tõmbediagrammi ning määrata selle põhjal tugevus- ja plastsunäitajad. Võrrelda erinevaid katsetatavaid materjale ning määrata nende võimalik kasutusala. · Polümeersete omadustega materjalide katsetamisega tõmbele · Metalsete omadustega materjalide katsetamisega löökpaindele, selgitada välja pinge kontsentraatori ja katsetustemperatuuri mõju löögitugevusele. 1) Tugevuspiir Rm Maksimaaljõule Fm vastav pinge Rm=Fm/So Fm- maksimaaljõud So- teimiku algristlõike pindala 2) Voolavuspiir Rp Rp=Fp/So 3) Katkevenivus A% (suhteline pikenemine purunemiseni protsentides) Lu - Lo A= 100 Lo Lo Teimiku algmõõtepikkus Lu Teimiku lõppmõõte pikkus pärast purunemist. Katsetulemused · Tõmbeteim Tõmbeteimi tulemuste tabel · Löökpainde teim Lõõkpaindeteimi Tulemuste tabel Teras C60 põhjal
Materjalide põhilised tugevus ja plastsusnäitajad tõmbel määratajse katselisel teel mõjuva jõu ja pikenemise (deformatsiooni) või pinge ha suhtelise pikenemise kaudu. Kasutatakse kindla kujuga katsekehi. Löökpaindeteim- Ootanatu habras purunemine on üks ohtlikumaid konstruktsioonide või detailide purunemise viise. Katsetamine löökpaindel võib võimaldab otsustada materjali kalduvuse üle haprale purunemisele. Katsetamine seisneb keskelt soonitud teimiku purustamises löökpendliga, määrates töö, mis kulub teimiku purustamiseks. Soon toimib kui pingekontsentraator, mis lokaliseerib pinged ja soodustab prao tekkimist. Katse tulemused:Tõmbeteim Löökpaindeteim :Materjal: Teras S355 Teimiku Nurgad Purustustöö Katsetustemp C soone tüüp KU või KV J . Purunemispin
Kontrollküsimused Laboritöö nr. 1 1. Mis on tõmbetugevus,kuidas seda määratakse? Tõmbetugevuseks nimetatakse tõmbekatsel esinevat suurimat pinget,mille korral katsekeha veel ei purune.Tõmbetugevus on maksimaalsele jõule vastav pinge Rm=Fmax/S0 2. Mis on voolavuspiir, tinglik voolavuspiir ja kuidas neid määratakse? Koormus üle proportsionaalsuspiiri kutsub esile teimiku jääva pikenemise. Plastsete metallide( puhas raud, vask) tõmbediagrammil esineb voolavusplatvorm, millest järeldub, et metall voolab ilma jõudu suurendamata. Voolavuspiiriks nimetatakse pinget mis vastab voolavusjõule. Enamiku sulamite tõmbediagrammidel voolavusplatvorm puudub, mistõttu voolavuspiiri asemel kasutatakse tinglikku voolavuspiiri. Tinglik voolavuspiir määratakse jääva deformatsiooni 0,2% juures, s.o. jõu juures mis kutsub esile teimiku jääva pikenemise 0,2% võrra.
kohalikule plastsele deformatsioonile Student Response Feedback D. Materjali võime taluda dünaamilisi koormusi purunemata E. Materjali võime oluliselt deformeeruda staatiliste jõudude toimel purunemata ja pärast jõudude eemaldamist kujumuutused säilitada Score: 5/5 5. Arvutada tõmbetugevus Rm, kui jõud Fm=11 683N ja teimiku ristlõike pindala So=92mm2 Student Response Answer: 126,99 Units: N/mm2 Score: 6/6 6. Arvutada katkevenivus A, kui teimiku esialgne pikkus on Lo=100 mm ja teimiku pikkus pärast purunemist on L1=113,28mm Student Response Answer: 13,28 Units: %
d. Materjali võime oluliselt deformeeruda staatiliste jõudude toimel purunemata ja pärast jõudude eemaldamist võtta tagasi esialgne kuju. e. Materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile Score: 5/5 Küsimus 5 (6 points) Arvutada tõmbetugevus Rm, kui jõud Fm=11453N ja teimiku ristlõike pindala So=34mm2 Student Response: 336.85 N/mm2 Score: 6/6 Küsimus 6 (6 points) Arvutada katkevenivus A, kui teimiku esialgne pikkus on Lo=100 mm ja teimiku pikkus pärast purunemist on L1=118.83mm Student Response: 18.83 % Score: 6/6 Küsimus 7 (6 points) Arvutada tinglik voolavuspiir Rp0,2, kui jõud F0,2=12849N ja teimiku ristlõike pindala So=70mm2 Student Response: 183.56 N/mm2 Score: 6/6 Küsimus 8 (6 points)
d. Materjali võime oluliselt deformeeruda staatiliste jõudude toimel purunemata ja pärast jõudude eemaldamist võtta tagasi esialgne kuju. e. Materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile Score: 5/5 Küsimus 5 (6 points) Arvutada tõmbetugevus Rm, kui jõud Fm=12849N ja teimiku ristlõike pindala So=70mm2 Student Response: 183.56 N/mm2 Score: 6/6 Küsimus 6 (6 points) Arvutada katkevenivus A, kui teimiku esialgne pikkus on Lo=100 mm ja teimiku pikkus pärast purunemist on L1=125.71mm Student Response: 25.71 % Score: 6/6 Küsimus 7 (6 points) Arvutada tinglik voolavuspiir Rp0,2, kui jõud F0,2=8258N ja teimiku ristlõike pindala So=81mm2 Student Response: 101.95 N/mm2 Score: 6/6 Küsimus 8 (6 points)
4) Katkevenivus- suhteline pikenemine protsentides purunemiseni Katkeahenemine on algristlõikepindala ja purunemiskoha ahenenud osa pindala suhe protsentides 5) Materjali plastsust 6) Katkeahenemine ja katkevenivus 7) Reh- (ülemine voolavuspiir) pinge väärtus, mille saavutamisel esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist Rel- (alumine voolavuspiir) pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel Rp- tinglik voolavuspiir (2) 8) Kuna tõmbeteimil väheneb koormamise käigus teimiku ristlõikepindala, siis tugevuspiiri Rm väärtused ei kajasta tegelike pingeid. Plastsete materjalide korral võib Rm vaadelda kui vastupanu märgatavale plastsele deformatsioonile. 9) 10) Löögisitkuse näitajaks on purustamiseks kulunud töö dzaulides 11) Külmhaprus- materjali hapruse suurenemine (sitkuse vähenemine) madalal temp 12) T50- temp, mille juures purunemispildis on vähemalt 50% kiulist pinda T90- temp, mille juures purunemispildis on vähemalt 90% kiulist pinda 13)
Küsimuse tekst Millised väited on õiged katkevenivuse kohta? Vali üks või enam: 1. Katkevenivus on tugevusnäitaja 2. Katkevenivuse mõõtühikuks on N/mm² ja saadakse teimikule mõjuva jõu ja ristlõike jagatisena. 3. Katkevenivus on katsekeha suhteline jäävpikenemine protsentides peale purunemist võrrelduna algpikkusega. 4. Katkevenivus on sitkusnäitaja Küsimus 7 Õige Hinne 1 / 1 Märgista küsimus Küsimuse tekst Milline mõju on teimiku mõõtudel ja kujul tugevusnäitajatele? Vali üks või enam: 1. Tulemused on kindlasti väga erinevad, sest kui detail on suurema ristlõikega, siis selle purustamiseks on vaja suuremat jõudu. 2. Kuna tugevusnäitajad arvutatakse välja ristlõike ja jõu suhtena, siis tulemused on alati samad. 3. Kuna tegemist on mehaanilise teimiga ja tulemus on mehaanikaline suurus, mis on võrreldav vaid konkreetsete katsetingimuste juures, siis tulemused võivad erineda Küsimus 8 Õige Hinne 1 / 1
Võrrelda erinevaid katsetatavaid materjale ning määrata võimalik kasutusala. Metalsete omadustega materjalide katsetamisega löökpaindele, selgitada välja pinge kontsentratsiooni ja katsetustemperatuuri mõju löögitugevusele. 1) Tugevuspiir Rm – maksimaaljõule vastav pinge. Rm = Fm/So Fm – maksimaaljõud So – teimiku algristlõike pindala 2) Voolavuspiir Rp – vahemik, kus materjal pikeneb ilma jõu kasvuta. Rp = Fp/So 3) Katkevenivus A% - suhteline pikenemine purunemiseni protsentides Lu Lo A= 100 Lo Lo – teimiku algmõõtepikkus Lu – teimiku lõppmõõtepikkus pärast purunemist
B. Materjali võime taluda dünaamilisi koormusi purunemata C. Materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile D. Materjali võime purunemata taluda koormust. E. Materjali võime oluliselt deformeeruda staatiliste jõudude toimel purunemata ja pärast jõudude eemaldamist kujumuutused säilitada Score: 3/3 5. Arvutada tõmbetugevus Rm, kui jõud Fm=14 767N ja teimiku ristlõike pindala So=22mm2 Student Response Answer: 671,23 Units: N/mm2 Score: 3/3 6. Arvutada katkevenivus A, kui teimiku esialgne pikkus on Lo=100 mm ja teimiku pikkus pärast purunemist on L1=133,31mm Student Response Answer: 13,31 Units: % Score: 0,9/3 7.
plastsusnäitajaid, nende valemid. TUGEVUSNÄITAJAD: Tõmbetugevus (tugevuspiir) on maksimaaljõule vastav mehaaniline pinge Rm = Fm / So Voolavuspiir (ülemine, alumine, tinglik), Re=Fe/So, Rpo,2=Fp0,2/So (tinglik). Voolavuspiir on pinge mis vastab voolavusjõule. Fe=Väike painutus tekib plastidel, Fm=Kaela tekkimine plastidel PLASTSUSNÄITAJAD: Katkevenivus A = (L Lo) : Lo x 100 %, kui mitu protsenti on võimeline mingi materjal venima enne purunemist. Lo- Teimiku algmõõtepikkus, L-Teimiku lõppmõõtepikkus pärast purunemist. Katkeahenemine Z = (So S) : So x 100 % So-Teimiku algristlõikepindala, S-teimiku minimaalne ristlõikepindala katkemiskohas. 2.Löökpainde katsega määratavad materjalide purustustöö normeeritud näitajaid, nende seos katsetemperatuuridega. Tähistus. Sitkus on materjali võime purunemata taluda dünaamilist koormust. Plastsus on materjali võime purunemata muuta oma kuju ja mõõtmeid säilitades kujumuutuse ka peale väliskoormuse lõppemist.
tõmbediagrammi ning leida tõmbeteimil määratavad omadused. · Tutvuda metallmaterjalide katsetamisega löökpaindele TÖÖ KÄIK Ülesanneteks oli erinevatest materjalidest tehtud teimikuid katsetada tõmbele. Seejärel mõõta teimikute mõõtmed enne ja pärast katseid ning leida vajalikud suurused nende abil. Samuti tuli analüüsida graafikut saamaks vajalikud andmed. Mõõtsime teimikute algandmed, ehk teimikute mõõtmed enne, kui hakkasime neid tõmbama. Mõõtsime teimiku keskkohast laiuse ning arvutasime algristlõike pindala. Samuti leidsime teimiku algpikkuse, märkides ja mõõtes mingi kindla vahemiku teimikul, et hiljem oleks hea uuesti mõõta. Seejärel asetasime erinevatest materjalidest teimikud tõmbe masina vahele ning tõmbasime kuni purunemiseni. Kasutades alg- ja lõpp pikkuseid, saime leida erinevate materjalide katkevenivuse. Samuti leidsime arvutuse teel materjalide tugevuspiiri (Rm) ning panime kirja ka tingliku voolavuspiiri(Rp)
Märgista küsimus Küsimuse tekst Millised väited on õiged katkevenivuse kohta? Vali üks: a. Katkevenivus on sitkusnäitaja b. Katkevenivuse mõõtühikuks on N/mm² ja saadakse teimikule mõjuva jõu ja ristlõike jagatisena. c. Katkevenivus on katsekeha suhteline jäävpikenemine protsentides peale purunemist võrrelduna algpikkusega. d. Katkevenivus on tugevusnäitaja Küsimus 6 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Milline mõju on teimiku mõõtudel ja kujul tugevusnäitajatele? Vali üks: a. Kuna tegemist on mehaanilise teimiga ja tulemus on mehaanikaline suurus, mis on võrreldav vaid konkreetsete katsetingimuste juures, siis tulemused võivad erineda b. Tulemused on kindlasti väga erinevad, sest kui detail on suurema ristlõikega, siis selle purustamiseks on vaja suuremat jõudu. c. Kuna tugevusnäitajad arvutatakse välja ristlõike ja jõu suhtena, siis tulemused on alati samad. Küsimus 7 Õige
Mehaanika ja tööstustehnika instituut Praktikumi nr. 1 aruanne aines MTX0010 Materjalitehnika Üliõpilane: Rühm: Esitatud: Töö eesmärk: Tutvuda põhiliste konstruktsioonimaterjalide mehaaniliste omaduste ja nende määramise meetoditega. Kasutatud töövahendid: Löökpaindeteim koos katsekehaga. Katsetulemused: Löökpaindeteim: Materjal Teimiku Nurgad Purustustöö Katsetus- Purunemis- soone tüüp KU või KV temperatuur pinna kraad J iseloom C30 U-tüüpi = 150° KU = 158 J 20-22°C Pooleks rebitud löögi = 84° tulemusena.
Kordamis küsimused: Tehnomaterjali praktikum- TÕMBETEIM 1.Mis on tõmbetugevus, kuidas seda määratakse? Maksimaaljõule (Fm) vastav mehaaniline pinge, määratakse maksimaaljõu ja teimiku algristlõike pindala jagatisega. (vastupanu märgatavale plastsele deformatsioonile) 2.Mis on voolepiir, tinglik voolepiir ning kuidas neid määratakse? Voolepiir on piir, millest all poolt on detailil elastne deformatsioon ehk taastab peale jõu kaudumist oma orginaal mõõtmed...ning voolepiir punktist üleval pool on plastne deformatsioon ehk peale jõudude eemaldumist säilitab detail oma kuju ja mõõtmed.
etteantud väärtuse protsentides. Plastsusnäitajad: Katkevenivus A%(suhteline pikenemine protsentides purunemiseni) Katkeahenemine Z% Löökpaindeteim Konstruktsioonile võib mõjuda löökkoormus,mis võib hapralt purustada detaili.See on üks ohtlikemaid konstruktsioonide purunemise viise.Katsetamine võimaldab otsustada materjali kalduvuse üle haprale purunemisele. Katsetamine seisneb keskelt soonitud ja mõlemast otsast toestatud teimiku purustamises löökpendliga,määrates töö,mis kulub teimiku purustamiseks. Kasutatakse kahe soonekujuga teimikuid: *V-kujuline soon profiilinurgaga 45kraadi,sügavus 2 mm,soone ümarusraadius 0,25mm *U-kujuline soon,sügavusega 5mm,soone põhja ümarusraadius 1mm. Katsetamine toimub löökpendliga. Kõvadusteimid Kôvadus on materjali vôime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile tema pinda suurema kôvadusega keha sissetungimisel. Kôvadust määratakse
Mis on tugevus? Student Response A. Materjali võime taluda dünaamilisi koormusi purunema B. Materjali võime oluliselt deformeeruda staatiliste jõudu C. Materjali võime oluliselt deformeeruda staatiliste jõudu D. Materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deform E. Materjali võime purunemata taluda koormust. Score: 3/3 5. Arvutada tõmbetugevus Rm, kui jõud Fm=10 966N ja teimiku Answer: Units: Score: 2,1/3 6. Arvutada katkevenivus A, kui teimiku esialgne pikkus on Lo= pärast purunemist on L1=113,28mm Answer: Units: Score: 3/3 7. Arvutada tinglik voolavuspiir Rp0,2, kui jõud F0,2=11 So=72mm2 Answer: Units: Score: 2,1/3 8.
eemaldamist võtta tagasi esialgne kuju. E. Materjali võime purunemata taluda koormust. Score: 3/3 5. Arvutada tõmbetugevus Rm, kui jõud Fm=14 707N ja teim So=86mm2 Student Response Value Answer: 171,0116279 70% 171 Student Response Value Units: N/mm2 30.0% N/mm2 Score: 3/3 6. Arvutada katkevenivus A, kui teimiku esialgne pikkus on pikkus pärast purunemist on L1=124,62mm Student Response Value Answer: 24,62 70% 24,62 Units: mm 0.0% % Score: 2,1/3 7. Arvutada tinglik voolavuspiir Rp0,2, kui jõud F0,2=12 pindala So=70mm2 Student Response Value Answer: 183,5571429 70% 184 Units: N/mm2 30.0% N/mm2 Score: 3/3 8.
Tõmbeteim Vastavalt standardile EVS-EN 10002-1 (Metallmaterjalid. Tõmbeteim) määratakse tõmbeteimiga materjali tugevus- ja plastsusnäitajad. Tõmbeteimikute kuju Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: a) tõmbetugevus Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge Rm = Fm/So, kus Fm - maksimaaljõud, So - teimiku algristlõikepindala. b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine): ReH - pinge väärtus, mille saavutamisel esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, ReL - pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel. c) tinglik voolavuspiir Rp pinge, mille juures jääkpikenemine saavutab etteantud väärtuse protsentides, näiteks 0,2% tähis Rp0,2.
Tõmbeteim Vastavalt standardile EVS-EN 10002-1 (Metallmaterjalid. Tõmbeteim) määratakse tõmbeteimiga materjali tugevus- ja plastsusnäitajad. Tõmbeteimikute kuju Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: a) tõmbetugevus Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge Rm = Fm/So, kus Fm - maksimaaljõud, So - teimiku algristlõikepindala. b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine): ReH - pinge väärtus, mille saavutamisel esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, ReL - pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel. c) tinglik voolavuspiir Rp – pinge, mille juures jääkpikenemine saavutab etteantud väärtuse protsentides, näiteks 0,2% – tähis Rp0,2.
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: Ap=M(1-cos) Kulutatud energia leitakse seosest: KU=M(cos-cos)= Löögisitkus KCU tähistab purustamise eritööd ehk KCU=KUA · KU purustuseks kulunud töö, J · A teimiku ristlõikepindala, m2 Arvutused Pendli moment M=F L=m g L = 5,98 Pendli potentsiaalne energia ülemises asendis: Ap=M(1-cos)= (1-cos123)= 17,10 Kulutatud energia: KU=M(cos-cos)= 1. Teimik: 31, 68(cos0-cos123) = EI PURUNENUD 2. Teimik: 31,68(cos117-cos123) = 2,87J 3. Teimik: 31,68(cos116-cos123)= 3,36J Löögisitkus KCU tähistab purustamise eritööd: KCU=KUA = 1. Teimik: EI PURUNENUD 2
deformeeruda ja pärast jõudude eemaldamist kujumuutused säilitada. 4. Mis on tugevus? Materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile. 5. Millised väited on õiged katkeahenemise Z kohta? Katkeahenemine on algristlõikepindala ja purunemiskoha ahenenud osa pindala suhe protsentides 6. Millised väited on õiged katkevenivuse kohta? Katkevenivus on katsekeha suhteline jäävpikenemine protsentides peale purunemist võrrelduna algpikkusega. 7. Milline mõju on teimiku mõõtudel ja kujul tugevusnäitajatele? Kuna tugevusnäitajad arvutatakse välja ristlõike ja jõu suhtena, siis tulemused on alati samad. 8. Millist materjali omadust määratakse löökpainde teimiga? Materjali omadust käituda sitkelt või hapralt 9. Mis on sitkus? Materjali võime purunemata taluda koormust 10. Mis on omane sitkele purunemisele? Prao arenguks kulutatakse palju energiat 11. Mida tähistab T50? Temperatuuri, millal purustatud katsekeha murdepinnast 50% on
Kõvaduse määramisel Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: Brinelli meetodil surutakse a) tõmbetugevus Rm, see on maksimaaljõule Fm katsetavasse materjali vastav mehaaniline pinge karastatud teraskuul Rm = Fm/So,kus Fm - maksimaaljõud,So - teimiku läbimõõduga algristlõikepindala. (D) kuni 10 mm ja jõuga (F) b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) kuni 29400 N ReH - pinge väärtus, mille saavutamisel (e. 3000 jõukilogrammi – esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, kgf). Brinelli kõvadusarv
gaasid Score: 10/10 2. Mille poolest erinevad karboahelaga ja heteroahelaga polümeeride molekulide ehitus? Student Response Feedback A. karboahelaga CmHn, heteroahelaga CmHn+metall B. karboahelaga-CW, heteroahelaga- CWO C. karboahelaga-süsinik, heteroahelaga-Co D. karboahelaga CmHn, heteroahelaga CmHn+mittemetall Score: 0/10 Õige peaks olema D! 3. Kuidas muutub polümeeri teimiku pikkus tõmbeteimil? Student Response Feedback A. pikeneb pinge vähenemisel Student Response Feedback B. pikeneb pinge suurenemisel C. pikeneb konstantsel pingel D. plastne deformatsioon puudub Score: 10/10 4. Millest sõltub kummi elastsus? Student Response Feedback A. väävli sisaldusest makromolekulis B. aatomsidemete iseloomust
A. plastkomposiitide B. termoreaktiivplastide + C. termoplastide D. elastomeeride Score: 10/10 2. Milline on valentssidemete arv monomeeri süsiniku aatomis? Student Response + A. neli B. kuus C. kaks D. üks Score: 10/10 3. Kuidas muutub polümeeri teimiku pikkus tõmbeteimil? Student Response + A. pikeneb konstantsel pingel + B. pikeneb pinge suurenemisel C. plastne deformatsioon puudub D. pikeneb pinge vähenemisel Score: 10/10 4. Mis on termoreaktiivplastide (termoreaktiivide) temperatuuri toimest tingitud põhiomadus? Student Response A
. 1,10 59 .3,5 Komposiit 10,3 2,9 30 50 1,5 50 1,1 37 50 0 8... 1,61 31 ristikiudu 45 Vajalikud valemid arvutuste jaoks: Rm= Rp= A=*100% Tähised: F- teimikule rakendatud jõud S -teimiku pindala(0-alg, 1-lõpp) L- teikiku pikkus(0-alg, 1-lõpp) Rm - tõmbetugevus Rp - tinglik voolavuspiir E materjali vastupanu elastsele deformatsioonile ehk elastsusmoodul A katkevusvenivus (suhteline pikenemine protsentides purunemiseni) Vastupidavus löökkoormusele: Teimiku soone tüüp Nurgad Purustustöö Katsetustemperatuur Purunemispinna
maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge. elektriahjudes. Enamik metallurgiatehastes Rm = Fm/So, kus Fm - maksimaaljõud, So - toodetavatest terastest töödeldakse teimiku algristlõikepindala. pooltoodeteks, valtsmetalliks sorditeras, 13) A% : katkevenivus A% lehtteras (plekk), torud, spetsiaalsed valtstooted. 2) C- teraste omadused Lo-L Süsiniku sisalduse suurenedes kasvab terase
II 6.Klaaskiu d 51,0 10,0 3,0 30 50 1,633 54,43 1,144 38,13 2 10 1,6 34,02 komposiit 0 Tõmbetugevus: Tinglik voolepiir: Rm= Fm/S0 Rp Fm max jõud S0 teimiku algristlõikepindala 3.Lõõkpaindeteimi Tulemuste tabel Temperatuur Purustustöö Materjal /C KV /J 1. S355 20 208 2. Teras 20 8,7 45 3. S355 -50 166,39 4. Teras -50 2,5 45 4. Järeldused
Katkevenivus: A%= (Ll-L0):L0*100 Lööpaindeteim Kui surve-ja tõmbeteimil saadud tugevusnäitajad näitavad, kuidas materjal peab vastu sujuvale koormusemuutusele, siis löökpaindeteimil mõõdetakse materjali vastupidavust löökkoormusele. See on oluline, et vältida materjali purunemist. Löökpaindeteimiga mõõdetakse ka materjali külmhapruläve, mille tulemused näitavad, kas materjali saab üleüldse kasutada nt mingis antude temperatuuriga keskkonnas. Teimiku tüüp 20 ºC -50ºC Teras 45 8J 4J Teras 355 206 J 130 J Teras 355 on ligi 26 korda sitkem teras kui teras 45.Seega on teras 355 peeneteralisema struktuuriga.
Plastidest talus suuremat jõudu PMMA, komposiitidest komposiit X. Küll aga, kui võrrelda materjalide eritugevust, on näha, et suure tiheduse tõttu jääb teras komposiitidele alla. Kõige suurema eritugevusega on komposiit X, millele järgnevad komposiit II, ABS, PMMA, ning alles seejärel teras C20. Katkevenivuse näitaja oli suurim ABS-il (57%), millele järgnes teras C20 (14%), kusjuures, terase pikenemiseks võtsin enda mõõdetud tulemuse, kuna tabelis antud pikenemine oli kogu teimiku suhtes (tabelis antud pikenemist arvestades oleks katkevenivus olnud 47%). Katkevenivus oli kõige väiksem polüestervaigul (2%), komposiitide X ja II puhul oli see vastavalt 6 ja 5 protsenti, PMMA-l 12%. Tõmbetugevuse katsetulemusi analüüsides võib öelda, et igal materjalil on oma head ja halvad küljed, millest sõltuvad ka materjalide kasutusalad. Seetõttu ei kasutatagi rasketööstuses näiteks plaste, vaid terast, mille mehaaniliste omaduste muutmiseks tuleb rakendada suuremat
tõmbeteimi tulemuste põhjal. Tõmbeteim Vastavalt standardile EVS-EN 10002-1 (Metallmaterjalid. Tõmbeteim) määratakse tõmbeteimiga materjali tugevus- ja plastsusnäitajad. Sele 1.2. Tõmbeteimikute kuju Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: a) tõmbetugevus Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge (sele 1.3) Rm = Fm/So, kus Fm - maksimaaljõud, So - teimiku algristlõikepindala. b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) sele 1.3: ReH - pinge väärtus, mille saavutamisel esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, ReL - pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel.
MATERJALITEHNIKA Kontrolltöö nr.1 1. Mis on tõmbetugevus, kuidas seda määratakse? Tõmbetugevuseks nimetatakse tugevusõpetuses tõmbekatsel esinevat suurt pinget, mille korral katsekeha veel ei purune. Rm=Fm/S0, kus Fm – maksimaaljõud ja S0 – teimiku algristlõikepindala. 2. Milline on seos materjali tõmbetugevuse ja kõvaduse vahel? Mõlema puhul on materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformeerumisele. Vastupanuvõime tugevale koormusele. 3. Selgita tähised HBW, HV, HBS HBW – Brinelli kõvadusaste tähistus(kõvasulamkuul) HV – Vickersi meetodi kõvadusarvu tähistus HBS – sama mis essa aga (teraskuul) 4. Mis on voolepiir, tinglik voolepiir ja kuidas neid määratakse?
Järeldusena saame väita, et komposiitmaterjalide tugevus sõltub sellest, kas neile on jõud rakendatud ristivõi pikikiudu. Kõige tugevamaks materjaliks oli komposiit X. Suhtelise pikenemisel purunemiseni oli kõige venivamaks materjaliks teras ning järgmisena plastik (ABS). Halvima venivusega materjaliks oli polüestervaik, mille suhteline venivus oli vaid 2%. Kõige rohkem jõudu tuli rakendada terasele, et see katkeks, kuigi teimiku paksus oli võrreldes teiste materjalide teimikutega vähesel määral õhem ning pikkus kaks korda suurem. Lisaks tuleb mainida seda, et meie eksperimendi käigus tehti kõiki katseid läbi vaid üks kord ning meie mõõtmistäpsused, mis tehti peamiselt joonlaua ja paksu markeri abil ei olnud kuigi täpsed. Seega tuleks antud katsete tulemustesse suhtuda pisut skeptiliselt.
Tõmbeteimiga määratakse metallide voolavuspiir,tõmbetugevus,katkevenivus,katkeahenemine.Surveteimiga määratakse samad omadused nagu eelmisel.Plastsed materjalid survejõudude toimel ei purune vaid jämenevad.Mida laiemaks on läinud proovikeha,seda suuremat jõudu tuleb tema edasiseks deformeerimiseks rakendada.Löökpaindeteim-on materjali sitkuse määramise põhimooduseid.Selle järgi hinnatakse kas materjalil on kalduvus haprale purunemisele.See seisneb sisselõikega teimiku purustamises pendellöömikuga ja purustustöö määramises.Külmahaprus-materjali hapruse suurenemine madalatel temp. Kui materjal peab töötama madalatel temp. , siis katsetatakse seda samuti madalatel temp.Mõnede materjalide sitkus väheneb järsult temp langedes.Külmhapruslävi on temp mille juures metalli löögitugevuse näitajad langevad järsult.Väsimusteim- on regelementeeritud:tõmbe-surve,pande ja vöönde korral,pingetsüklite ja
7 * 1) Erinevate toodete valmistamisel (mänguasjad, köögitarvikud, põhimõtteliselt igal alal) 2) Teras on sulam, mille põhikomponent on raud ja erinevate lisandite lisamisel tekivad uued metallid. Kasutatakse rasketööstuses (nt laevaehitus, tööriistad jne) 3) Spordiriistad, raketikered 4) Lennundus (propellerid), torud Löökpaindeteimi tulemused Terase Teimiku Nurgad Purustustöö Katsetustemperatuur Purunemispinna tüüp soone KV °C iseloom tüüp kraad J C45 V - 6,5 +20 Täpiline, läigib C45 V - 2,42 -50 Täpiline, läigib S355 V - 198 +20 Tuhm ja kiuline
Protsessi nimetatakse kalestumiseks, mille tulemusel. väheneb : 1) metalli tihedus, 2) vastupanu korrosioonile, 3) suureneb elektritakistus ja 4) muutuvad ferromagnetiliste materjalide magnetomadused Koormise edasisel kasvamisel järgneb plastsele deformatsioonile materjali purunemine, mis toimub kahes järgus: tekib pragu, mis areneb läbi detaili. Purunemine Olenevalt materjali omadusest esineb kahte liiki purunemist: 1) habras purunemine - puudub eelnev teimiku märgatav deformatsioon malmidel; 2) sitke purunemine teimikul eelneb märgatav plastne deformatsioon terastel. Hapral purunemisel areneb pragu kiiresti, sitkel purunemisel aeglaselt. Seetõttu on habras purunemine ohtlikum. Välisjõu suund tekitab metallis, kas surve -, tõmbe -, väände -, lõike - ja painde deformatsiooni. Ekspluatatsioonis võib materjalis ühel samal ajal tekkida üks või mitu erisuunalist deformatsiooni. Tõmbeteim
Tugevus on materjali võime purunemata taluda koormust, ebaühtlast temperatuuri vms. Voolavuspiir - pinge, mis vastab voolavusjõule. ReH - jõule FeH vastav ülemine voolavuspiir. ReL - jõule FeL vastav alumine voolavuspiir. Rp0,2 - enamiku sulamite tõmbediagrammil voolavusplatvorm puudub, mistõttu voolavuspiiri asemel kasutatakse tinglikku voolavuspiiri. Tinglik voolavuspiir määratakse reeglina jõu F0,2 juures, mis kutsub esile teimiku jääva pikenemise 0,2% võrra. Rm - tõmbetugevuspiir e. tõmbetugevus, maksimaalsele jõule vastav pinge. Sitkusnäitajad Sitkus on materjali omadus koormamisel taluda enne purunemist olulist deformeerimist. Löögisitkus on materjali vastupanuvõime prao tekkele ja arengule dünaamilisel koormamisel. Charpy löökpaindeteim - määratakse teimiku purustustöö KU või KV J vastavalt U-soonega või V-soonega teimiku puhul
Voolavuspiir ReL – alumine voolavuspiir. Pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel. Ühikuks N/mm2. Tinglik voolavuspiir Rp0,2 - pinge, mille juures baasi jäävpikenemine saavutab etteantud väärtuse protsentides, nt. 0,2%. 0,2 = lisaindeks, mis näitab baaspikkuse muutu. Kasutatakse nende sulamite tõmberdiagrammide puhul, millel voolavusplatvorm puudub. Plastsusnäitajad: Katkevenivus A - suhteline pikenemine protsentides purunemiseni. Katkeahenemine Z - teimiku tööosa ristlõike pindala suhteline muutumine katkenemiseni, avaldatud protsentides. Jäikusnäitaja E - elastsusmoodul ehk materjali vastupanu elastsele deformatsioonile. Elastusmoodul määratakse tõmbediagrammi lineaarse osa tõusunurga tangensiga. Materjalide sitkusnäitajad, nende ühikud ja kasutamine. KV - sellega tähistatakse V-soonega teimiku purustamiseks kulutatud tööd - purustustööd. Ühikuks on J (džaul).
plast- sed metallid), surve- ja paindeteim (malm, kõvasulam jt. haprad metallid) löökpaindeteim, vahel ka väändeteim. 5.1. Tõmbeteim Vastavalt standardile EVS-EN 10002-1 (Metall- materjalid. Tõmbeteim) määratakse tõmbeteimiga materjali tugevus- ja plastsusnäitajad. Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: a) tõmbetugevus Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge. Rm = Fm/So, kus Fm - maksimaaljõud, So - teimiku algristlõikepindala. Joonis 5. Plastne materjal b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) – ReH - pinge väärtus, mille saavutamisel esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, ReL - pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel. 7 Joonis 6. Habras materjal 5.2. Löökpaindeteim Katsetamine löökpaindele on materjali sitkus- näitajate määramise põhiline meetod.
tugevdamise mehhanism? Meetod seisneb tugevdava faasi sisseviimises maatriksisse peente (disperssete) osakeste näol, mis takistavad dislokats liikumist maatriksis.- materjali vastupanu roomavusele tõuseb. 49. Mida tuleb arvestada KM mehaaniliste omaduste määramisel ning miks peaks katsekehade arv olema suurem kui näiteks terase puhul? KM sõltuvad oluliselt valmistamise tehnoloogiast, jõu suunast ja teimiku kujust. Ebapiisav nihketugevus põhjutsab materjali kihistumist, seepärast tuleb katseid rohkem teha. 50. Millist armatuuri kasutatakse süsinikmaatrikskomposiitides? Millised on selliste süsinikkomposiitide omadused? Polümeersetest või süsinikkiududest armatuuri. Tagab SSKM termokindluse ja võimaldab realiseerida süsiniku omadused komposiitides kõrgetel temperatuuridel.
keha purunemist(%), Surveteim- Vastupidine tõmbeteimiga, Määratakse plastsus- keha surutakse kokku, arvutatakse proovikeha suhteline lühenemine ristlõike pindala suurenemise alusel. Dünaamilisel koormamisel (muutub jõud suure kiirusega, peamiseks katsetamise mooduseks on löökpaindeteim) määratavad omadused: löökpaindeteim-Selle järgi hinnatakse, kas materjalil on kalduvus haprale purunemisele.Löökpaindeteim seisneb sisselõikega teimiku purustamises pendellöökmikuga ja purustustöö määramises.(Määratakse löögisitkus KC-J/CM2 või Sitkus- KU või KV ühikuks J (K-Sitkus, U või V Näitab lõike kuju)) Tsüklilisel koormamisel määratavad omadused: väsimusteim- Väsimustugevust iseloomustab väsimuspiir δR, mis on suurim pinge, mida metall purunemata talub koormustsüklit N korda. Käsutatakse seadmeid, mis võimaldavad määrata proovikehade Väsimustugevust painde- ,
c. Surveteim- Surveteimiga määratakse metallide korral samad tugevusomadused, mis tõmbeteimigagi: - voolavuspiir - survetugevus d. Dünaamilisel koormamisel määratavad omadused: e. Löökpaindeteim - Charpy löökpaindeteim on materjali sitkuse määramise põhimooduseid. Selle järgi hinnatakse, kas materjalil on kalduvus haprale purunemisele. Löökpaindeteim seisneb sisselõikega teimiku purustamises pendellöömikuga ja purustustöö määramises. f. Tsüklilisel koormamisel määratavad omadused: g. Väsimusteim - Metallide väsimusteimid on regelementeeritud: ●tõmbe-surve, painde ja väände korral ●pingetsüklite ja deformatsioonide korral ●pingekontsentraatorite puudumise ja olemasolu korral ●kõrge- ja madalatsüklilise väsimuse korral 5. Puhta metalli kuumutus- ja jahutuskõver- 1...2- tardmetalli kuumenemine 2.
koormamisel määratavaid mehaanilisi omadusi. vastav mehaaniline pinge (sele 1.3) Põhilisteks staatilise katsetamise moodusteks on tõmbeteim, surveteim, paindeteim, väändeteim ja Rm = Fm/So, kõvadusteim. Metallide puhul on painde- ja väände- kus Fm - maksimaaljõud, teim harva kasutatavad, mistõttu eelkõige tõmbe- So - teimiku algristlõikepindala. 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,
2) Mittelahustavad osakesed (karbiidid, oksiidid jt.) , olles täiendavaks kristallisatsioonikeskmeiks kiirendavad austeniidi lagunemine. 3) Austeniiditera suurus. Tera kasvuga lagunemine aeglustub, kuna uued kristallid tekivad terapiiridel ja mida suurem on tera, seda lühem on üldine terapiiride pikkus. Niisiis, kõik tegurid, mis aeglustavad austeniidi muutus perliidiks, suurendavad terase läbikarastavust. Joonisel on näidatud kõvaduse jaotus silindrilise teimiku ristlõiges sõltuvalt teimiku läbimõõdust ja terase koostisest. Selgelt on näha, et peaaegu võrdse pinnakõvaduse juures süsinikuterase südamik jääb praktiselt karastamata (lähtekõvadus 22HRC), seevastu legeerterase korral kõvadus südamikus on ainult mõni ühik väiksem, kui pinnal. Joonis näitab, et legeerterase korral, mis on kaks korda suurem kui süsinikterasest, on detailis kõvadus südamikus on 42 HRC, õhemas süsinikterases aga ainult 27 HRC.
Kasutatakse süsinikteraste pindade töötlemisel haput fosforisoolade lahust. (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
seosest: u2(Kt)=(t*VE)2*u2(0,0034)+(0,0034*VE)2*u2(t)+(0,0034t)2*u2(VE)=(0,02K*80m3)2*(0,00006K-1)2+(0,0034K- 1 *80m3)2*(0,05K)2+(0,0034K-1*0,2K)2*(0,04m3)2=0,00036 m6 millest parandi Kt standardmääramatus u(Kt) on: u(Kt)=0,00036 m6= 0,019 m3 124. MATERJALI TÕMBETUGEVUSE MÄÄRAMINE 125. Tõmbetugevuse arvutamine = F/A, kus F teimikut purustav tõmbejõud, A teimiku ristlõike pindala 126. Panust andvad dispersioonid Sisendhinnangud F ja A on teineteisest sõltumatud, kuna nad saadakse eri mõõtevahendite abil eri mõõtemeetodeid kasutades. Tõmbetugevuse mõõtetulemuse dispersioon u²() on arvutatav seosest: u²() = cf²(F)u²(F) + cf²(A)u²(A), kus cF = /F = 1/A cA = /A = F/A² u(F) teimikut purustava tõmbejõu standardmääramatus, u(A) teimiku ristlõike pindala mõõtetulemuse standardmääramatus. 127
Plastsed materjalid survejõudude toimel ei purune, vaid jämenevad. Mida laiemaks on läinud proovikeha, seda suuremat jõudu tuleb tema edasiseks deformeerimiseks rakendada. Dünaamilisel koormamisel määratavad omadused: löökpaindeteim. Dünaamilisel koormamisel muutub jõud suure kiirusega.Charpy löökpaindeteim on materjali sitkuse määramise põhimooduseid. Selle järgi hinnatakse, kas materjalil on kalduvus haprale purunemisele. Löökpaindeteim seisneb sisselõikega teimiku purustamises pendellöömikuga ja purustustöö määramises. Tsüklilisel koormamisel määratavad omadused: väsimusteim. Seda protsessi, mis lõpeb purunemisega, nimetatakse väsimuseks. Metallide väsimusteimid on kasutuses: ●tõmbe-surve, painde ja väände korral ●pingetsüklite ja deformatsioonide korral ●pingekontsentraatorite puudumise ja olemasolu korral ●kõrge- ja madalatsüklilise väsimuse korral
kinnitatakse katsemasinal (Sele 2.2) ja sujuvalt koormatakse tõmbejõuga. Mõõdetakse ja registreeritakse koormuste väärtused ja neile vastavad katsekeha deformatsioonid. Saadud tulemuste alusel ehitatakse tõmbediagramm (Sele 2.3). Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: a) tugevuspiir Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge Fm Rm , A0 kus Fm – maksimaaljõud, A0 – teimiku algristlõikepindala. 10 b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) – Sele 2.3, a: ReH – pinge väärtus, mille saavutamisel esmakordselt täheldatakse jõu vähenemist, ReL – pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel. c) tinglik voolavuspiir Rp – pinge, mille juures jääkpikenemine saavutab etteantud väärtuse protsentides (Sele 2
Eestis tugevusparameetrite määramisel. pinnases lahtistes, atmosfääriga ühendatud poorides, ei mõjuta pinnase nõrgas savid, taval IL>1, vahel koguni 1,5-2 Pa. 1.6.1.1 Ödomeeterteim Veeküllastatud pinnase korral peaks ödomeeter käitumist mingil määral; b) suletud poorides pinnasevees olev gaas muudab ***1.4 Lõimis ehk terastikuline koostis On otsustav tähtsus pinnase tagama teimiku kuivamise. pinnase elastsemaks; c) ka pinnasevees lahustunud gaas ei mõjuta praktiliselt omadustele, määratakse kõigi geotehniliste uuringute käigus. Tihti peale on Koormamiseks kasutatakse enamasti mehaanilisi kangisüsteeme aga ka pinnase meh-si omadusi. Välistingimuste muutumisel muutub(p, T), muutub just peenemate osade hulgal oluline mõju pinnase omadustele (määramiseks hüdraulikat.
Joonis 4.1 Ödomeetri skeem - jäigast rongast, millesse asetatakse pinnaseproov; - vettjuhtivatest plaatidest, millega kaetakse pinnaseproov; - koormisseadmest, mis võimaldab pinnaseproovi pingestada; - mõõteseadmest, mille abil saab mõõta pinnaseproovi kõrguse muutust. Veeküllastatud pinnase korral peaks seade võimaldama tagada teimiku kuivamise. Ronga läbimõõt on enamasti 5 kuni 10 cm ja kõrgus 2 kuni 4 cm. Mida jämedamateralisem on pinnas, seda suurem peaks olema rongas. Liialt suure läbimõõdu puhul on raske tagada proovi otspindade tasasust. Kõrguse suurendamine põhjustab ülemääraste hõõrdejõudude tekkimist proovi külgpindadel. Koormamiseks kasutatakse enamasti mehaanilisi kangisüsteeme aga ka hüdraulikat.
annaabi.ee 
