Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PREDMET:
MATERIJALI
PODACI PREDAVČA I ASISTENTA
Prof.dr Veljko Vuković (vanredni profesor)
Asistent: ≈
Tel: 00387/65-518-335
E-mail: [email protected]
BANJA LUKA
OBLAST PREDAVNJA
13. Ispitivanje metala i legura, sa razaranjem, bez razaranja i
ispitivanje strukture
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Na osnovu karaktera promjena koje se dešavaju u materijalu
tokom ispitivanja, razlikuju se tri grupe ispitivanja i to:
1. Ispitivanja sa razaranjem uzoraka,
2. Ispitivanja bez razaranja uzoraka,
3. Ispitivanje strukture koje nije u zavisnosti od sile.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanja sa razaranjem uzoraka
Mehanička ispitivanja sa razaranjem uzoraka prema načinu dejstva
sile, dijele se na dvije grupe i to na:
1. Ispitivanja statičkim dejstvom sile i
2. Ispitivanja dinamičkim dejstvom sile.
Za statičko ispitivanje karakteristično je da nema nikakvih udara niti
potresa uzorka pri ispitivanju, jer sila djeluje ravnomjerno.
Za dinamičko ispitivanje, sila djeluje promenljivo mijenjajući intenzitet
u jedinici vremena, usled čega su pri ispitivanju uzorci izloženi
dinamičkim udarima i potresima.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Ispitivanje na zatezanje Ispitivanje zatezanjem ubraja se u najvažnija mehanička
ispitivanja materijala, jer ono daje najviše važnih upotrebnihsvojstava, kao što su:
1. napon tečenja,2. zatezna čvrstoća,3. modul elastičnosti,4. izduženje (istezanje),5. suženje itd.
Prve eksperimente zatezanja na žici radi određivanja zateznečvrstoće izvodio je Leonardo da Vici
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Ispitivanje na zatezanje
Važnost ispitivanja zatezanjem vidi se iz sljedećeg:1. Daje najbolji opis ponašanja materijala pod opterećenjem,
2. Dobijeni podaci o svojstvima materijala najviše se koriste za proračun
i dimenzionisanje elemenata mašina i konstrukcija,
3. Dobijeni podaci omogućavaju jednostavnu kontrolu tehnoloških
procesa raznih proizvoda i svojstava novih materijala,
4. Iz svojstava otpornosti materijala mogu se približno odrediti i druga
važna svojstva za praksu (kao tvrdoća, dinamička izdržljivost itd.),
5. Jednostavno se izvodi i lako se izračunavaju osnovima svojstava
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Ispitivanje na zatezanje -uzorci
Za ispitivanja na zatezanje, iz materijala isijecaju se uzorci za
ispitivanje, od kojih se dalje obrađuju epruvete za ispitivanje.
Definicije za uzorak i epruvete su:
uzorak je komad metala odabran za ispitivanja;
epruveta ili ispitni uzorak je tijelo standardizovanog oblika i
mjera izrađena od uzorka i pripremljena za ispitivanje.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Ispitivanje na zatezanje-epruvete
Stadardne epruvete
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Mašine za ispitivanje zatezanjem
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Mašine za ispitivanje zatezanjem
Novije generacije
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Ispitivanje na zatezanje
Prilikom ispitivanja zatezanjem ponašanje materijala može se pratiti na
dijagramu kidanja.
Dijagram kidanja crta mašina za vrijeme ispitivanja.
Na ordinati registruje se sila F[N] a na apcisnoj osi trenutno izduženje ∆l [mm],
u odgovarajućoj..razmijeri.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Postoji linearna zavisnost između sile i trenutnog izduženja sve do tačke P –
granica proporcionalnosti
Zatim izduženje raste nešto brže do tačke E, koja označava granicu elastičnosti
Pri daljem povećanju sile epruveta se naglo izdužuje - za male priraštaje sila
nastaju velika izduženja. Tačke eH i eL predstavljaju gornju i donju granicu
razvlačenja - kada u materijalu nastaju trajne-plastične deformacije
U tački M sila dostiže maksimalnu vrednost, pa
tačka M predstavlja granicu maksimuma,
kojoj odgovara maksimalna zatezna
čvrstoća. Tačka K predstavlja granicu
kidanja i njoj odgovara sila kidanja FK
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Hukov zakon
Hukov zakon kaže da je deformacija tijela proporcionalna primijenjenoj sili pod
uslovom da se ne prijeđe granica elastičnosti tijela. Kada se sila ukloni tijelo će se
vratiti u svoj prvobitni oblik. Zakon je otkrio engleski fizičar Robert Huk 1676.
Elastična sila je sila u tijelima koja vraća tijelo iz deformisanog u početno
stanje.Deformacija tijela je promjena oblika i dimenzija tijela pod djelovanjem
vanjskih sila.Može biti elstična i plastična
ISPITIVANJE METALA I LEGURA -ZATEZANJEM
Hukov zakon
Hukov zakon vrijedi samo u određenom području nekog materijala, koje se naziva
elastično područje..
Izraz predstavlja Hukov zakon koji glasi:
Normalni napon je linearno proporcionalan
dilataciji u granicama elastičnosti materijala.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA -ZATEZANJEM
Hukov zakon-tok razvlačenja
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Zatezna čvrstoća
Statička čvrstoća pri ispitivanju zatezanjem naziva se zatezna čvrstoća (σM). Ona
predstavlja izračunati napon koji proizvodi maksimalna sila zatezanja FM na jedinicu
površine prvobitnog presjeka epruvete:
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Granica razvlačenja (tečenja)
Granična sila pri kojoj za male promjene vrijednosti sile nastaju osjetno veće
promjene dužine, naziva se sila na granici razvlačenja (σv) podrazumijeva se
izračunati napon koji proizvodi sila Fv na jedinicu površine prvobitnog presjeka
epruvete
Između tačke eH i eL
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Granica 0.2% (napon tečenja ili razvlačenja)
Ako granica razvlačenja pri ispitivanju zatezanjem nije oštro istaknuta, umjesto nje
određuje se granica 0.2 % (σ0.2), tj. napon pri kome trajno izduženje iznosi 0.2 %
prvobitne mjerne dužine:
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Granica elastičnosti
Granica elastičnosti (σE) nekog materijala je granični napon do kojeg ne nastaju
nikakve trajne deformacije.
σE = FE/Ao
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Granica proporcionalnosti
Najveći napon pri kome još postoji proporcionalnost između napona i jediničnog
izduženja (tj. do kojeg važi Hukov zakon) naziva se granica proporcionalnosti σp. Kriva
napon – jedinično izduženje biće, prema tome prava linija. Pri porastu napona iznad
ove granične vrijednosti, proporcionalnost između napona i jediničnog izduženja
nestaje, a izduženje, u odnosu na napon, počinje brže da raste.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Izduženje
Epruveta mjerne dužine lo, podvrgnuta dejstvu zatezne sile, izdužiće
se na novu dužinu lt, pa će razlika između rastojanja mjernih tačaka u
bilo kom trenutku ispitivanja i prvobitne mjerne dužine ∆l= lt - lo
predstavljati priraštaj dužine ili trenutno izduženje.
Trenutno izduženje, svedeno na prvobitnu mjernu dužinu, predstavlja
jedinično izduženje (ε):
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Izduženje
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Kontrakcija
Procentualno smanjenje površine poprečnog presjeka epruvete je razlika
između prvobitne površine poprečnog presjeka Ao i površine poprečnog
presjeka u bilo kom trenutku ispitivanja At, svedena na prvobitnu
površinu poprečnog presjeka:
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Veza između naprezanja i deformacija pri ispitivanju zatezanjem za
različite materijale (krte i duktilne metalne materijale, te za neke organske
materijale),
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
ISPITIVANJE TVRDOĆE
Tvrdoća je otpornost materijala prema prodiranju stranog tijela u njegovu površinu.
Ispitivanje tvrdoće jedna je od najraširenijih metoda ispitivanjamaterijala.
Ispitivanje se lako i brzo provodi, nisu potrebni ispitni uzorci, a rezultati ispitivanja mogu poslužiti za procjenu drugihmehaničkih svojstava (npr. vlačne čvrstoće ili otpornosti naabrazijsko trošenje).
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
ISPITIVANJE TVRDOĆE
Metode mjerenja tvrdoće su:
1. statičke (Brinellova, Vickersova i Rockwellova)
2. dinamičke (Poldi i Shore)
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
KARAKTERISTIKE STATIČKE METODE ISPITIVANJA
TVRDOĆE
za tačno određivanje tvrdoće, zahtijevaju bolju pripremu
površine, a uređaji su im stabilni
sila ispitivanja koja djeluje na penetrator postepeno raste do
maksimalne vrijednosti
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
KARAKTERISTIKE DINAMIČKE METODE ISPITIVANJA
TVRDOĆE
za grubu procjenu tvrdoće, uređaji su prenosni i lako se
određuje tvrdoća u svim uslovima (npr. velike konstrukcije)
sila na penetratoru ostvaruje se udarom ili se tvrdoća
određuje na osnovi elastičnog odskoka penetratora od
površine koja se ispituje
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HB
Johan August Brinell 1849. – 1925. švedski inženjer
Ova metoda se koristi za meke i srednje tvrde materijale.
Kod ove metode penetrator je kuglica od kaljenog čelika (za
tvrdoće do 450 HBS) ili od tvrdog metala (za tvrdoće do 650
HBW) promjera D koja se utiskuje silom F u površinske slojeve
materijala
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HBS, HBW
Pod pojmom tvrdoće po Brinelu usvaja se količnik sile, koja deluje na
odgovarajući utiskivač u obliku čelične kuglice i površine kalote otiska
koju taj utiskivač ostavlja na površini predmeta gde je:
A, mm² - površina otiska kalote
F, N - sila utiskivanja.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HBS, HBW
Konačan izraz za izračunavanje veličine tvrdoće po Brinelu je :
D, mm -prečnik kuglice-utiskivača i
d, mm - prečnik otiska.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HBS, HBW
Za mjerenje tvrdoće po Brinelu utiskivač je čelična kuglica prečnika 10, 5 i 2.5 mm.
Izuzetno prečnik kuglice može biti 1 i 2 mm.
Primjer ispisivanja ispitane tvrdoće
Brojna vrijednost izmjerene tvrdoće unosi se ispred oznake za tvrdoću, a izaove oznake, u indeksu, unose se uslovi ispitivanja po redosljedu:
prečnik kuglice u mm,
sila utiskivanja u N i
vrijeme utiskivanja u sekundama.
Primjer oznake: 197 HBS2.5/875/5
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HB
Pri izboru prečnika kuglice, zavisno od debljine materijala, preporučuje
se:
Prečnik kuglice D, mm Debljina materijala s, mm
10 6 5 3-6
2.5 i 2 3 1 površinsko
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HB- Vrijeme utiskivanja
Vrijeme trajanja utiskivanja zavisi od vrste materijala čija se tvrdoća mjeri.
Opterećenje, s obzirom na statički metod ispitivanja, povećava se
postepeno.
t1 - vrijeme porasta opterećenja do maksimalne vrijednosti (min 2 s, max 8 s),
t2 - vrijeme trajanja dejstva punog opterećenja. Ovo vrijeme se unosi u oznaku pri obilježavanju
tvrdoće i zavisi od vrste materijala, i
t3 - vrijeme rasterećenja.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HB-Mjerenje prečnika otiska
Kao što je napred napomenuto, mjera tvrdoće je veličina otiska koji je ostavio tvrđi utiskivač u ispitivanu površinu pri djelovanju odabrane sile u tačno određenom vremenu.
pravilnog ’’a’’ i nepravilnog otiska: b - prevelika sila utiskivanja, c - otisak vrlo tvrdih materijala
Tehnika mjerenja zavisna je od tačnosti mjerenja, ali tačnost ne smije biti manja od 0.25% prečnika utiskivača D.
Za mjerenje otiska mogu se koristiti različita mjerna sredstva: pomoću lenjira (tačnost 1/100 i 1/50 mm), pomoću lupe sa mikroskopom (tačnost 1/100 mm), ali se u našim uslovima prečnik otiska najtačnije mjeri pomoću projekcionog ekrana i odgovarajućeg optičkog sistema i mehanizma (tačnost merenja 1/1000 mm)
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće Brinel metoda HB
Prednosti:
jednostavna priprema površine
lako mjerenje prečnika otiska
Nedostaci:
ne mogu se mjeriti tvrdoće ≥ 650 HB
tvrdoća je ovisna o opterećenju i prema X (stepenu opterećenja)
potrebno je izabrati odgovarajuću silu F
nakon mjerenja otisak je velik i ostavlja vidljiv trag
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Vikers (Vickers) metodi HV
Tvrdoća po Vikersu se definiše kao količnik sile kojom se deluje na
dijamantski utiskivač u obliku pravilne četverostrane piramide sa uglom
pri vrhu od 136° i površine otiska utiskivača na površini predmeta koji se
mjeri.
F - sila utiskivanja u N,
A - površina otiska u obliku
četvorostrane piramide sa kvadratnom
osnovom u mm²
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Vikers (Vickers) metodi HV
Ova metoda je univerzalna i primjenjuje se za tvrde i meke materijale
Po definiciji, tvrdoća po Vickersu jednaka je onoj po Brinellu, a
izračunava se po izrazu:
Kod Vickersove metode površina otisnuća se računa pomoću
dijagonale d=(d1+d2)/2 (mm):
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Vikers (Vickers) metodi HV
Veličine ispitnih sila Vickersove metode:
Trajanje opterećenja iznosi 10 do 15 s, a izuzetno za mekane
materijale može se produžiti.
Smanjivanjem sile utiskivanja povećava se rasipanje rezultata, što je
posebno izraženo kod ispitivanja mikrotvrdoće.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Vikers (Vickers) metodi HV
Prednosti:
- univerzalna metoda
- moguće je mjerenje vrlo tankih i vrlo tvrdih materijala
Nedostaci:
- potrebna posebna priprema ispitne površine
- potreban mjerni mikroskop za očitavanje dijagonala otiska
- mogućnost loma dijamantne piramide.
Primjer: 430 HV10
gdje su: 430 - iznos tvrdoće, 10 – ispitna sila F u N pomnožena s 0,102
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Vikers (Vickers) metodi HV
Uslovi mjerenja
Pri rnerenju po ovoj metodi neophodno je ispunjavanje sljedećih uslova:
Debljina uzorka mora biti veća 1.5 puta od dijagonale otiska;
Odstojanje centra otiska od ivice uzorka, ili do konture bilo kog drugog
otiska, ne smije biti manja od dijagonale otiska;
Utiskivač mora biti pod normalnim uglom na površinu uzorka;
Temperatura ispitivanja je sobna, odnosno u granicama 10 do 35 °C, a
kada je u kontrolisanim uslovirna 23±5°C.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Vikers (Vickers) metodi HV
Uređaj za mjerenje tvrdoće po Vikersu
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellovom metodom HRC
Za razliku od Brinellove i Vickersove metode, kod Rockwellove metode se ne mjeri veličina otisnuća (površina), nego dubina prodiranja penetratora.
Kod ove metode se vrijednost tvrdoće očitava neposredno na skali uređaja nakon rasterećenja
Upotrebljava se više vrsta penetratora:
za meke materijale upotrebljava se mala čelična kuglica (HRB metoda),
za tvrde materijale dijamantni konus (HRC metoda).
Dijamantna prizma ima vršni ugao 120º i radijus zaobljenja 0,2 mm, dok promjeri čeličnih kuglica iznose 1/16 “, 1/8 “, 1/4 “ i 1/2“.
Trajanje jednog ispitivanja je 10 sekundi
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellovom metodom HRC
Postupak mjerenja tvrdoće odvija se u tri faze:
Prva faza – predoptere ćenje F0= 98 N (10 kp), penetrator (dijamantna
prizma) prodire na dubinu h0 tj. po četni položaj mjerenja.
Druga faza – glavno optere ćenje F1= 1373 N (140 kp) koje se dodaje na
predopterećenje (F0+F1= 1471 N (150 kp) utiskuje penetrator na dubinu
h1.
Treća faza - rasterećenje, tj. otklanjanje glavnog opterećenja F1. Dolazi do
povrata elastičnih deformacija u uzorku nastalih u drugoj fazi i penetrator
se zaustavlja na dubini h2 (h2<h1).
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellovom metodom HRC
Dubina prodiranja penetratora
Kod HRC metode ukupna moguća
dubina prodiranja penetratora iznosi
0,2 mm i podijeljena je na 100
dijelova, pa Rockwellova jedinica za
tvrdocu iznosi 0,002 mm.
Tvrdoca po HRC metodi određuje se po izrazu:
Mjerno podrucje HRC-metode je od 20 do 70 HRC.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellovom metodom HRC
Uređaj za mjerenje tvrdoće Rockwell metodom
ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellovom metodom HRC
Prednosti:
- veća brzina mjerenja tvrdoce
- neposredno očitavanje tvrdoce na uređaju
- plitak otisak
Nedostaci:
- mogućnost loma dijamantne prizme
- nepreciznost ± 2 HRC.
Primjer označavanja: 59 HRC
gdje je: 59 - iznos tvrdoce izmjeren Rockwellovom HRC metodom
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamičke metode
Ove metode zasnovane su na dinamičkom dejstvu sile na utiskivač,kao
i na udarno-elastičnom odskoku utiskivača od predmeta čija se tvrdoća
mjeri.
Riječ je o jednostavnim, brzim, lakim i jeftinim metodama mjerenja, ali i
nešto smanjene tačnosti.
Primenjuju se u slučaju djelova velike mase (dimenzija) i složene
geometrije, ili kada na finalnim djelovima nije dozvoljena bilo kakva
deformacija (valjci valjaoničkih stanova, batovi kovačkih čekića, rezni
alati i dr.).
Najviše su u primeni Poldi, Skleroskopska i Duroskopska metoda
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Poldi (Poldy ) metoda HP
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Poldi (Poldy ) metoda HP
Ispitivanje tvrdoće ovom metodom koristi se u slučajevima kada se ne
može izvesti mjerenje tvrdoće statičkim metodama (npr. zbog
nedostatka aparata, djela velikih dimenzija, kada je nekorisno razaranje
uzorka i sl.).
Ova metoda daje rezultate koji za praksu imaju zadovoljavajuću
tačnost. Mjerenje tvrdoće je zasnovano na udarnom dejstvu utiskivača i
omogućuje izračunavanje tvrdoće slično tvrdoći po Brinel-metodi.
Odnosno, Poldi metoda je u principu modifikovana Brinel metoda.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Poldi (Poldy ) metoda HP
"Poldijev čekić" jednovremeno utiskuje utiskivač u površinu ispitivanog
djela i etalon (šipku) poznate tvrdoće. Kao utiskivač koristu se čelična
kuglica prečnika D=10 mm.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Poldi (Poldy ) metoda HP
Mjerenjem prečnika otiska, pomoću Iupe, određuje se tvrdoća ispitivanog
predmeta pomoću tabela datih uz aparat. Takođe, tvrdoća se može
odrediti i analitički mjerenjem prečnika otisaka kalote u materijalu i
etalonu, na osnovu poznate tvrdoće etalona (HBS), prema izrazu:
HBS-tvrdoća etalona izmjerena po Brinel metodi
D - prečnik utiskivača - kuglice u mm,
de - prečnik otiska u etalonu u mm i
dm - prečnik otiska u materijalu u mm.
Razlika vrijednosti tvrdoća po Brinel i Poldi metodi ne prelazi 2%.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Skleroskopska metoda (po Šoru - Shore) HSh
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Skleroskopska metoda (po Šoru - Shore) HSh
Princip mjerenja tvrdoće, po ovoj metodi, zasnovan je na
elastičnom odskoku i na vizuelnom mjerenju visine njegovog
prvog odskoka.
Visina odskoka zavisna je od vrste materijala, njegove tvrdoće,
modula elastičnosti, stanja površine, mase predmeta, kao i
aparata za mjerenje.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Skleroskopska metoda (po Šoru - Shore) HSh
Aparat za ispitivanje tvrdoće
Aparat se sastoji iz jedne staklene cijevi dužine 245 mm, podeljene na
130 podioka, u kojoj se nalazi pokretni utiskivač mase 2.5 g sa
dijamantskim kupastim vrhom.
Pri mjerenju tvrdoće utiskivač se pušta da slobodno pada bez trenja
kroz staklenu cijev na površinu predmeta čija se tvrdoća mjeri.
Visina prvog odskoka utiskivača u podiocima skale je mjera odskočne
tvrdoće.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Skleroskopska metoda (po Šoru - Shore) HSh
Aparat za ispitivanje tvrdoće
Podiže se utiskivač u najviši položaj;
Oslobađa se utiskivač da slobodno
pada (pritiskom na dugme);
Pažljivo se prati odskok utiskivača i
registruje visina odskoka;
Na osnovu srednje vrednosti elastičnog
odskoka utiskivača može se tvrdoća po Šoru
preračunati u tvrdoću po Vikersu.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Skleroskopska metoda (po Šoru - Shore) HSh
Uslovi ispitivanja
Primenjuje se pri mjerenju tvrdoća čelika i tvrdih livova tvrdoće
225 do 940 HV;
Na istom mjestu uzorka izvodi se samo jedno mjerenje;
Vrijednost tvrdoće uzorka je srednja vrijednost iz najmanje 5
pojedinačnih mjerenja visina prvih odskoka utiskivača;
Temperatura pri ispitivanjuje sobna (izuzetno i do 10-35°C);
Masa postolja, na koju se postavlja uzorak mora biti najmanje
2-5 kg.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Skleroskopska metoda (po Šoru - Shore) HSh
Na osnovu srednje vrednosti elastičnog odskoka utiskivača može
se tvrdoća po Šoru preračunati u tvrdoću po Vikersu.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Duroskopska metoda HD
Duroskop (sklerograf) je prost, lak aparat, malih dimenzija i primenjuje se
za brza mjerenja tvrdoća, posebno vertikalnih površina.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Duroskopska metoda HD
Princip rada ovog aparata baziran je na padu malog malja (3), obrtnog
oko neke ose, sa početne visine – H1 i njegovom udaru u utiskivač (1),
koji je naslonjen na površinu radnog predmeta čija se tvrdoća mjeri (4).
Kinetička energija malja troši se na utiskivanje utiskivača, ostvarujući
djelimično plastične, a dijelom elastične deformacije. Usled elastičnog
odskoka podiže se malj do neke visine -H2. Ova visina se uočava
pomoću kazaljke (2) koja je, ponešena maljem pri odskoku ostala na toj
visini.
ISPITIVANJE TVRDOĆEDINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Duroskopska metoda HD
Uslovi ispitivanja
Primenjuje se pri mjerenju tvrdoća malih i komplikovanih dijelova, kao i
dijelova u završnoj fazi mašinske obrade (zupčanici, radilice i dr.);
Mogu se ispitivati kako metalni tako i nemetalni materijali, keramika i sl.
Na istom mjestu uzorka izvodi se samo jedno mjerenje;
Vrijednost tvrdoće uzorka je srednja vrijednost iz najmanje 5
pojedinačnih mjerenja visina prvih odskoka utiskivača;
Temperatura pri ispitivanju je sobna (izuzetno i 10-35°C).
ISPITIVANJE TVRDOĆE DINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Duroskopska metoda HD
Prevođenje duroskopskih jedinica u tvrdoću po Vikersu, izvodi se preko
dijagrama;
ISPITIVANJE TVRDOĆE DINAMIČKIM METODAMA
Dinamička Duroskopska metoda HD
Različite izvedbe uređaja
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje udarne žilavosti
Šarpijevo klatno za ispitivanje udarne žilavosti
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje udarne žilavosti
Ispitivanjem udarne radnje loma utvrđuje se ponašanje
materijala (metalnih i polimernih) u uslovima udarnog
opterećenja.
Vrijednost udarne radnje loma pokazuje hoće li se materijal
ponašati žilavo ili krto u uslovima udarnog opterećenja.
Često se ispituje pri sniženim temperaturama jer kod nekih
materijala temperatura značajno utiče na iznos udarne radnje
loma.
ISPITIVANJE METALA I LEGURA-ZATEZANJEM
Žilavost je osobina materijala da može podneti razaranje tek
posle veće plastične deformacije. Ova osobina materijala dolazi
do izražaja kad je materijal izložen naglom i učestalom dejstvu
spoljašnje sile
Veliki broj dijelova mašina i konstrukcija izložen je u toku rada
udarnim dinamičkim opterećenjima. Takva opterećenja
materijali daleko teže podnose od mirnih statičkih opterećenja
Pod krtim lomom podrazumeva se lom bez prisutnih plastičnih
deformacija, a pod žilavim lom sa prisutnim većim plastičnim
deformacijama
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje udarne žilavosti –postupak ispitivanja
Ispitni uzorak oslonjen na dva oslonca, opterećuje se udarcem brida bata u sredini raspona nasuprot utoru.
Dva najčešće korištena oblika ispitnog uzorka pri ispitivanju udarne radnje loma su:
- Ispitni uzorak s U-zarezom (DVM)
- Ispitni uzorak s V-zarezom (ISO-V)
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje udarne žilavosti –postupak ispitivanja
Udarna radnja loma računa se iz izraza:
KV ili KU = G . (h1 - h 2), J
KV ili KU = G . r (cosβ - cosα), J
G = m . g, N - težina bata
S – površina nosivog presjeka ispitnog
uzorka izražena u cm² .
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje udarne žilavosti –postupak ispitivanja
Ukoliko se primjenjuju standardni ispitni uzorci (ISO-V ili DVM) žilavost
se izražava samo u J, a ukoliko su korišteni ispitni uzorci manjih
dimenzija, onda se izražava u J/cm² i računa po izrazu:
gdje je S – površina nosivog
presjeka ispitnog uzorka izražena u cm²
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje hemijskog sastav metalnih materijala
Prepoznavanje materijala može se obaviti pomoću analize
hemijskog sastava.
Ovom analizom može se tačno utvrditi o kojem se materijalu
radi, ali se većinom ne može ocijeniti kakva ostala svojstva
ima zbog prerade
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje hemijskog sastav metalnih materijala hemijskom reakcijom
Klasična hemijska analiza je dosta spor proces, koji se svodi na rastvaranje uzorka u nekoj hemikaliji i titranje rastvora reagensom.
Iz utrošene količine reagensa i utrošene mase uzorka može se precizno odrediti količina pojedinog elemenata.
Uzorci se uzimaju odvajanjem čestica s površine metala, bušenjem rupa i sličnim zahvatima.
Analiza se provodi odvojeno za svaki pojedini ispitivani element, jer su hemikalije na koje reagiraju različite. Jasno je da se radi o sporom i skupom, iako vrlo preciznom procesu.
Nedostatak je i u tome što se oštećuje površina komada.
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje hemijskog sastava metalnih materijala Spektralnomanalizom
Određivanje hemijskog sastava spektralnom analizom zasniva se nakarakterističnoj energiji vezivanja elektrona u vanjskim ljuskama zasvaki element.
Pobudom ovih elektrona oslobađaju se kvanti svjetlosti talasne dužinekoja odgovara pojedinim elementima.
Poređenjem linija na spektru s poznatim linijama elemenata može se pouzdano zaključiti o kojim se elementima radi.
Pobuda materijala na svjetlucanje postiže se električnom iskrom kojanastaje između molibdenske elektrode i ispitivanog materijala.
Svjetlo iskre ide u analizator, koji daje podatke o sastavu.
Postoje prenosni uređaji za kvalitativnu analizu, međutim zakvantitativnu analizu se koriste složeniji uređaji s podrškom računara
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje metalnih materijala Spektralnom analizom
izgaranjem
Drugi način je prosmatranje izgaranja iskara dobivenih brušenjem
ispitivanog materijala
Približno određivanje hemijskog sastava
Svaki element izgaranjem ispušta karakterističnu boju, a i oblik iskre
zavisi od pojedinih elemenata.
Poređenjem iskara dobivenih brušenjem i slika iz priručnika može se
procijeniti vrsta materijala.
I ovdje postoje uzorci najčešće istih legura, koji se mogu brusiti zajedno
s ispitivanim materijalom radi poređenja
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Ispitivanje metalnih materijala Spektralnom analizom
Približno određivanje hemijskog sastava
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala
Pregledom površine materijala može se samo naslutiti kakvu struktura ima takav materijal.
Površinski slojevi su često različitog hemijskog sastava od samog materijala, tako da ih je potrebno ukloniti radi uvida u strukturu.
Nešto bolji uvid u građu materijala dobiva se prelomom uzorka.
Iz samog izgleda površine prijeloma može se zaključiti je li materijal žilav ili krt, rastezljiv, krupnozrnat i slično.
Povećalom se može bolje osmotriti površinu. Povećanje obične ne prelazi 10X, najčešće 1.5– 3X. Ako se površina fino izbrusi i nagrize kiselinom, mogu se očiti i golim okom makrostrutkura materijala. Ovo je lijepo vidljivo kod odlivaka i zavarenih spojeva koji imaju krupnije zrno od gnječenih materijala.
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala optičkim
mikroskopom
Većina metala ima zrno suviše sitno da se vidi golim okom. Još su
u XIX. stoljeću izrađeni mikroskopi s povećanjem od 1500X, što je
praktična granica povećanja optičkog mikroskopa.
Uzorak za pregled na optičkom mikroskopu treba pažljivo
pripremiti
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala optičkim mikroskopom
Tragovi brušenja brusnim papirom i dijamantnom pastom. Smjer strelice
pokazuje izgled izbruska u zavisnosti o prečniku abrazivne čestice
počevši od grubljih prema finijim. Najfinije brušenje provodi se
dijamantnom pastom promjera čestice 1 mm.
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala optičkim mikroskopom
Završno poliranje uzoraka pastom
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA Analiza makro i mikro strukture materijala optičkim mikroskopom
Većina mikroskopa ima priključen i fotografski aparat za snimanje mikrostrukture, a često i uređaj za mjerenje mikrotvrdoće pojedinih faza u metalu.
Optički mikroskop, odbijanje svjetla i slika strukture perlita
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala Elektronski mikroskop
Elektronski mikroskop radi na sličnom principu kao i optički mikroskop.
U visokom vakuumu stvara se snop elektrona koji se fokusira i širi
slično svjetlu u optičkom mikroskopu.
Ovdje se elektroni ponašaju kao talasi visoke frekvencije, tj. kratke
talasne dužine.
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala Elektronski mikroskop
Struktura površine na SEM i TEM mikroskopu, perlit
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala Elektronski mikroskop
Struktura površine na SEM i TEM mikroskopu,
13. ISPITIVANJE METALA I LEGURA
Analiza makro i mikro strukture materijala Elektronski mikroskop
Jedinstveno svojstvo Elektronskih mikroskopa je velika dubinska
oštrina slike, tako da se mogu jako povećavati hrapave površine i razni
predmeti.
U mašinskoj praksi najviše se koristi za preglede površina preloma.
Priprema uzorka je jednostavnija
Moguće je provesti i analizu hemijskog sastava analizom spektra
rentgenskog zračenja, jer udarom elektrona o površinu dolazi do
izbijanja rentgenskog zračenja
HVALA NA PAŽNJI !
2018.god.