitkus on materjali võime purunemata taluda dünaamilist koormust. Sitkusele vastupidine omadus on haprus. Põhiliseks staatilise katsetamise mooduseks metallide puhul on tõmbeteim (malmi korral ka surveteim), vahelduv-korduvatel koormustel aga väsimusteim. Lähtudes sellest, kas katsetatavast materjalist katsekeha (teimik) või sellest valmistatud detail purustatakse või katsetamise käigus materjali või sellest detaili oluliselt ei kahjustata, eristatakse purustavaid ja mittepurustavaid katseid. 2.2. Materjalide eksperimentaalne katsetamine 2.2.1. Purustavad katsed Tõmbeteim Tõmbeteimil kasutatakse standartiseeritud varraskatsekehi (Sele 2.1). Katsekeha kinnitatakse katsemasinal (Sele 2.2) ja sujuvalt koormatakse tõmbejõuga. Mõõdetakse ja
annaabi.ee 
