DAFERKUDUMOVIMATERIJALIIISARAJEVO, 2010.Univerzitet u TuzliMainski fakultet TuzlaUdbenik ; MaterijaliI IAutor ; dr. sc, Dafer KudumoviIzdava ; Univerzitet u Tuzli , Mainski fakultet Tuzla , TuzlaRecezenti ; dr. sc, Paaga Muratovi, Redovni profesorMainski fakultet Tuzla , u Tuzli dr.sc, Fuad Begovac, Redovni profesorMetalurki fakultet Zenica, u ZeniciLektor; Adisa Spahi, prof.Tehnikoureenje, C.P.A. KalesijaTisak ; 400 komadaBroj strana 262.tampa ; C.P.A. KalesijaCIP- Katalogizacija i publikacijaNacionalna i Univerzitetska bibliopteka Bosne i Hercegovine Sarajevo ISBN-Dafer Kudumovi, Materijali II ,Mainski fakultet Tuzla , u Tuzli, septembar 2009.Godina izdanja 2010. I izdanjeGodina tampanja 2010. PredgovorU konvencionalnesastave struktura materijala,bez kojih jeteko i zamisliti bilo kakvu proizvodnju spadaju metali i njihove legure,dok svi drugi se mogu svrstati u drugi plan , te ovdje e biti najvie rasprave o metalima i legurama , odnosno o njihovom utvrivanju sastava , grekama na konstrukcijama , gdje se problemi mogu utvrivati uglavnom na dvije osnovne skupine ispitivanja i tometodama sa razaranjemi metodama bez razaranja materijala odnosno konstrukcija.Ispitivanja materijala ne vre se samoradiutvrivanjaosobinaprilikomproizvodnjeiliprijemave iusvrhu utvrivanjanainaupotrebeiodgovornosti,aliiuciljupoboljanjaosobina kakobisedobilimaterijalizanoveproizvode,odnosnonovapodruja primjene.Dostignuanapoljugradnjeautomobila, eljeznica,svemirskih letjelica, brodova, turbina itd.pored raznih faktora razvoja, veliki utjecaj dalo je ispitivanje metalnih materijalai konstrukcija.Veoma podesnemehanike osobinekoje se utvruju - ispituju jednim od mehanikihpostupakaispitivanjadoprinijele suveomarasprostranjenoj primjeni metalnih materijala(metala) kao gradivnih materijala . Svakodnevnitehnikirazvojpratiizvoenjenovihiusavravanje postojeihmetodaipostupakaispitivanja,kaoioptatenjazanjihovu meunarodnu primjenu.U ovom udbeniku posebna panja posveena je nazivu i oznaavanju mehanikihosobinaioznaavanju materijala kojisuusklaenisaEN,ISO standardima,a koje je preuzeo i bosanski standard. Tamo gdje standardi jo nisu preuzeti ili ne postoje, navedeni su standardi koji se koriste i danas na podruju Bosne i Hercegovine ili njenom okruenju (dakle unedostatkuodgovarajuihstandarda jo jeuupotrebi stari JUS-standard).Udbenikjeprijesvega namijenjenstudentimadodiplomskogstudija tehnikihfakulteta,aposebnomoe koristitikaoi pomagalosvim strunjacimakojisesusreusispitivanjima,izboromiprimjenommaterijala (matala i njihovih legura), te proizvodnjom, upotrebom i ispitivanjem metalnih proizvoda, prije svegametalnih konstrukcija. Po zavretku ovog udbenika posebno se zahvaljujem svima koji su mi na bilo koji nain pomogli da ovaj udbenik bude zavren. Naravno posebno sam zahvalanrecezentimaovogudbenika.Posebnuzahvalnost dugujemmojoj porodici koja me podravala upisanju i zavravanju ove knjige, da nae svoje mjestounamjeni, kakouedukaciji studenata, takoei primjeni upraksi. Takoe se zahvaljujem svima koji mi budu dali sugestije u dobroj namjeri da ovaj udbenik u narednim izdanjima bude bolji. U Tuzli, aprila 2009. AutorUvodSavremeno mainsko inenjerstvo za izradu konstrukcija, ureaja i alata za procesnu industriju, raznih maina i alata, artikala iroke potronje i dr., koristi materijale razliitog porijekla, sastava i strukture. Primjena ovako brojnih raznovrsnih materijala zahtijeva poznavanje njihovih svojstava. Ako se promatra krai historijski pregled vanih godina i naunika za razvoj pretenomehanikihispitivanjamaterijalapripadavremenu od16.dodruge polovine 20. vijeka, dok su metode bez razaranja novijeg vremena VremenskiperiodizaIIsvjetskogratadokraja20.vijekamoesesmatrati periodom usavravanja postojeih metoda ispitivanja materijala i razvojem novih metoda ispitivanja i tehnologija sve radi osiguravanja bolje pouzdanosti materijala u upotrebi. Novija metoda ispitivanja materijala na primjer je elektronska mikroskopija, pomoukojejemogueistraivanjegreakakristalnereetke, anapodruju mehanikih ispitivanja - lomna ilavost. Svajstva materijala zavise od hemijskog svojstva materijala, naina proizvodnje, njihove dorade i zavrne obrade. U eksploatacionim uvjetima materijali se pojavljuju u vie agregatnih stanja, kao npr.: gasovitom, tenom, vrstom i plazma stanju. Ukomagregatnomstanju e se nalaziti materijal zavisi od osnovnih termodinamikih veliina (temperature i pritiska) u kojim se koristi materijal. Iz tog razloga se materijali dijele na: -glavne ili konstrukcione, -pomone i -pogonske materijale.Sve ono od ega su napravljeni predmeti koji nas okruuju nazivamo materijalima.Uprirodipostojiveliki broj materijalakojiimajurazliiteosobinekojese mogu dobiti kombinacijama samo 105 elemenata periodnog sistema,od kojih su 76metali.Uiremsmislutehniki materijali mogubiti mainski, graevinski, elektrotehniki, tekstilni itd. Etapecivilizacijevezanesu zanazivematerijaladotinihdoba(kameno, bakarno, bronzano, eljezno itd.). Osobine materijala su veoma bitne i presudne prilikom izbora materijala jer upravo od tih osobina zavisi i to kako e se materijal ponaati u radnom okruenju u kojem ga koristimo. Ipak nauka o materijalima ustvari izuava uzronu zavisnost izmeu zakonitosti i procesa proizvodnje materijala i njihovih svojstava.Predmetovogudbenikaodnosi se namainskematerijale, prijesvegana njihova ispitivanja.1. ZADACI I VRSTE ISPITIVANJA MATERIJALAI KONSTRUKCIJA

Temeljenauno-tehnikorazvojainematerijali, energetikai automatizacija. Intenzitet razvoja energetike i automatizacije zavisio je znaajno od razvoja materijala. Upravo zato se nauci o materijalima poklanja posebna panja. Nauka o materijalima povezuje fizikalnu hemiju i fiziku vrstog stanja. Preciznijereenonaukaomaterijalimaizuavazavisnost izmeuhemijskog sastava, strukturne grae i svojstava materijala, kao i njihovo ponaanje pod djelovanjem mehanikih, hemijskih i elektromagnetnih utjecaja. Ispitivanje materijala je podruje nauke o materijalima koje je usko povezano s drugimnaukama u inenjerstvu kao to su: mehanika vrstog tijela, tehnika konstruisanja, tehnika proizvodnje i prerade i tehnika automatizacije.Vaniji zadaci ispitivanja materijala su: Kvantitativno izraavanje karakteristike i svojstava materijala kao i odreivanje pogodnih veliina u obliku upotrebljivih vrijednosti; Automatizirana kontrola promjena svojstava materijala, koje nastaju kod proizvodnje, prerade i obrade materijala s otkrivanjemmoguihgreakamaterijala, kojamorabiti ireg obsega i kontinuirana; Nakon propisanog odreenog vremena eksploatacije stalno se vri periodina kontrola stanja materijala ili konstrukcija ; Stalno ili u propisanim vremenima istraivanje sluajeva raznihoteenjakaoi uzrokalomovamainskihdijelovaili konstrukcija u eksploataciji; Istraivanje i razvoj procesa dobivanja novih materijala itd.Kod polikristalnih materijala veliina i oblik zrna posebno utiu na mehanike osobine. Materijali metali krupnozrnestrukture uglavnomimajumanjuzateznu vrstoui tvrdou. Materijalima sitnozrnestrukture vea je zatezna vrstoa i tvrdoa.Naosobinematerijalautiui drugi nedostaci kristalnereetke: takaste greke, linijske greke, nehomogenosti hemijskog sastava u materijalu. Kod viefaznih materijala mehanike osobine zavise od koliine pojedinih faza, njihovog oblika i rasporeda faza. Veliine koje se primjenjuju pri odreenim ispitivanjima materijala i konstrukcija date su u tabeli 1.1., dok su fizikalna svojstva data data u tabeli 1.2. Amorfni materijali nemaju pravilan raspored atoma ili molekula u zapremini materijala. Oni su izotropni.Nemaju odreenu temperaturu topljenja, ve temperaturni interval omekavanja. Osobine amorfnih materijala zavise od hemijskogsastava: veliine, oblika, i rasporeda molekula koji grade materijal, naina dobijanja i reima obrade. Tabela1.1.Veliine i njihove oznake u SI-sistemu u primjeni pri ispitivanjuVeliina SIjedinica Faktor konverzije Taan PriblianSila N 9,80665 10Pritisak ( tlak) N/mm2=MpaBar=105PaPaPa 9,806650,9806659,80655133,32210110133,3Moment sile Nm9,80665 10Energija, rad J9,80655 10Koliina toplineJKJ4,18684,18684,194,19SnagakW 0,73549875 0,74Toplotna provodljivostW/(cm*K)W/(cm*K)4,18681,1634,191,16Specifini toplinski kapacitetJ/(kg*K)J/(g*K) 4,1868*1034,18684,19*1034,19Koeficijent toplinske provodnostiW/(cm2*K)W/(m2*K)4,18681,1634,191,16Dinamiki viskozitet Pa*s=N*s/m210-1KinematikiviskozitetCm2/sM2/s110-4Magnetni fluks Wbn Wb10-810Gustina magnetnog fluksaTmT10-410-1Jaina magnetnogpoljaA/mA/cm103/410/479,60,796Izbor materijala se vri na osnovu zahtijeva projekta, mogunosto objezbeivanja potrebnih osobina materijala. Na izbormaterijalautie cijena, mogunosti nabavke i to u to prikladnijem obliku i rezervi koje posjeduje zamlja. Projektant ili konstruktor treba da ima na umu da savremena nauka o materijalima ne bavi se samo klasinim izborom materijala, ve i projektovanjem i dobivanjem novih materijala za odreene potrebe koje uslovljava projektni zadatak, a ije karakteristke treba ispitivati-utvrditi. Zaprojekte gdje nijemogue izvriti izbor standardnihmaterijala, treba zahtijevati projektovanjenovihmaterijala, koji svojimosobinamazadovoljavaju uvjeteprojekta, naravnoprijeupotrebebilokojegoddatih, izabranihmaterijala moraju se ispitivati ili mora se ispitivati izraena konstrukcija , a time se odreuje njena funkcionalnost. Opa podjela vrsta ispitivanja materijala s ciljevima je na : a.) sa razaranjem ib.) bez razaranja .Tabela 1.2. Fizika svojstva nekih materijala na 20CMetali/Nemetali Gustina Temperatura Specifina toplinska Toplinskatopljenjakapacitivnost provodljivostkg/m3 x 103 C J/kg K W/m KMetaliAluminijum 2,70 660 900 222Legure aluminijuma 2,63 - 2,82 476- 654 880 - 920 121 - 239Bakar 8,97 1082 385 393Legure bakra 7,47 -8,94 885 - 1260 377-435 29 - 234Livena gvoza 7,86 1537 460 74elici 6,92 - 9,13 1371 - 1532 448 - 502 15- 52Olovo 11,35 327 130 35Legure olova 8,85 - 11,35 182 - 326 126 - 188 24-46Magnezijum 1,74 650 1025 154Legure magnezijuma 1,77 - 1,78 610 - 621 1046 75 - 138Nikl 8,91 1453 440 92Legure nikla 7,75 -8,85 1110 -1454 381 - 544 12 - 63Titan 4,51 1668 519 17Legure titana 4,43 - 4,70 1549 -1649 502 - 544 8-12Volfram 19,29 3410 138 166NemetaliKeramika 23,0 - 55,0 - 750 - 950 10 - 17Staklo 24,0 - 27,0 580 - 1544 500 - 850 0,6 - 1,7Plastika 9,0 - 20,0 110 - 330 1000 - 2000 0,1 - 0,4 Ispitivanja sa razaranjem mogu se podijeliti na; -mehanika, -tehnoloka, -hemijska, .metalurka -fizika i -eksploataciona.Ispitivanja bezrazaranja mogu se podijeliti na;-radiografska,-ultrazvuna, -magnetska i -ispitivanja penetrantima .Svojstva materijala su openito posljedica njegovog strukturnog stanja. Pravilnim izborom odreenog materijala i tehnolokog procesa postie seciljano strukturno stanje, koje daje materijalu potrebna mehanika,odnosno eksploataciona svojstva.

Sgleditaininjera(mainaca,metalurga,graevinacaitd.)temeljna svojstvamaterijalasumehanika:vrstoa,naponteenja,modul elastinosti, izduenje, ilavost, tvrdoa, dinamika izdrljivost. Svojstvoilikarakteristikamaterijalapredstavljamjerljivuveliinu materijala,kojasemoebrojanoodreditipomoustandardizovanih metoda ispitivanja, npr. zatezna vrstoa nekog elika, m=700 MPa. Opa podjela svojstava materijala koji se primijenjuju u tehnici kod izbora materijalazaizradumainskihdijelovai konstrukcijedatajenaslici 1.1. Premavrstama ispitivanja materijala pregled svojstava koja seutvruju mogu se prikazati na slijedei nain; 1. Mehanika:Temeljna svojstva materijala kao:vrstoa,ilavost,tvrdoa itd.2. Metalografska: Mikro i makrostruktura, veliina zrna, troskin broj,stanje termike obrade itd.3.Hemijska: Sadrajelemenatatj.hemijskisastav, zatim otpornostprema koroziji itd.4.Tehnolokasvojstvamaterijalapokazujunjegovusposobnostzaobradu razliitimpostupcima,kaotosu:livkost,deformabilnostuvruemili hladnom stanju, zavarljivost, rezljivost odvajanjem estica, sabijanje, savijanje, duboko izvlaenje lima, spljotavanje cijevi, namotavanje ice oko jezgre i sl. Ocjenjivanje je opisno: zadovoljava ili ne zadovoljava, zavisno od toga da li je ispunjen propisani kriterij ili ne. 5. Fizika svojstva su elektrina,magnetna, toplotna, optika, mehanika itd. 6.Eksploatacionasvojstvapokazujuotpornostmaterijaluuupotrebi.Tosu npr. otpornost na troenje, mehanika svojstva proizvoda i slino.Uovomudbenikuobradiesesamonekevane metode utvrivanja svojstava i stanja kodnavedenih vrsta ispitivanja i materijala. 7. Stanje struktura materijala moe se ispitivati metodama bez razaranja. Kod ovih ispitivanja uzorak se ne razara te se ovi postupci mogu primijeniti na dijelovima koji e se i dalje upotrebljavati, a sam postupak ispitivanja vri se ve predhodno navedenim metodama. Ispituju se svojstva prema pukotinama i ostalimgrekamaumaterijalimakao:poroznost,lunker,dvoplatnostitd. Osnovne osobine (kriterije) koje materijal mora zadovoljiti da bi se koristio za izradu mainskih dijelova i konstrukcija su:- Tehnologinost (mogunost obrade raspoloivim tehnologijama obrade) - Ekonominost (cijena materijala mora biti prihvatljiva tritu)- Ekologinost (da ne zagauje okolinu i da se moe reciklirati)Dabi seizvriopravilanizbor materijalazaizraduodreenogmainskog elementa ili konstrukcije neophodno je dakle zadovoljiti niz zahtijeva. Jedan od naina izbora materijala, primjenjujui zahtijeve za razliitim osobinanatabeli 1.3. jeupotrebomtzv.izbornihkarataslika1.1.(danas dostupne putemrazliitih komercijalnih software-skih paketa).IZBOR MATERIJALAOsobine materijala EkonominostTehnologinost vrstoa Tvrdoa ilavost Elastinost Otpornost na koroziju Otpornost na zamor Otpornost na zamor Otpornost na puzanje Fizike osobine Elektrine osobine Termike osobine Dostupnost materijala Cijena materijala Vrijeme proizvodnje Trokovi proizvodnje Trokovi livenja ili kovanja Trokovi spajanja Trokovi obrade rezanjem Trokovi sklapanja Trokovi modeliranja Kovljivost Plastinost Livljivost Obradljivost Zavarljivost Termika obradljivostTabela 1.3 Izbor materijala za izradu mainskih dijelova i konstrukcijeSlika 1.1. Primjer izborne karte2.ISPITIVANJA SA RAZARANJEM2.1. MEHANIKASVOJSTVAMATERIJALAI ISPITIVANJAOpta podjela mehanikih svojstava i uslova ispitivanja je slijedea:a.) Prema vrsti optereenja na: zatezanje, pritisak,savijanje, uvijanje, smicanje te kombinacije kao zatezanje i pritisak itd; Svi konstrukcijski materijali imaju zajedniko svojstvo,a to je njihova vrstoa.vrstoa je otpor materijala protiv deformacije i loma ili sposobnost materijala dapodnosi naprezanja koja suprouzrokovana vanjskim silama. Konstrukcijski materijali su iz tih razloga uvijek materijali u vrstom stanju; plinovi i tekuine ne mogu permanentno preuzeti naprezanja.Pored vrstoe vana svojstva za konstrukcijske materijale su savitljivost, tvrdoai ilavost. Danas sepostavljajustrogi zahtjevi prema konstrukcijskimmaterijala. Oni moraju imati dostatnu vrstou da mogu izdrati velika optereenja, morajubiti otporni prema koroziji i troenju, moraju biti obradivi itd.Selekcija materijala se vri usporedbom njihovih mehanikih svojstava. Prvi korak u selekciji je analiza namjene dijela iz koje odreujemo potrebne karakteristike materijala. Da li materijal mora biti vrst, krut ili savitljiv? Da li e on biti izloen ponavljajuem ili iznenadnom optereenju? Na visokim ili niskimtemperaturama?Cijenamaterijalai njihovaobradasunaravnovrlo vani faktori kod izbora materijala.Kada smo odredili koja svojstva materijal mora imati moemo pristupiti selekciji. Selekcijumaterijalavrimousporeivanjemstandardnih podataka iz prirunika. Vano je znati kako se dolo do tih podataka, to oni znaei shvatiti dasutabelarni podaci dobiveni utestovimauodreenim uvjetima, koji ne moraju biti potpuno isti u realnom ivotu dijelova.Postoji veza izmeu svojstava materijala i kristalne strukture (s odstupanjima izmeu idealnog stanja i zrnate strukture). Iz poznatih podataka strukturematerijalanijemoguedirektnoproraunati svojstvamaterijalas dovoljnomtanou. Zatosesvasvojstvamaterijalaodreujuispitivanjima koja zovemo eksperimentalna ispitivanja.Upoznat emo se s nekoliko standardnih metoda ispitivanja materijala, koja se koriste za mjerenje otpornosti materijala prema utjecaju vanjskih sila. Ove metode ispitivanja primjenjuju se kod metala, ali se mogu takoer primijeniti, s nekim modifikacijama, i za druge materijale. Kao to su plastine mase, drvo, guma, papiridr.Rezultati ovihtestovasumehanikasvojstva materijala.b.) Prema brzini djelovanja optereenja mogu se takoe promatrati kao: statiko i dinamiko.-Statikaoptereenja nazatezanje, pritisak, savijanje, uvijanje i smicanje, obinosukratkotrajna(kadatrajuccadesetakminuta),anekaodnjihmogu biti i dugotrajna kod ispitivanja puzanja i relaksacije (kada mogu trajati od 45 do 100 000 sati).Premanainudjelovanjaoptereenjana:zatezanje,pritisak,savijanje,uvijanje, smicanjetekombinacijekaozatezanjeipritisakitd. mogu se prikazati prema slici sl.2.1.Slika 2.1.Vrste optereenja-Dinamika optereenja mogu biti udarna(brzina udara arpijeva-(Charpyj)klatna obino je 5,5 m/s) ili promjenljiva(s istosmjernim ciklusima na pritisakili zatezanje i naizmjenina s kombinacijama zatezanje i pritisak). Dinamika promjenljiva optereenja osim na zatezanje i pritisak, mogu biti jo na savijanje i uvijanje; Na osnovu izneenog pored statikih naprezanja dinamika se mogu prikazati na slici 2.2.-Prematemperaturiispitivanja:nasobnoj,napovienojinasnienoj temperaturi. Najee se vre ispitivanja na sobnoj temperaturi (izmeu 10 i 35 C),zatimpodkontrolisanimuvjetimanatemperaturi235C(npr.za puzanje,relaksacijaitd.),tenasnienojtemperaturi(npr.udarneradnjeloma na20 C)inapovienojtemperaturi(npr.puzanjenatemperaturama+400, +500, +600 Citd.);-Prema trajanjudjelovanja optereenjana: kratkotrajna idugotrajna,kako je to ve reeno) (slika 2.3.).F , M-optereenja(sile ili momenti) , t-vrijemeSlika 2.2.Podjela optereenja na osnovu dejstva sileSlika 2.3. Uporedni izgled statikih i dinamikih optereenja 2.1.1. Mehanike osobineDa bi se pravilno izvrilo dimenzionisanje dijelova izraenih od datih materijala, neophodno je poznavanje mehanikih svojstava-osobina, kako pri dejstvu spoljnih sila ne bi dolo do neeljenih deformacija, a u nekim sluajevimaidolomovadijelova. Prematome, mehanikasvojstva-osobine materijala objanjavajupovezanost izmeuspoljnihsila i njimaizazvanih deformacija.Faktori koji se moraju uzeti u obzir pri mehanikim ispitivanjima materijala, a koji direktno i odreuju mehanike osobine materijala pri razliitim uslovima eksploatacije su:- Vrsta naprezanja (zatezanje, pritisak, savijanje, uvijanje, ili kombinacija datih optereenja),- Nain dejstva sile (statiko ili dinamiko),- Temperatura ispitivanja (niske, sobne, poviene, termiki ok).Sva podjela pregled mehanikih ispitivanja moe se prikazati shemom 2.1. i opi prikaz ispitivanja dat je shemom 2.2.Shema 2.1. Prikaz mehanikih ispitivanja( sav tekst pregledati)Shema 2.2. Opaispitivanja2.2. Statike metode ispitivanja Prema nainu djelovanja optereenja, statiko optereenje moe se odnositi na:zatezanje,pritisak,savijanje,uvijanje,smicanjetekombinacijekao zatezanje i pritisak itd shemi 2.1.(mehanika ispitivanja)2.2.1. Ispitivanje zatezanjem Ispitivanje zatezanjem ubraja se u najvanija mehanika ispitivanja materijala, jer ono daje najvie vanih upotrebnih svojstava, kao to su:napon teenja, zatezna vrstoa, modul elastinosti, izduenje (istezanje), suenje itd. Leonardo da Vinci je jedan od naunika koji je meu prvima izvodio i opisao prve eksperimente zatezanjem na ici radi odreivanja zatezne vrstoe.Metodaispitivanja zatezanjem daje vanost vidljivu iz slijedeeg:- daje najbolji opis ponaanja materijala pod optereenjem,- dobijeni podaci osvojstvimamaterijalanajviesekoristeza proraun i dimenzionisanje elemenata maina i konstrukcija, - dobijeni podaci omoguavaju jednostavnu kontrolu tehnolokih procesa raznih proizvoda i svojstava novih materijala,- iz svojstava otpornosti materijala mogu se priblino odrediti i druga vana svojstva za praksu (kao tvrdoa, dinamika izdrljivost itd.),- jednostavno se izvodi i lako se izraunavaju temeljna svojstva.Zbog svega navedenog se u mehanikim laboratorijima najee vre ispitivanja zatezne vrstoe i ilavosti materijala .2.2.2. Maine za ispitivanja zatezanjemIspitno tijelo, tzv. epruveta, se kod statikih kratkotrajnih ispitivanja, se izlae u maini za mehanika ispitivanja materijala postepenomporastu jednoosnog optereenja sve do njezinog loma, odnosno kidanja. Maina, pri tome mora osigurati jednako prenoenje sile na epruvetu u uzdunom pravcu uz istovremenu registraciju optereenja na skali manometra s klatnom, kao i crtanje dijagrama na ploteru. Na slici 2.4 dat je izgled univerzalne maine za statika ispitivanja metala s optereenjem do 200kN, tj.data je jedna savremenija univerzalna kidalica do 200 kN. Slika 2.4. Univerzalna maina za ispitivanje zatezanjem Ovakve maine se najee sreu u mehanikim laboratorijama irom svijeta, aporedispitivanjazatezanjemmogusekoristiti izaostalastatika ispitivanja (uglavnom sva izuzev uvijanja). Donja stezna glava je pri ispitivanju nepokretna, a moe se podeavati prije ispitivanja pomou odgovarajue ruice. Gornja stezna glava vezana je pomou stubova za radni cilindar u kojem se kree klip pomou pritiska ulja. Pri ispitivanju zatezanjem pomie se prema gore gornja stezna glava sve do lomaepruveteuzistovremenooitavanjeoptereenjanaskali manometrai crtanje dijagrama ukoordinatama F-L ili - (isti je oblik dijagrama), kao slika 2.7. a.) i b.).Jednaodposebnihmainazaispitivanjematerijalauniverzalnog karakteraje savremena kidalica firme Zwick slika 2.5. Prostorizmeuradnogcilindraigornjestezneglavekoristiseza statikaispitivanjasavijanjemipritiskom,kaoizatehnolokaispitivanja sabijanjem. Zaispitivanjesmicanjemkoristesestezneglavekaoikodispitivanja zatezanjem. U njih se postavlja posebni ureaj za smicanje (princip izvlaenja "noaizviljuke")sodgovarajuomcilindrinomepruvetom(obino5x50 mm). ema 2.3. ispitivanja zatezanjem mogu se prikazati na slijedei nain ;ISPITIVANJEZATEZANJEMSVOJSTVA OTPORNOSTISPOSOBNOSTDEFORMACIJAZATEZNAVRSTOAGRANICATEENJAGRANICAPROPORCIJALN -OSTIGRANICAELASTINOSTIMODULELASTINOSTIIZDUENJEKONTRAKCIJARAVNOMJERNADEFORMACIJAShema 2.3. Ispitivanja zateznjemIspitivanje zatezanjem se izvodi na: Normalnim (sobnim) temperaturama Povienim temperaturama Snienim temperaturam Normalnim (sobnim) temperaturama (na 23 5C)o odreivanje svojstava otpornostio odreivanje sposobnosti deformacije Povienim temperaturamao sa krakotrajnim zagrijevanjemo sa dugotrajnim zagrijevanjem- ispitivanje na puzanje- ispitivanje na relaksaciju Snienim temperaturamaKidalicezaispitivanjezatezanjemmogubitihidraulinekidalicei mehanike univerzalne kidalice, kao na slikama 2.5.ai2.5.b

Slika 2.5.aElektromehanika kidalica SCHENCK-TREBEL RM 100Slika 2.5. bSavremena kidalica firme Zwick Naslijedeoj slici 2.6. dat jeematski prikazjedneuniverzalne hidrauline kidalice sa naznaenimsastavnimdijelovima. Da bi elastina deformacijabilatomanja, konstrukcijastabilnogokviramainemorabiti ovakve izvedbe. Epruveta i maina ine jednu cjelinu, pri ispitivanju zatezanjem, a rezultati ispitivanja zavise kako od materijala epruvete i uslova ispitivanja kao i od karakteristika same maine. Kod optereenja na zatezanje epruvete prenosi se optereenje i na dijelove maine,kojisesmiju samoelastino deformisati,dokseepruveta prvo deformieelastino, azatimplastinosvedoloma. Mainekojeimaju veliku konstantu krutosti (obino su na mehaniki pogon),zovu se tvrdim kidalicama npr. za ispitivanje puzanjem, dok maine s malom konstantom krutosti su meke kidalice (maine s hidraulinim pogonom). Maine s hidraulinimnemoguregistrovati brzepromjeneoptereenja, doksa mehanikim pogonom mogu registrovati promjene optereenja. Za manja optereenja koristi se mehaniki pogon, a hidraulini za vea optereenja i to:- do 10 kN, iskljuivo mehaniki pogon,- 10 do 100 kN mogua primjena oba optereenja,- vea od 100 kN (obino do 1 000 kN), iskljuivo hidraulini pogon. Maine imaju vie razliitih mjernih podruja koja omoguavaju precizna ispitivanja(ugranicamatonosti 1%)epruveta ili konstrukcionihdijelova raznih oblika i dimenzija (tabela 2.1).Slika 2.6. Shema univerzalne hidrauline kidalice ( crtee ispisati na raunaru)Pomjeranjeklipa(obinougranicamaodOdo50mm/min) kod hidraulinih maina ostvaruje se pomou otvaranja ventila, a mogue je i automatsko odravanje konstantnog optereenja. Savremene maine opremljene su automatskim regulatorima pomou kojih se moe unaprijed programirati brzina optereivanja Univerzalne kidalice imaju i dopunskuopremuzaodreivanjemalihizduenja(npr. elektronski mjera malihizduenja), za ispitivanje pri povienim (obino do 1000C) i snienim (obino do -100 C) temperaturama, za tanku icu, lance i sl.Tabela 2.1 Tipina mjerna podruja kidalica Najvee optereenje, kN Ostala mjerna podruja navedenih kidalica, kN1000 500 200 100500 250 50400 200 80 40200 100 40 20 10 4100 50 20 10 Bitna osobina za uporeivanje rezultata ispitivanih materijala jeste dasesva ispitivanjamorajuvritiuvijek pod istimvanjskim uslovima. Zbog toga postavljeni su dogovori sa meunarodnim tehnikim komitetima zavanjske uslove ispitivanja, koji suuneeni unorme i standarde kao konvencije. Takve konvencije su napravljene npr. za dimenzije epruveta, za tehniku granicu elastinosti, za konvencionalni napon teenja itd., a njih se moraju pridravati svi instituti,laboratorijei drugeinstitucijekojeimajutome sline djelatnosti. 2.2.3.Ispitivanje zatezanjem na sobnim (normalnim) temperaturamaZa ispitivanje zatezanjem potrebno je imati: Uzorak epruvetu za ispitivanje; Mainu kidalicu; Pribor za merenje (pomino mjerilo, mikrometar)i poznavati tehniku ispitivanja.a.) b.)Slika 2.7.Dijagram zatezanja a.)znaenje pojedinih taaka i b.) konkretne vrijednosti 2.2.4.Epruvete za ispitivanjePod epruvetom se podrazumijeva odabrani primjerak uzorakmaterijala obradjen na odredjenu mjeru i oblik prema standardu.Epruvete za ispitivanje zatezanjem mogu biti: Proporcionalne (standardne) odreenog oblika, poprenog preseka (okrugle, kvadratne i pravougaone) i dimenzija. Neproporcionalne u stanju primjene (npr. lanci, elina uad, cevi profili, gotovi mainski delovi itd.)Epruveta za ispitivanje zatezanjem ima dvije glave privrivanje u e1justima maina, kao i dio jednakog presjeka, oznaen s Lo+do odnosno Lo+bo, za mjerenje deformacija.Priispitivanjuzatezanjemdeformacijeseostvarujuudijeluepruvetes najmanjompovrinom.Glaveepruveteseprilagoavajusteznimglavama kidalicastimdasuprijelaziodcilindrinogdijelakaglavamasblagim zaobljenjima (r4 mm). Mjerni dio epruvete mora biti vrlo precizno izraen, tj. poliranzbogsprijeavanjakoncentracijenaprezanja.Priizrezivanjuuzorkaiz materijalamorajuseizbjeimoguepromjenetekstureilistrukture.Zatopri izrezivanjuuzorkaplamenomrezmorabitiudaljennajmanje20mmod konanih dimenzija epruvete.Postojivietipovaepruvetazaispitivanjezatezanjem.Najviesuuupotrebi kratkeproporcionalneepruvetepromjera10mmzaokrugleipkeikratke proporcionalnepljosnateepruvetezalimoveitrakeshodnonavedenim standardima.Naslici2.8.datjeizgledokrugleipljosnatekratke proporcionalneepruveteprijeispitivanja,anaslici2.9.izgledokruglekratke proporcionalne epruvete.Zavretci epruveta dati su na slici 2.10.Slika 2.8. Oblici epruveta; a-okrugle epruvete, b-pravougaona epruvete od lima Slika 2.9. Epruveta za ispitivanje zatezanjemAo Nazvini presjek epruvete prije ispitivanja, Lt Ukupna duina epruvete, Ls Stvarna duina epruvete, Lo Nazivna duina epruvete Slika 2.10.Razliiti oblici zavretaka epruveta Epruveteseizraujusjeenjemiobradomskidanja strugotine slika 2.11.a (struganje, glodanje, rendisanje, bruenje i sl.) ili prosijecanjem (epruvete od lima). Slika 2.11. a Mjesta uzimanja epruveta Tipianizgledpripremljenih epruvetazavarenogspojanovog materijalazazateznaispitivanjajedatnaslici 2.11.b,zaodreenu izabranu tehnologiju. Slika 2.11. b Epruvete za odreivanje zatezanih osobina kodzavarenog spoja Izgled pripremljenih epruveta za zatezna ispitivanja osnovnog metala i metalazavarajedat naslici2.11.camikroepruvetazaispitivanjezateznih svojstava ZUT-a na slici 2.11.dSlika 2.11.cEpruvete za odreivanje zateznih osobina osnovnog metala i metala zavaraSlika 2.11.dMikroepruvete ze odreivanje zateznih osobina ZUT2.2.5. Dijagram i svojstva pri ispitivanju zatezanjem Izabranaepruvetasepri ispitivanjuzatezanjemizlaeoptereenju zatezanjem sve do njenog sloma, te se potom utvruju svojstva otpornosti kao i svojstvadeformacije. Preglednopredstavljanjetokaponaanjamaterijalapri ispitivanju zatezanjem vri se snimanjem dijagrama s koordinatama:1. F-L, tj. na ordinati sila F u [N], a na apscisi trenutno izduenje L u [mm],2.-,tj.naordinatinaprezanjeuMpa[N/mm2] ,anaapscisijedinino izduenje [%] ;0L=LMaine zaispitivanje zatezanjem obinoimaju ureaj za neposredno crtanje dijagrama slike 2.5. i 2.7. sa koordinatama sila, ili naprezanja kao i trenutnog izduenja. Nedostatak takvog dijagrama je zavisnost od dimenzijaepruvetei nemogunost preciznogoitavanjasile, anaroito izduenja(jer onoporedizduenjamjerneduineepruveteL0sadri i izduenje ostalih dijelova epruvete, elastina izduenja steznih glava, klizanjeepruvetei sl). Upravozatojetanijekoritenjedijagramas koordinatama naprezanje jedinino izduenje, koji pokazuje ponaanje materijala nezavisno od dimenzija epruvete, jer je sila svedena na prvobitni presjek: [ ]0FMPaS a trenutno izduenje na mjernu duinu, tj.

00 0tL L LL L Na slici 2.12. prestavljena je veza izmeu naprezanja i deformacija pri ispitivanju zatezanjemza razliite materijale (krte i duktilne metalne materijale,te za neke organskematerijale) , a na slici 2.13. za razliite metalne materijale,dok na slici 2.14. dat je dijagram F-L i - (R- ) za niskougljini elikSlika 2.12. Dijagram naprezanje-jedinino izduenje za razliite materijaleDijagram ispisati kucanim slovimaSa slike 2.12. vidi se da razliiti materijali imaju etiri osnovna oblika dijagrama i to:1. s izraenim naponom teenja (gornji i donji), npr. meki elici (do cca 0,3 %C) i nelegirani elici u normaliziranom stanju,2. s kontinuiranim prijelazom iz elastinog u elastino/plastino podruje deformacija, npr. bakar, aluminij, nehrajui austenitni elici. Duktilni materijali (1 i 2) imaju velike plastine deformacije prije loma,3. bez podruja elastino/plastinih deformacija. To su krti materijali koji se lome gotovo bez plastine deformacije, kao npr. sivi liv ili zakaljeni elik i4. s entropijskom elastinom deformacijom, npr. neki organski materijali i polimeri tipa elastomera.Slika 2.13. Dijagram- za razliite metalne materijale (oblici 1 do 3)(mehki elik)Ispisati tampanim slovima dijagram Na slici 2.14. dat je detaljan prikaz dijagrama F-L i - (konvencionalni i stvarni isprekidana linija).Prikazani dijagram pripada osnovnom tipu (1) dijagrama -. Nanjemu jenaznaeno nekoliko karakteristinih taaka, vanih za definisanje svojstava materijala koja se odreuju pri ispitivanju zatezanjem. Znaenje karakteristinih taaka je slijedee:a.)P granica proporcionalnostiGranicaproporcionalnostiizSlika2.14.DijagramF-Li-(R-),prema taci mogue je odrediti preko relacije;

0prprFRSPri optereivanju epruvete u granicama od O do P zavisnost izduenja epruvete o sili je linearna, a deformacije su elastine, jer se pri rastereivanjuepruveta potpuno vraa u svoj prvobitni oblik i veliinu, to znai da su naponi proorcionalni naprezanjima (Hookeov zakon). Trenutna izduenja u tom podruju dijagrama vrlo su mala i mogu se mjeriti samo preciznim ekstenzometrima. Granica proporcionalnosti je najvee naprezanje do kojeg je naprezanje proporcionalno izduenju. Pri porastu naprezanjaiznadovegraninevrijednosti prestajeproporcionalnost izmeu naprezanja i deformacije i izduenje poinje rasti bre.E=tg= razlika duina Slika 2.14. Dijagram F-L i - (R- ) za niskougljini elikIspisati tampanim slovima dijagram Ukoliko ispitivanje na zatezanje nije standardom propisano kao i tanost mjerenja, precizno odreivanje granice proporcionalnosti nije mogue ili vrlo teko odrediti. Zato se po pravilu granica proporcionalnosti odreuje grafikominterpolacijomiz dijagrama s vrijednostima - dobijenimpri ispitivanju. Zapostizanjeveeujednaenostirezultataispitivanja zagranicu proporcionalnosti definisao je Meunarodni kongres za ispitivanje materijala odran u Bruxellesu 1906.g. naprezanje zatezanjem pri kojem se utvrdi trajna deformacijaod0,001%mjerneduine. Unutar taakaOdoP, tj. samou podruju elastine deformacije, odreuje se iYoungov modul elastinosti.b.) Modul elastinosti (E)KakosupoHookovomzakonuulineranompodrujunaponi proporcionalni diletacijama (izduenjima) vrijedi da je; E E ,E tg Ako se umjesto -unesu njihove vrijednosti FS i 0LL, dobije se0FLES LZa 0L L , FES to znai da je modul elastinosti naprezanje potrebno da se dvostruko povea duina epruvete (fiktivno), odnosno on karakterie otpornost materijala prema deformisanju ili drukije reeno njegovu krutost.Materijali s izrazitom linearnom zavisnosti izmeu naprezanja i jedininogizduenja,nasobnimtemperaturamamodul elastinosti ima konstantnu vrijednost, koju odreuje tangens ugla ,a kod materijala bez takve zavisnosti (npr. bakar i njegove legure) modul elastinosti se mijenja u zavisnosti od naprezanja.c.) Konstante elastinosti Vanakarakteristikapriproraunuotpornostimaterijalajeprva konstantailimodulelastinosti,kojumainskistrunjacikoristeza proraune i analizu stanja kod tzv. Normalnih naprezanja (djeluju normalno na povrinu presjeka, a uzrokuju ih zatezna, pritisna i savojna optereenja). Slino tomepostojiidrugakonstantailimodulsmicanjailiklizanjaG,kojeg uzrokuju tzv. Tangencijalna naprezanja (djeluju u ravni presjeka, a uzrokuju ih smiua i uvojna optereenja):G

gdje su:[Mpa] tangencijalno naprezanje, a- kutnadeformacijauravni okomitoj nasmijer djelovanjaoptereenjau podruju elastinih deformacija Modul smicanja G, se odreuje obino pri statikom ispitivanju uvijanjem. Vezuizmeuovadvamoduladajetreakonstantaelastinosti, tzv. Poissonov faktor :2(1 )EG+

;odakle 12EG Pod Poissonovim koeficijentom podrazumijeva se koeficijent poprene deformacije. Naime pri ispitivanju zatezanjempoveanje duine epruvete (izraenokrozjedininoizduenje,praenojeistovremenimsuenjem, odnosno prosjenom poprenom deformacijom:qddTabela 2.2. Vrijednosti modula elastinosti E, modula klizanja G i Poassonovog koeficijenta Materijal E G [Gpa] [Gpa] -Ugljenini elik 200-210 80-81 0,24-0,28Legirani elik 210-220 80-81 0,25-0,30Liveno eljezo 115-160 45 0,25-0,27Bakar 84-130 40-49 0,31-0,34Bronza 105-115 40-42 0,32-0,35Mjed (mesing) 90-120 35-37 0,32-0,42Aluminij i legure 70-71 26-27 0,32-0,36a-eliezo 211,4 81,6 0,293a-titan 115,7 43,8 0,321Niobil 104,9 37,5 0,397Tantal 185,7 69,2 0,342Nikal 200 76 0,312Volfram 362 135 0,170Berilii 309 147 0,050Magnezij 45 17 0,291Kalaj (kositar) 17 8 0,450Kadmii 50 19 0,300Srebro 83 30,3 0,367Zlato 79 27 0,440Sivi liv 100 50 0,260Olovo 17 7 0,42Stakla 56 22 0,25Beton 15-40 - 0,08-0,18Guma 0,01 - 0,47 Vrijednosti za E i G date su u Gpa zbog praktinosti (tako rade obino graevinari manje nula!); lGPa=l 000 Mpa=l 000 N/mm2 Eksperimentalna ispitvanja su dokazala da postoji proporcionalnost izmeu uzdune i poprene deformacije:E , q , 00/,/ d L d dL L L d , Ovi izrazi predstavljaju Hookeov zakon za jednoosno stanje naprezanja. Kakosuiquvijeksuprotnogpredznaka, zaizotropnematerijale vrijedi dasePoassonovkoeficijent kree u granicama 0 0,5.Za veinumetalai leguraupodrujuelastinihdeformacijapriblinoje =0,3, a kod metala koji pri plastinoj deformaciji ne mijenjaju volumen =0,5. U tabeli 2.2. date su vrijednosti za (E, G)1 kao () za tehniki vane metalne materijale, kao i za stakla, beton i gumu. Volumenski modul elastinosti ili modul kompresibilnosti K, je etvrta konstanta elastinosti:

3(1 2 )EK, 3 23 26 26 2KK G GK K GG _ , + _+ ,Dokazanojedavolumenskadeformacijakodlinearnoelastinih materijala proporcionalna jednakom pritisku u svim pravcima:( )3; ; ; 1 2v v x y z x y z vpp K pE + + Iznavedenih jednainaslijedida Poissonov koeficijentodreuje relativnu sposobnost tijela damijenja svoj volumen. Za K>>G,0, 5 ,a kada0KG onda 1 , to daje granice za : -1 < 10;dop doputeno naprezanje;dop doputeno tangencijalno naprezanje;Reu granica uvijanja;Rmu uvojna vrstoa;Rmo smina vrstoa.Vrijednosti koeficijenta sigurnosti za elike kod nekih evropskih drava iznose:- Njemaka i Engleska, duktilni materijali=1,5- Francuska, krti materijali=3,0- Engleska, krti materijali=2,35- vicarska (kuglasti spremnici, Rm)=2,7 esto se za doputena naprezanja koriste i slijedee korelacije: ,2 33 4dop eHili R _

, 1 12 3dop mili R _ ,Vidljivo je da iz ovih, podataka slijedi da doputena naprezanja moraju biti manja od konvencionalnognapona teenja (Rp0,01), tj. u podruju elastine deformacije.k.) Stepen iskoritenja zatezne vrstoe Stepeniskoritenjazateznevrstoese odreuje preko konvencionalnog napon teenja RpO,2 ili gornjeg napona teenja i zatezne vrstoe Rm ,a koristi se esto kao dopunska mjera zatite konstrukcionih dijelova od loma.( )0,2 eH pmmR iliRR Njegovevrijednosti uglavnomzaviseodstanjaisporukematerijala. Obino se uzima da su slijedee granice za m :- liveno stanje 0,4 do 0,5- vrue valjano 0,5 do 0,6- termiki obraeno 0,7 do 0,9. Kod poboljanih elika obini se uzima optimalna kombinacija, tj. ide se na to vii stepen iskoritenja zatezne vrstoe (npr. =0,9) i na garanciju minimalne potrebne ilavosti materijala kroz propisanu vrijednost izduenja (npr. A5 15%);l .Svojstva deformabilnostiVeoma znaajne karakteristike deformabilnosti materijala pri ispitivanju zatezanjem epruveta mogu se odreditii slijedea svojstva: ukupno izduenje (A5 ili A10, odnosno A11,3) i ukupno suenje (Z5 ili ZlO. Podvrgavanjem epruvete mjerne duine Lo dejstvu zatezne sile,epruveta e se izduiti na novu duinu Ltpa e razlika izmeu rastojanja mjernih taaka u bilo kom trenutku ispitivanja i prvobitne mjeme duine L=Lt-Lo predstavljati prirataj duine i trenutno izduenje.Trenutno izduenje svedeno na prvobitnu mjemu duinu, predstavlja jedinino izduenje 00 0tL L LL L Izduenje pri prekidu je razlika izmeu mjerne duine prekinute epruvete Lu i prvobitne mjeme duine Lo svedeno na prvobitnu mjernu duinu i zove se izduenje, a izraava se u procentima. Vrijednosti izduenja ovise od poloaja prekida epruvete.00100, %uL LAL Prekidkoji je nastao na sredini epruvete daje najpouzdanije vrijednosti. Automatskimmjerenjem izduenja nisu potrebne mjerne take na epruvetii izmjereno izduenje je ukupno izduenje, te se za odreivanje procentualnog izduenja oduzima elastino izduenje, osim ako i to nije odreeno automatski. Razlika izmeu prvobitne povrine poprenog presjeka So i povrine poprenog presjeka u bilo kom trenutku ispitivanja Sk svedena na prvobitnu povrinu poprenog presjeka prestavlja procentualno suenje povrine poprenogpresjekaepruveteje.Procentualnosuenjepovrinepresjekapri prekidu izraunava se prema izrazu:00100%uS SZS gdje je; So prvobitna veliina poprenog presjeka dok je, Su povrina najmanjegpoprenogpresjekanamjestuprekida. Zaepruvetekrunog poprenog presjeka mjeri se prenik na najuem dijelu paralelne duine (Lo) u dva, meusobno normalna pravca. Iz aritmetike srednje vrijednosti izmjerenih prenika izraunava se najmanja povrina poprenog presjeka epruvete poslije prekida (Su),Tani opisi odreivanja izduenja mogu se nai u standardu (ISO 6892, BAS EN 10002-l/01. Ispitivanja zatezanjem vre se po pravilu na sobnoj temperaturi, pod emu jeraspontemperaturaizmeu 10 i 35 C. Ukoliko se trae kontrolisani uslovi ispitivanja, npr. za ispitivanja relaksacijom ili udarne radnje loma, onda se prvenstveno misli na temperaturu od 23t 5 C. Izgled pokidanih epruveta od duktilnog elika (a) i od krtog elika (b) dat je na slici 2.16. Slika 2.16. Pokidane epruvete sa glavama, sa navojima izraene od ; a) duktilnog elika , b)- krtog elikam.)Teoretska i stvarna vrstoa Pod teoretska vrstoa materijala podrazumijeva se vrstou atomskih veza tj. meumolekularnih veza, odnosno vrstou idealnog materijala bez greaka kristalne reetke, kao tosudislokacije, greke slaganja itd. Otkrivanjem elektronskog mikroskopa dokazano je prisustvo dislokacija u materijalima.Teoretska smicajna vrstoa razdvajanja dvaju susjednih atomskih ravni metala moe se priblino izraziti prema jednaini:r2teorG bd ,gdje je:b Burgersov vector2, d razmak atomskih ravni, G modul smicanja.2Usvojanjem da je b = d, tadagornja jednainadobija oblik:r2teorG, odnosno za eljezorteorFe =81000129002 3,14 [Mpa].Zatezna vrstoa ug1jinog vrue valjanog elika s 0,2 %C iznosi cca 410 [Mpa], aodgovarajuasmicajnacca310[Mpa]. Odavdeslijedi daje teoretska smicajna vrstoa vea od realne za ovaj elik priblino:1290041, 6310puta Tanije teoretske procjene uzimaju za metalne monokristale zavisnost naprezanja od rastojanja atoma izraenu preko periodine funkcije, odnosno:teor.30 rG , za kristale eljeza slijedi da je [ ] MParteor27003081000 , a za kristale aluminija ; [ ] MParteor9003027000 Razliitimnainima ispitivanja se moraju ispitivati realni materijali.Realne materijale je nemogue obuhvatiti proraunom, jer imaju mnogo nepravilnosti, te se zato njihova mehanika svojstva moraju utvrivati pokusima.n. Odreivanje sposobnosti deformacije Deformirane epruveteispitivanjemmogu se prikazati kao na slikama 2.17. i 2.18. Odreivanje izduenja l;Izduenjepredstavljarazlikuizmeumjerneduineepruveteposlijelomai njene poetne mjerne duine.I odreuje se prema sledeem obrascu: Slika 2.17. Deformacije na epruvetamaa) Poetna duina epruvete l0b) Duina epruvete poslije kidanja lkSlika 2.18.Mjerenje epruveteOdreivanje relativnog izduenja A;Relativnoizduenjepredstavljakolinikizmeuizduenjaepruvetei njene poetne mjerne duine izraen u procentima ,a vidi se na slici 2.19. A11,3 za duge epruvete A5,65 za kratke epruveteRelativno izduenje za duge epruvete rauna se prema sledeem obrascu:Slika 2.19. Korekcija duine epruveteIspisati tampanim slovima dijagram - koteOdreivanje suenja (kontrakcije) Z;Suenje predstavlja procentualno smanjenje povrine preseka epruvete na mestu prekida: Z11,3 za duge epruvete Z5,65 za kratke epruvetePri emuje ; -poetna povrina poprenog presjeka epruvete, - povrina poprenog presjeka epruvete na mjestu prekida -srednji prenik epruvete na mjestu prekida . Slika 2.20. Prikaz prenika epruvete i njegovo mjerenje2.2.6.Ispitvanje pritiskom Postupak koji je po nainu izvoenja slian postupku ispitivanja zatezanjem je ispitivanje pritiskom, jer sila djeluje takoer aksijalno, samo usuprotnomsmjeru.Analognepojavepri zatezanjujavljajusei kod pritiska kao to su deformacije tj : izduenjuodgovara skraenje, a suenju proirenje. Epruvete su oblika valjka s promjerom do=l0 do 30 mm i poetnom visinom ho=l do 3do za metalne materijale ili oblika kocke za graevinske materijale (npr. Za beton).Tabela 2.3. Vrijednosti napona teenja , zatezne vrstoe i izduenja na temperaturama do 200 CMetal/Legura Napon teenja Re[N/mm2]Zatezna vrstoa,Rm[N/mm2]Izduenje, A5,65 [%]AlminijumLeguer aluminijumaBakarLegure bakraLivena gvoaeliciMagnezijumLegure magnezijumaNikalLegure niklaTitanLegure titana3535-5507076-110040-200205-172590-105130-30558105-1200105-1200344-1380550-6909090-600220140-1310185-285415-1750160-195240-380320345-1450345-1450415-1450620-760454-45453-653-602-653-155-21305-605-607-250NemetaliKeramikaStakloStaklena vlaknaGrafitna vlaknaTermoplastikaTermoreaktivi 140-2601403500-45002100-25007-8035-17000005-10000 Epruvete su oblika valjka s promjerom do=l0 do 30 mm i poetnom visinom ho=l do 3do za metalne materijale ili oblika kocke za graevinske materijale (npr. Za beton).Kod alata dodirne (nalijegajue) povrine epruveta moraju biti paralelne i finoobraene. Obinogornjaploaimaloptasti zglobzbogjednakog prenoenja pritiska.Odreivanje svojstava otpornosti pri ispitivanju pritiskom vri se iskljuivo na krtim materijalima, koji se lome ili pucaju ( npr. Sivi liv, legure itd ). Izgled epruvete od sivog liva za ispitivanje pritiskom nakon eksperimenta i dijagrampritisno naprezanje jedinino skraenje za dva metalna materijala, prikazan je na slici 2.21.,Slika 2.21. Epruveta od sivog liva a.) za ispitivanje pritiskom nakon eksperimenta i(b) dijagram naprezanje skraenje pri pritisku(b) Ispisati tampanim slovima dijagramIspitivanja pritiskom ima svoje specifinosti, a one su:Nakon prijelaza iz elastine u plastinu deformaciju, krti materijali pucaju brzo time se odreuje pritisna vrstoa Rmt,Kodilavihmetalnihmaterijalakoji senekidajupri sabijanjuepruvetase sabija na polovinu ili treinu poetne visine, nakon ega se poslije vizuelnog pregleda utvruje da li deformabilnost zadovoljava ili ne zadovoljava. Kod ilavih metalnih materijala takvo ispitivanjeu stvari je tehnoloko.U sluaju potrebe od svojstava otpornosti mogu se odreivati: granice pritiska Ret, konvencionalna granica pritiska Ret0,2, tehnika granica elastinosti pritiska Rpt0,01 i sl.3od odnosa poetnih dimenzija epruvete ho/do zavisi mnogo otpornost materijala sabijanju i deformacija utoku ispitivanja i zatose mogu uporeivati samo rezultati ispitivanja dobijeni s istim poetnim dimenzijama epruveta (slika 2.22. a). Razliiti tipovi pucanja epruvete pri pritisku dati su na slici 2.22. b.Kod ispitivanjapritiskom na rezultate posebno mnogo utjee i trenje koje se javlja na elima epruvete. Ono prouzrokuje ispupenje epruveta na platu. Siletrenjanaelimazadravajuslojeveuzela, teseepruvetenajvie proiruju u srednjem visinskom pojasu.Prije ispitivanja epruvete, utjecaj trenja se smanjuje podmazivanjem ela epruvete ili poveanjem poetne visine epruvete ili upotrebomkoninih ploha na elima epruvete s nagibom koji odgovara uglu trenja (kod elika oko3 Prema literaturi Ret se naziva i granica teenja (rT ) a Ret0,2 granica 0,2%. Prema standardu BAS EN 24506/01 koji se odnosi na ispitivanje pritisne vrstoe za tvrde materijale, oznaka Ret0,2 ima simbol RC0,2 i predstavlja 0,2 napon teenja, pritisna vrstoa Rmt prema istom standardu ima oznaku Rcm i oznaava pritisnu vrstou nakon 1oma.Prema EN 1561/97 koji se odnosi na ispitivanje sivog liva sve oznake za pritisnu i savojnu vrstou u osnovi imaju raniji simbolumjesto R (naprezanje).Slika 2.22. Dijagram F- L (a) za razliite vrijednosti odnosa ho/do (a) i (b) razliiti tipovi pucanja epruveta pri pritisku Epruveta 1-je tip pucanja koji se dogaa po smjerovima dvaju suprotnih kupa, odlika je ilavog metala, tip 2-K po dijagonali epruvete, odlika je krtog metala, dok je tip 3-KP u vie lomova po visini epruvete, odlika je podmazanog krtog metala. Kod ispitivanju pritiskom iz dijagrama slika 2.22.za niskougljenini elik vidi se da krivulja u poetnom dijelu ima pravolinijski tok kao i kod ispitivanjazatezanjem gotovodo granice pritiska(ili granicegnjeenja) Retili konvencionalne granice pritiska Ret0,2, kojeseizraunavajupo jednainama:0etetFRS

0,20,20etetFRSOtpornost ilavih materijala, se definie na lom s ovim veliinama kod ispitivanja pritiskom, jer se pritisna vrstoa moe odrediti samo kod krtih materijala:0mtmtFRSPrecizni ekstenzometri trebaju za odreivanje konvencionalne granice pritiskaRet0,2ili tehnikegraniceelastinosti pritiskaRpt0,01,kaoi kod ispitivanja zatezanjem ili kompjuterizovane maine.Prilikom nastavljanja pritiskivanja, raste naprezanje uz jednovremenu znatnu deformaciju (spljotavanje) epruvetebez pucanja. Pri tomeposlijejednogpregiba krivulja sepenjestrmosve dok se ne dostigne maksimalno optereenje maina, jerrastei otpornost deformaciji. Epruvetasejakodeformiei mogu nastati radijalne pukotine uslijed tangencijalnih naprezanja (tehnoloko ispitivanje). Iz zavrnog toka dijagrama sabijanja niskougljeninog elika vidi se da su stvarna naprezanja manja od konvencionalnih, jer je povrina presjeka epruvete poslije ispitivanja znatno vea od poetne povrine. Svojstvo deformabilnosti pri ispitivanju pritiskomsu skraenjet, odnosno konano skraenje i konano proirenje epruvete:00uth hhPritisnavrstoazatipinikrti materijal sivilivznatno jeveaod njegove zatezne vrstoe zbog koncentracije naprezanja na krajevima grafitnih lamela.00100%utS SZS U tabeli 2.4.a. dati su podaci o vrijednostima osobina za nekoliko vrsta sivog liva.Tabela 2.4.a Vrijednosti mehanikih svojstava za sivi ljev-livOznaka vrste livova Vrijednostimehanikih osobinapoJUS C.J2.020poDIN 1691Rmmin. [Mpa]Rmsmin. [Mpa]RmtE 103HBSpreporukaSL 10 GG-10 100 250 550 75-100 100-150SL 20 GG-20 200 360 720 90-115 170-220SL25 GG-25 250 420 850 105-120 80-240SL 30 GG-30 300 480 1000 110-140 200-260SL 40 GG-40 400 600 1300 125-155 230-300gdje je: Rm zatezna vrstoa,Rms-vrstoa na savijanje, Rmt pritisna vrstoa iE 103 modul elastinosti, svekarakteristike su u [Mpa]; HBS-Brinell-ova tvrdoa (ispitivanje elinom kuglicom).4 (vie o Brinellovoj metodi ispitivanja u nastavku teksta).Uobiajene korelacijske formule za sivi liv su (BAS ISO 185/00):Rmt = 3 do 6RmRp0,2 = 0,8 do 0,9 RmHBS = RH (100+0,438Rm) za Rm 196 MpaHBS = RH (44+0,724Rm) za Rm < 196 Mpagdje je: RH relativna tvrdoa (0,8 do 1 ,2}5.Standard za ispitivanje pritiskom ili pritiskivanjem (metode i postupak) preuzet je u BiH od EN normi samo za sinterovane materijale osim tvrdih metala (BAS EN 24506/01), te je esto u upotrebi DIN 50106/78.2.2.6.1 Maine za ispitivanje Prese ili univerzalne maine Postrojenja koja slue za ispitvanje materijala na pritisak odnosno sabijanje isti su kao i oni za ispitivanja na zatezanje. S tom razlikom da se u ovom sluaju izvrni elementi maine kreu jedan prema drugom kako bi se ostvario efekat pritiskivanja,to je kod istezanja obrnuti sluaj kao na slikama 2.23. i 2.24.4 Zatezna vrstoa M, za pritisnu vrstou pM, te za savojnu vrstou za sivi 1iv SM ovo su ranije oznake prema IUS C.A4.014.Oznake Rms, Rmt uzete su prema literaturi , a preuzeti standardi su BAS ISO 3325/AMD1 za ispitivanje savojne 1omne vrstoe za sinterovane meta1e bez tvrdih metala a pritisne vrstoe samo za tvrde metale BAS EN 24506/01.5 U standardu BAS ISO 185/00 date su jednaine za izraunavanje RH. ovisno od Rm i RH (od 0,8 do 1,2) u istom standardu date su vrijednosti za Brinellovu tvrdou.Slika 2.23 Ureaji za ispitivanje pritiskomSlika 2.24. Princip ispitivanja i pritisne ploe2.2.6.2.Razliiti oblici loma epruvetaLom epruveta nastupa uglavnom samo kod krutih materijala, i to pod uslovom da su dovoljno velika smiua naprezanja preko cijelog presjeka epruvete, najee pod uglom od 45. Na slici 2.25. prikazuje se lom i vrste epruveta za razliite namjene kod ispitivanja na pritisak:Lom kod epruveta izraenih od ; a)rastezljivog materijala, b)slabo rastezljivog materijala i c)drobljenje, kod krtih materijalaEpruvete za odreivanje pritisne vrstoeEpruvete za odreivanje tehnike granice velikog skraenja i granice elastinostiEpruvete za specijalna ispitivanjaSlika2.25. Razliiti oblici loma epruveta i epruvete za razliite namjene Nacrtati bolje slike namjene Pukotine koje nastaju kod rastezljivih materijala nastaju na rubovima i rijetkodolazi doloma. Znaajnojepomenuti dapresjekmoerasti skoro neogranieno s odgovarajuimrastomsile. Prekidna vrstoa se moe definirati kao naprezanja kod kojeg je vidljiva prva pukotina u uzorku, iako smanjenje sile nije uoljivo.2.2.7.Ispitivanje savijanjemOvo ispitivanje se upotrebljava za odreivanje vrstoe na savijanje i sposobnosti deformacije materijala niske rastezljivosti. Ovaj postupak ispitivanje materijala na savijanje mogue je izvesti na univerzalnim kidalicama [pri sobnoj temperaturi (20 0C)] i od velike je znaajnosti iz razloga to je veliki dio mainskih elemenata izloen ovim naprezanjima ili sloenim naprezanjima u kojima prevladava savijanje. Epruvete mogu imati pravougli, kvadratni ili kruni popreni presjek, a pored ovih ispituju se i razni profili. Debljina epruvete h nije vea od 30 mm. irina pravokutnih epruveta w iznosi od 25 do 50 mm. Preporuuje se duljina epruvete l =5a +150mm. Promjer valjka se odreuje zavisnood materijala koji se ispituje, a propisan je standardima.Test na savijanjen najee se provodi optereivanjem u tri take (slika 2.26.), priemusiladjelujenapolovinirasponaizmeuoslonacaepruvete.Krti materijali se lome pri relativno malim uglovima savijanja, a pored sile se mjeri i deformacija preko veliine ugiba.Slika 2.26. Test savijanja (fali kota- bokocrtna)elici, koji su ilavi materijali obino se ne lome pri savijanju, kod njih se obinoodreujenaprezanjeprikojemnastajutrajnedeformacije. Ispitivanje savijanjem ilavih metalnih materijala, provodi se znatno ee kaotehnolokoispitivanje,radiutvrivanjanjegovesposobnosti deformisanja,aocjenjujeseopisnonatemeljupropisanoguglasavijanja (obino 180 za obine konstrukcione elike, 140 za zavarene spojeve i sl).Provjeriti ugloveNaslici2.27.datajeshemaispitivanjasavijanjem(a)iizgleddijagrama moment savijanja ugib za ilave materijale (b).Slika 2.27. Shema ispitivanja savijanjem (a) i dijagram savijanja, Ms-ugib (b)crtee ispisati tampanim slovimaRanija oznaka za zateznu vrstou prema IUS C.A4.014. M, za pritisnu vrstoupM,tezasavojnuvrstouzasivi1ivSM.OznakeRms,Rmtpreuzete suizstandardaBASISO3325/AMD1 zaispitivanjesavojne1omnevrstoe zasinterovanemeta1ebeztvrdihmetalaapritisnevrstoesamozatvrde metale BAS EN 24506/01. Epruvete za ispitivanje savijanjem iz sivog liva se izrauju s razliitim promjerima(13, 20, 30ili 45mm)izuzorakaizlivenihodvojenood odlivaka zavisno o mjerodavnoj debljini zida (JUS C.A4.012 i). Raspon izmeu oslonaca iznosi Ls=20 d, tako da duina epruvete iznosi Ls+( 40 do 50) mm. Dimenzije dijelova ureaja za ispitivanje savijanjem zavise od prenika epruvete i propisane su u navedenomstandardu. Ispitivane epruvete su u neobraenom stanju, a odreuju se:- vrstoa na savijanje, Rms- ugib pri prijelomu, fu. Mm- krutost, KE i- faktor savijanja, Ks vrstoa na savijanje (naprezanje na savijanje) izraunava se kao omjer maksimalnog momenta savijanja Ms, utvrenog pri lomu epruvete, i otpornog momenta presjeka W:

Rms , dok je SMSMW

4ms ssF LMMS Maksimalni moment savijanja [Nm, Nmm]Napon na savijanje (vrstoa savijanja) [Mpa]WOtporni moment savijanja(zavisi odpoprenogpresjekaepruvete) [mm3]Ako je epruveta, krunog poprenog presjeka vrijedi da je otporni moment:

[ ]3332mmdWpa je vrstoa savijanja: 100083ms ms msMSF cdL F

; gdje je:381000sLcd konstanta zavisna od prenika epruveteNajvei ugib pri ispitivanjuizraen u [mm] predstavljen je kao fu. On se mjeri sejednostavnimkomparatorskimili slinimureajemoslonjenimna epruvetu tokomispitivanja. Ispitivanje materijala savijanjem,(kod ilavih materijala) koji se ne lome, odreuje se konvencionalna (ili tehnika), granica savijanja Res0,2na temelju uslovno usvojene trajne deformacije od0,2%.Dopunski pokazatelj pri savijanju je krutost KE: [ ] MPadfKuMSE30 Dopunski pokazatelj svojstava materijala pri savijanju je faktor savijanja: MMSSKVrijednost faktora savijanja, za sivi liv (SL) , KS=2 . Kao mjera deformacije pri savijanjumoeseizraunati i savitljivost (jedinini ugib) poredugiba prema slici 2.27.:[ ] % 100SuSLfy Izgled tri temeljna tipa dijagrama moment savijanja ugib dat je na slici 2.28..MSSlika 2.28. Dijagrami momenata savijanja kod pojave ugibaa) ilavi materijali, b) Krti materijali c) Materijali sa mjeovitim prijelomomIspisati tampanim slovima dijagram Kod ispitivanja materijala savijanjem gornji slojevi epruvete su optereeni na pritisak, a donji na zatezanje. Unutar podruja elastine deformacije, je linearnapromjenanaprezanja popresjeku,anijelinearna iznad granice elastinosti materijala. Ako materijal nema ista svojstva naprezanje-deformacija za zatezanje i pritisak, onda se neutralna os mora premjestiti kakruoj strani epruvetedabi seuspostavilaravnotearezultantesila zatezanja i pritiska. Teoretski gledano pri savijanju mogu nastati nejednolika naprezanja od jednoosnog zatezanja do jednoosnog pritiska, o emutrebavoditi raunajer sumainski dijelovi estooptereeni na savijanje. Savijanje spada u grupu obrade metala plastinom deformacijompri kojoj se vri lokalna deformacija i putemkoje se oblikuju razliiti profili. U ovom procesu deformacija se vri uglavnom u tzv. Zonisavijanja,gdje estice metala mijenjaju meusobna rastojanja, mada ponekad zona savijanja moe obuhvatiti cijeli obradak, kao to je sluaj kod krunog savijanja. Primjena savijanja je veoma iroka, bilo da seputemovemetodeobrade dobijadefinitivnioblikobradka, ilidase savijanje koristi u kombinaciji sa nekim drugim operacijama, to je ei sluaj. Tehnoloka metoda obrade deformisanjem se razlikuje od ostalih i potometosemoekoristiti uvelikoserijskoj i masovnoj proizvodnji dijelova, ali i umaloserijskoj, paaki pojedinanoj proizvodnji, zbog relativno jednostavnih alata, a ponekad specijalni alati nisu uopte potrebni (savijanje valjcima), odnosno mogu se koristiti univerzalni alati (profilno savijanje limova) i sl..Naponsko deformacioni odnosi pri savijanju znaajno se mogu ukratko sagledati objanjavanjemdeformacija na mjestu savijanja i promjena poloaja neutralne ose, kao poloajaneutralne linije. Kod savijanja unutranja povrina metala postaje udubljena, a spoljanja ispupena. Usljed velike deformacije, slojevi metala na ispupenoj strani lima su zategnuti, a na udubljenoj sabijeni.Slojevi metala sa naponima na istezanja i na pritisak razdvojeni su linijom u kojoj su normalni naponi jednaki nuli i koja se naziva neutralnom linijom.Slika 2.29. Duina neutralne linije Ispisati tampanim slovima dijagramDuinaneutralnelinijepremaslici 2.29.jednakajepolaznojduini polufabrikata a njen radijus n nalazi se po formuli:( )st st nK K s 5 , 0 r + gdje je:r radijus savijanja,s debljina lima na poetku oblikovanja,ssK1st- bezdimenzioni koeficijent stanjenja.Slika2. 30. Deformacija na mjestu savijanja i promjena poloaja neutralne ose Ispisati tampanim slovima dijagram Na spoljnoj strani nastaju izduenja vlakana i smanjenje irine b na b1 dok su sabijanja na unutranjoj strani uslovila poveanje irine bna b2. Neutralna osa je pomjerena iz srednjeg poloaja prema unutranjosti to se vidi iz deformacija na mjestu savijanja i promjena poloaja neutralne ose prema slici slici 2.30.Poluprenik savijanja ; r Rn Gdje je onznatno povean. Meutim, vlakno koje nije pretrpjelo deformaciju ne poklapa se sa neutralnimnaponskimvlaknom. Poluprenik krivine neutralnogvlaknadeformacijeseoznaavasad. Ovaveliinajevanaza odreivanje duine elementa.2.2.8.Ispitivanje uvijanjem Postupak ispitivanja uvijanjem vri se radi odreivanja vrstoe uvijanja i nemavelikuprimjenu. Ovoispitivanjejevanozamaterijalekoji se koristezaizradumainskihdijelovaizloenihuvojnim(ili torzionim) optereenjima, kao to su vratila, cijevi i drugi elementi za prenos krunih sila i slino. Znatno veu primjenu ima kao tehnoloko ispitivanje za icu i sline konstrukcione elemente.max Slika 2. 31. Shema ispitivanja uvijanjema.)Naprezanje epruvete, b) Deformacije pri uvijanju, c) Dijagrami uvijanja (upisati tampana slova na slici ) Bitnakarakteristikazaispitivanjeuvijanjemjetotoepruvetatokom ispitivanjazadravapoetni popreni presjek, tejeolakanopraenje promjene deformacije. Usljed dejstva sprega sila, ovdje ne nastajelokalizacijadeformacijeepruvete, asvaki popreni presjekpomjerenjeza drugi presjek za kut zakreta slika 2.31.b. Kod ispitivanja uvijanjem okrugle epruvete jedan kraj je uvren u eljust maina,a nadrugi djeluje spreg silaslika 2.31.a., koji stvara moment uvijanja. Naprezanje uvijanja se prenosi jednako po duini epruvete, a nejednoliko po njenompresjeku. Najvee tangencijalno naprezanje je na povrini epruvete, gdje djeluje moment uvijanja, i ono se jednakoumanjuje do nule prema sredinjoj osi epruvete (slika2.31.a dijagram).Tangencijalno naprezanje kod uvijanja jednako je:

uupMW

, gdje je: Mu moment uvijanja, [J] ili [Nmm], a Wp polarni otporni moment, [mm3]. Za kruini presjek je :316pdW Odgovarajue naprezanje uvijanja se izraunava po : 316uuMd Deformacija povrinskog vlakna okrugle epruvete AB (slika 2.31.b.) dobijahelikoidalni oblik s malimuglom zakretaizmeu dvije promatrane ravni razmaku L. U oblasti elastinih deformacija se ugao zakreta , izraen u stepenima, izraunava po:

2/ 2L Ld d ;a tangencijalno naprezanje jeproporcionalno deformaciji preko modula smicanja G: , uG 432 uM Lgdje je Gd

Modul smicanja G i modul elastinosti E ne zavise od hemijskog sastava legurai stanjatermikeobrade, apovezani supoznatomkorelacijom preko Poissonova faktora: ( )2 1EG+ Dijagrampri ispitivanju uvijanjem(slika2.31.c.)pokazuje tri karakteristine take i to:1. granicu proporcionalnosti Reup =316eupMd , 2. konvencionalnu granicu uvijanja Reu0,4=0,4316euMd , 3. uvojnu vrstou.6Rmu =316uMd . Konvencionalnaili tehnikagranicauvijanjaseodreujepri trajno deformaciji od 0,4% prema opisanom principu kod ispitivanja zatezanjem, koja je kod uvijanja dva puta vea, jer su deformacije znatno manje. Maine za ispitivanje uvijanjem jednostavne su izvedbe konstruiu se s vertikalnom ili horizontalnom izvedbom, a to su zapravo maine sa dvije eljusti u koje se postavlja epruveta eljenog materijala koje se okreu u suprotnim smjerovima. Na(slici 2.32.)dat jeizgledokrugleepruvetepromjera10mmsa duinom(L=10 d) poslije ispitivanja iz jednog niskolegiranog elika za poboljavanje.Slika 2.32. Epruveta poslije ispitivanja uvijanjem2.2.9.Ispitivanje smicanjemOdreivanje smine vrstoe materijala, koji su u upotrebi,a izloeni su smiuimnaprezanjima(vijci,matice,prosijecanjelimovaitd.), vri se metodom(postupkom)sminog ispitivanja.Sminonaprezanjesejavljakao rezultatistovremenogdjelovanjadvajusuprotnihsila(zatezanjaipritiska)na malomrazmaku.Po standardu DIN 50141,vri se ispitivanje na viljukastom ureajuna kojemseuahuru epruvetapostavljahorizontalno,anakojuse djelujenoem.Ureajsesastojiizalatazasjeenje(no)podvapresjekai ahuraslika2.33.csatomanjimzazorom.Zaispitivanjesekoriste univerzalne kidalice, a samo smicanje epruvete (promjera obino 5 mm) vri se pomou zatezanja ili pritiska.Na slici 2.33. data je shema ispitivanja smicanjem (ili odrezom).Smina vrstoa se odreuje po jednadbi za sluajeve sa slike 2.33.:a) momooFRS, Mpa ; odreivanje smine vrstoe za jedan presjek 6Rmu - oznaka za uvojnu vrstou b) 2momooFRS, Mpa ; odreivanje smine vrstoe za dva presjekagdje je:Fmo maksimalna smicajna sila, NSo povrina poprenog presjeka, mm2Izmeu smine, i zatezne vrstoe postoje uzajamne veze, pa moemo napisati da je :a) za meki elik Rmo=(0,75 do 0,8) . Rmb) za sivi liv Rmo=(1,O do 1,1) . RmKodstandardnogispitivanja smicanjem(podva presjeka) vide na povrinama prijeloma tragovi deformacija od savijanja i smicanja kod ilavih materijala, dok se kod krtih ne vide.Kodispitivanjasmicanjemnemoeseostvariti isti smikili odrez zbog pojave momenta savijanja, koji prouzrokuje naprezanja vea od vrijednosti vrstoe materijala.Osim toga na rezultate ispitivanja utiu i dimenzije epruveta. Zbog toga smina vrstoa ima znaaj uglavnom, kod komparacije svojstavamaterijala.Slika 2.33. Shema ispitivanja smicanjem a) smicanje po jednom presjeku, b) smicanje po dva presjeka,c) ureaj s epruvetom za ispitivanje smicanjem putem zatezanja Ispisati tampanim slovima dijagramKod limova se umjesto ispitivanja smicanjem vri ispitivanje probijanjem, a mogu se uporeivati samo rezultati dobijeni na istom ureaju. Probojna vrstoa je jednaka:

momoFRdS , Mpa gdje su: d promjer iga za probijanje rupa, mm iS debljina lima, mm.3.Statika dugotrajna ispitivanja Vrijeme i temperatura ispitivanja su vrlo vani parametri kod statikih dugotrajnih ispitivanja materijala. Tokom ispitivanja su konstantni naprezanje i temperatura, a vremenske baze iznose obino: 45, 120, 1 000, 10 000, 25 000 30 000 ili 100 000 sati. U ovu grupu ispitivanja spadaju:- ispitivanje puzanjem i- ispitivanje relaksacijom.3.1.Ispitivanje puzanjem Puzanje predstavlja postepenu i sporu deformacija materijala, koja nastaje uslijed dugotrajnog djelovanja konstantnog statikog optereenja pri povienoj temperaturi. Naprezanja koja dovode do ove pojave obino su neto manja od naponateenjamaterijala, atemperaturepuzanjasuoko40%temperature topljenja, te ona iznosi; Tp > 0,40Tt , gdje je:Tt temperatura topljenja u [K].Temperatura puzanja kod metala praktino je ravna temperaturi rekristalizacije. Iznavedenogslijedi daelici puunatemperaturama viim od +450 C, legure bakra na temperaturama viim od +270 C, a polimerni materijali ve na sobnim temperaturama. Odluujue za ocjenu ponaanja, proraun dimenzija i za njegov izbor za datu namjenu u uslovima eksploatacije je upravo puzanje materijala. Puzanja s doputenim trajnim deformacijama obino od 0,1; 0,2; 0,5 ili 1 % i relaksacije, odnosno opadanja naprezanja, s vremenom su karakteristine za idealizirano visokoelastino vrsto tijelo. Zato su navedenagraninaizduenjaglavni kriterij utokutrajanjamainskog dijela pri radu na povienim temperaturama. Kada se dostigne doputena granina deformacija, mora se mainski dio zamijeniti novim.Iz nabrojanih svojstava moe se konstatovati da je puzanje vrlo kompleksna pojava koja ukljuuje: vrijeme, temperaturu, naprezanje i deformaciju, te se njenom poznavanju i odreivanju potrebnih parametara mora posvetiti posebna panja.3.1.1. Karakteristike dijagrama puzanjaZa ispitivanje puzanjemse koriste najee serija dugih proporcionalnih okruglih epruveta s navojnim glavama prenika 10 [mm] i s prstenastim zavrecimamjerneduineradi mjerenjatrajnedeformacijepostignute poslije odreenog vremena pri konstantnim uslovima, slika 3.1.Slika 3.1. Oblik i dimenzije epruvete za ispitivanje puzanjem na puzalicama firme Amsler Ispisati tampanim slovima dijagramematski izgled ureaja za ispitivanje puzanjem dat je na slici 3.2.a.)b.)Slika 3.2. a.) Opti izgled ureaja za ispitivanje puzanjem i b.) epruvete za ispitivanje puzanjem Ispisati tampanim slovima slike- dijagram1. Elektrina mufolna pe (obino do 1000C),2. Mehanizam za optereenjima utezima,3. Ureaj za kontrolu temperature na gornjem, srednjem i donjem dijelu epruvete,4. Ekstenzometri postavljeni na prstenaste zavretke mjerne duine epruvete,5. Epruveta za ispitivanje puzanjem. Proces puzanja ogleda se da se epruvete prvo postepeno ugrijuna propisanu temperaturu ispitivanja u mufolnoj pei, koja se odrava konstantnom tokom cijelog ispitivanja pomou posebnog automatskog regulatora, a zatim se optereti na zatezanje s konstantim naprezanjem. Mjerenje trajne deformacije izvodi se povremeno shodno propisima. Za sve standarde propisani su razliiti prenici epruveta.Za svaku zadanu temperaturu ispitivanja koristi se obino 4 do 5 epruveta s razliitimoptereenjimai zasvakuodnjihcrtasekontinuiranodijagram puzanja s koordinatama deformacija-vrijeme. Ispitivanje puzanjem sa naprezanjemna zatezanje (postupakispitivanja) provodi se popreuzetom standardu oznake BAS ISO 204/00. Postupak ispitivanja puzanjem su dugotrajna od nekoliko dana (100 sati = 4,2dana) dodesetak godina (100 000 sati = 11,4 godine), o emu se mora voditi rauna pri postavljanju uslova na svojstva materijala. Na slici 3.3.datje izgled tipinog dijagrama puzanja.Dijagram ili krivulju puzanja karakteriziraju tri perioda procesa puzanjaPoetnoili primarnopuzanjepredstavljaprvi periodpuzanja. Dijagram u ovom periodune poinje iz ishodita ve iz take 1, kod koje po. Oznaavaspontanudeformacijukoja nastajeutrenutkunanoenja optereenja. Od(take1-2)znatnijerastepuzanjesvedoksenepostigne konstantnabrzina(I-stadijpuzanja), ali brzinapuzanjaopada(take1'-2'). Deformacija je velika u poetku zbog nesreenosti kristalne reetke, a kasnije se smanjuje zbog ojaavanja materijala uslijed nagomilavanja dislokacija.Pravac(take2-3)jedrugi periodpuzanja,jestacionarnogkarakteraili jednakomjerno puzanje prema dijagram ,s priblino konstantnim gradijentom puzanja, tj.:.pV constt gdje je: Vp minimalna brzina puzanja (ili )..Slika 3. 3. Tipini dijagram puzanja ( t) faletake1,2,3, i ispisati tampanim slovima dijagramMetalTemperatura ;Legure aluminijumaLegure TitanaNiskougljenini elicielik za rad na povienim temperaturamaSuper legure na bazi nikla i kobaltaTeko topljivi metali (wolfram,molibden2003253755506501000-1550Tabela br. 2.4.b Priblina temperatura na kojoj nastaje puzenje nekih metala U ovom periodu primjetno je da vlada ravnotea izmeu ojaavanja zbognagomilavanja dislokacijai omekavanja zbogtermikogaktiviranja dislokacija (sniavanje njihove gustoe). II-stadij traje znatno due nego I- i III-stadij. Materijal je otporniji prema puzanju to je manji gradijent puzanja, tj. to je manji nagib pravca (Vp0).Nakon postizanja odreenog nivoa deformacija zapoinje trei period puzanja.Uovomperiodu rastu ubrzano i deformacije (nema vie linearnosti izmeuizduenjai vremena) i brzinapuzanjasvedoloma (take 3-4, odnosno 3'-4'). U ovom stadiju dolazi do pojave lokalnog suenja poprenog presjeka na buduemmjestu loma uslijed trajnih promjena u materijalu tokom vremena na povienoj temperaturi. On nema znaenja za praksu i treba ga izbjegavati kod realnih konstrukcija. Pri puzanju dolazi do interakcije procesa deformacionog ojaavanja i oporavljanja strukture, to ini odliku ponaanja materijala pri puzanju, a naviimtemperaturamadolazi doprocesarekristalizacijei slabljenja materijala zbog lakeg kretanja dislokacija.Samprocespuzanjazavisi kakoodstanjanaprezanja, takoi od temperature tokom ispitivanja ili upotrebe (slika 3.4.). Deformacija raste sa porastom naprezanja ali i temperatura se poveava, a smanjuje se uII-periodu (interval puzanja) u odnosu na prvi tj. Sporije raste i prije poinje III-period. Pri malim naprezanjima ili niskoj temperaturi mala je deformacijai vrlovelikaduinaII-periodapuzanja, aIII-periodsene pojavljuje.Slika 3. 4. Promjene dijagrama puzanja s variranjem temperature i naprezanjaSlova na dijagramu3.1.2. Parametri procesa puzanjaNa mainske dijelove, koji si izloeni dugotrajnom statikom optereenju pri povienim temperaturama proces puzanja ima veliko znaenje, kao to su npr. Turbinske lopatice, dijelovi parnih kotlova i nuklearnih reaktora, cijevnielementiparovodaitd. Za odreivanjeradnog vijeka parametara procesa poznavanje procesa puzanja izuzetno je znaajno, odnosno trajanja takvih dijelova u sloenim uslovima upotrebe. Porednavedenogzaprocespuzanja vrlosubitnidifuzioniprocesiu materijalu izazvani kako naprezanjemtako i temperaturom. Puzanje izaziva nastajanje velikog broja praznina u materijalu, koje tokom vremena okrupnjavaju u mikropukotine odnosno pukotine. U III-periodu puzanja znatno je naruena mikrostruktura materijala i deformabilnost, te dolazi do loma. Proces puzanja izazivaju razliiti oblici naprezanja: zatezno, pritisno, savojnoili uvojno, aparametri puzanjaodreujuse najee pomou jednoosnog zateznog naprezanja. Strogo se vodi rauna odoputenimpromjenama dimenzija, kod dimenzionisanja mainskih dijelova izloenih puzanju. Minimalnabrzinapuzanjaprestavljanajvaniji parametar procesa puzanja, tj. nagib u II-periodu puzanja (slika 3.3). Ukupna deformacija pri puzanju za jednoosno zatezno ili pritisno naprezanje, data je jednainom:uk = po + pgdje je : p plastina deformacija uslijed puzanjaDeformacija u poetku djelovanja optereenja jednaka je:po. = el + vl+ T gdje je:el -elastina deformacija materijala (/E)vl- trenutna deformacija uslijed zateznog konstantnog optereenjaT- prirast deformacije uslijed temperature (linearni koeficijent termike dilatacije,Ttemperaturna razlika).Brzina puzanja tokom vremena odreuje se izrazom:ukpdVdt odnosno , 0/ppdL LVdt t ; s obzirom da veliina deformacije po.Ne zavisi od vremena.Jedinice za brzinu puzanja su: [mm/mm/h] i [%/h]. Brzina puzanja kree seugranicama: 10-6do10-7[mm/mm/h] odnosno10-4do10-5[%/h]. Najee se govori o graninoj brzini puzanja 10-6 [mm/mm/h]. Odreivanjekarakteristikaotpornosti materijalajecilj ispitivanja puzanjem odnosno: odreivanje granice puzanja i statike izdrljivosti, a popotrebi i odgovarajuihkarakteristikadeformabilnosti izduenjai suenja. Zaodreivanjetihsvojstava treba ispitati nasvakoj zadatoj temperaturi etiri do pet epruveta pod razliitim naprezanjima i za svaku odnjihkonstruisati dijagrampuzanja-t. Izsvakogdijagrama(krive) puzanja treba odrediti nagib krive u II stadiju puzanja, tj. brzinu puzanja Vp. Analogno tome treba izvriti i ispitivanja puzanjem za promjenljiva naprezanja pri konstantnoj temperaturi. 3.1.3. Definicije svojstava pri ispitivanju puzanjem-Rp/t/Tje granica puzanja, ona oznaava zatezno naprezanje koje pri temperaturi ispitivanjaTnakonpropisanogvremenaispitivanjat ostavljau epruveti definisanutrajnudeformacijuA. Takonpr.Rp0,5/ l0000/650oznaava naprezanje koje je nakon 10 000 sati ispitivanja pri temperaturi 650C izazvalo trajnu deformaciju od 0,5%. Uobiajene granice puzanja su: Rp0,1/t/T, Rp0.2/t/T, Rp0.5/t/T i Rp1/t/T;-RDVM, DVMgranica puzanjaoznaava naprezanjekojepri odreenoj temperaturi ispitivanja T izaziva brzinu puzanja od 10x10-4 %/h unutar 25 i 35 sati eksperimenta, uz uslov da nakon 45 sati od poetka ispitivanja ne nastupi trajna deformacija vea od 0,2%;- Rm/t/Tje statika izdrljivost, to jeono trajno zatezno naprezanje koje nakon zadatog trajanja ispitivanja t pri temperaturi T uzrokuje lom epruvete. Primjer ; Rm/100 000/550 je naprezanje koje dovodi do loma epruvete nakon 100 000 sati ispitivanja pri temperaturi od 550 C;-A5/t/Tprestavlja trajno lomno izduenje ili vremensko izduenje, ono oznaavalomnoizduenjeepruvetenakonzadatogtrajanjaispitivanjat pri temperaturi T;- Z5/t/Tje trajno lomno suenje ili vremensko suenje, ono oznaava lomno suenje epruvete nakon zadatog trajanja ispitivanja t pri temperaturi T;Vremena za statika trajna ispitivanja puzanjem su standardizovana i kreu se: 45, 100, 10000, 25 000, 30 000 i 100 000 sati.esto se ispitivanja puzanjem do 100 sati nazivaju kratkotrajnim, ispitivanja 1 000 do 10 000 sati dugotrajnim, a ispitivanjaod25000sati iviesuperdugotrajnim. Pokazalosedaje pouzdanije osloniti se na rezultate dugotrajnijih ispitivanja. Zato su u razliitim dravamauupotrebi i drugi kratkotrajni ili dugotrajni postupci ispitivanja. Takonpr. UEngleskoj jeNational Physical Laboratoryuveopostupakza naprezanjekodgraninebrzinepuzanjakaonajveenaprezanjepri kojem brzina puzanja ne prelazi iznos od 10x10-4 %/24 sata poslije pokusa u trajanju od 1 000 sati. U SAD se ekstrapolacijom odreuju naprezanja koja izazivaju zaostale deformacije: 0,1% nakon 100 do 1500 sati, odnosno 1 % nakon 10 000 sati ili 1 do 10% nakon 100 000 sati.0 0 ukV t + Za trajni rad doputena zatezna naprezanja trebaju biti uvijek za 20 do 30% manja od statike izdrljivosti Rm/l00 000/T. Za proraune treba poznavati temeljna svojstva mehanikeotpornosti metala, kaotosu: naponteenja, granica puzanja, statika izdrljivost i dinamika izdrljivost materijala . Za odreivanje brzine puzanja, danas se esto koristi postupak aproksimacije pokojemsenaprezanje za odreenutemperaturunanosi u dvostrukom logaritamskom sistemu zavisno od brzine puzanja zbog pravolinijskezavisnosti i takose iz relativnokratkotrajnihpokusa dobiju podaci za dugotrajne.Brojni ekstrapolacijski postupci temelje se na grafikim, grafiko-numerikim ili samo numerikim metodama. Ovakve metode ukljuujupodatkeovremenui temperaturi ujednainukojajezavisnaod naprezanja. 3.2. Ispitivanje relaksacijom Pojavasamoproizvoljnogsniavanjanaprezanjaunapregnutom mainskom dijelu ili ispitivanoj epruveti pri konstantnoj poetnoj deformaciji posebno pri povienoj temperaturi zove se relaksacija . Mjerenjemsnienja sile tokomvremena na posebnimureajima s automatskimpodeavanjemi registracijomutvruje se relaksaciono naprezanje.Iz razloga to se dio elastine deformacije pretvara u plastinu, nastaje relaksacija, uslijed puzanja materijala i ona raste s porastomtemperature. Odreivanjevrijednosti relaksacijejevanoza dimenzionisanjemainskihdijelovakoji trebajutokomduegvremena zadrati nekudeformacijupri povienimtemperaturamaili pri sobnoj temperaturi, kao to su npr. pritegnuti vijci, elina ica visoke vrstoe, elina uad, eline ipke od betonskog elika i sl. Ureaji za ispitivanje relaksacije mogu biti s razliitim konstrukcijama. Na (slici 3.5.) dat je izgled ureaja za ispitivanje relaksacije ice za prednapregnuti beton. Osnova ureaja je kruti okvir As podesnim kotvama Cza uvrivanje krajeva ice tako da deformacija ostane konstantna tokom ispitivanja. Uzorak ice za ispitivanje E uvren je u kotvamaCi oslonjennaoslonceO.Zaodreivanjenaprezanjauici koristi se zavisnost izmeu naprezanja i frekvencije titranja ice. Mjerenje frekvencije titranja ice vri se pomou elektronskog mjeraa u odreenim vremenskim intervalima.Na(slici 3.6.)datajeshemaureajazaispitivanjerelaksacijes elektrinim regulatorom. Epruveta AB s mjernom duinom C optereuje se pomou opruge D, koja je povezana s motorom E preko puastog prijenosa.Slika 3.5. Shema ureaja za ispitivanje relaksacije ice za prednapregnuti beton s krutim okvirom Ispisati tampanim slovima sliku Mjera izduenja privren na krajevima mjerne duine F i G ima osjetljivi elektrini kontakt H, ijimotvaranjemse zaustavlja motor pri skupljanju epruvete zbog smanjivanja optereenja. Na temelju promjene duineodreujesepadnaprezanjakoji seautomatski registruje.Izraavanje vrijednosti relaksacijskog naprezanja Rr/T vri se na slijedee naine:Rr/T=f(t) za definisano poetno naprezanje i zadatu temperaturu T iRr/T=f(t) za definisanu temperaturu T i zadatu deformaciju. Osnovni parametri pri ispitivanju relaksacije su temperatura, vrijeme i naprezanje (najee zatezno). Ispitivanje se obino izvodi na vie razliitih temperatura (najmanje tri) i predstavljaju grafiki u obliku dijagrama naprezanje-vrijeme (-t). Vremenske baze za ispitivanje relaksacijom su obino: 24, 120 i 1 000 sati. Relaksacijska postojanost pri prvoj temperaturi ispitivanjaT1jednakajerazlici poetnogi krajnjeg naprezanja tokom vremena:0 kn Kod druge temperature ispitivanja T2 > T1bira se proizvoljno poetno naprezanjeilise uzima daje ono jednako krajnjem naprezanju za prvu temperaturu itd. Niz krivulja relaksacije odreenih pri razliitim temperaturamadajecjeloviti prikazoponaanjumaterijalapri uslovu konstantne deformacije:0.el plconst + Slika 3.6. Shema ureaja za ispitivanje relaksacije s elektrinim regulatoromIspisati tampanim slovima dijagram-slikuZa ocjenu relaksacijske postojanosti materijala pri povienim temperaturama moe se koristiti i brzina relaksacije.Kod elika za prednaprezanjekonstrukcija (ica, uad i ipke) propisano je ispitivanje izotermike relaksacije po bivemstandardu JUS C.K6.035. Izotermika relaksacija predstavlja gubitak poetne sile prednaprezanja u eliku pri konstantnoj duini i temperaturi, a izraava se u postotcima od poetnog optereenja.Poetne vrijednosti optereenja pri ispitivanju relaksacije u proizvodnji su:Fi= 0,6 x Fmax ; 0,7 x Fmax i 0,8 x Fmax ;gdje su: Fi poetna vrijednost prednaprezanja [N],Fmax prekidna sila susjednog uzorka za zatezno ispitivanje [N],Pri redovnim ispitivanjima koristi se najmanje 6 uzoraka, a pri kontrolnim 3 uzorka. Temperatura ispitivanja je 20 1 C. Prvo poetno optereenje mjeri se poslije 1 minute od ukljuivanja instrumenta(prvooptereenje), aakonemaautomatskeregistracijeondase mora vriti oitavanje dovoljno esto u poetku ispitivanja tako da relativna deformacija ne bude vea od 10-5. Zato se obino oitava optereenje na svakih: 1,3,6,9, 15 i 30 minuta, poslije toga na 1,2,4, 8,24 sata, a zatim svakih 24 sata do kraja ispitivanja od 1 000 sati. U tabeli 3.1. dat je pregled najveih doputenih vrijednosti relaksacije za eline ice, ipke i uad za prednaprezanje, koje se odreuju pri poetnom optereenju od 60, 70 i 80% graninog optereenja za 1000 sati na temperaturi od 201C prema Pravilniku o tehnikim normama za navedene proizvode.Tabela 3.1 Najvee doputene vrijednosti relaksacije za eline ice, ipke i uad za prednaprezanje konstrukcijaVrsta i naziv proizvodaNajvea doputenarelaksacijaza1000hu%pri poetnomoptereenjuod60, 70ili 80%odstvarne prekidne sile pri:60 % 70% 80%1. elina ica i elina uad- normalni elik- stabilizirani elik4,51,08,02,512,04,52. eline ipke odglatkogili rebrastog betonskog elika1,5 4,0 6,04. Ispitivanje tvrdoePodtvrdoompodrazumijevamofizikosvojstvo,tj.Otpor kojimsesuprostavljajednotijelokaprodiranjudrugogtvreg tijela u njegovu povrinu. Tvrdoa se moe odrediti: statikim, dinamikim i specijalnim metodama. Kod statikih metodasila ispitivanja koja djeluje na utiskiva postepenorastedomaksimalnevrijednosti. Koddinamikih ispitivanjasilanautiskivauseostvarujeudarom, ili sepak tvrdoa odreuje na osnovu elastinog odskoka utiskivaa od povrine koja se ispituje. Najee u praksi koriene metode (statike i dinamike) date su u sledeoj tablici. STATIKE METODEDINAMIKE METODEBrinel (Brinell) metoda HBS, HBW Poldi (Poldy) metoda, HP Vikers (Vickers) metoda, HV Skleroskopska metoda (po oru-Shore)),HSh Rokvel (RockweIl) metoda, HRC Duroskopska metoda, HD Knup (Knoop) metoda, HKIspisati tampanim slovima tabelu - dijagramSlika 4.1. Pregled statikihmetoda za ispitivanje tvrdoe sa karakteristikamaNajrasprostranjenija i najvie koritena metoda ispitivanja materijala je ispitivanje tvrdoe, to je zapravo metoda koja omoguava brzo, lahko i jednostavnoodreivanjevanogmehanikogsvojstvatvrdoenamalom uzorku praktino bez njegovog razaranja. Jedini nain utvrivanja tog vanog svojstva materijala u veini sluajeva kao to su npr. ispitivanja tvrdoe tankih povrinskih slojeva u ininjerstvu je ispitivanje preko tvrdoe.Tvrdoa neke materije se moe definisati kao otpornost ispitivanog materijalapremaprodiranjuunjegovupovrinu drugogznatnotvreg tijela (opta najprihvatljivija tehnika definicija). Vanakarakteristika, dabi serezultati ispitivanjatvrdoemogli meusobno uporeivati, moraju biti tano definisani, odnosno standardizirani usloviispitivanja,kaoto suutiskiva(iliindentor),sila i vrijeme njezinog djelovanja na tijelo. Prva mjerenja tvrdoe razvioje njemaki mineralog FriedrichMohs1822.g., koji jeuspostavioskalutvrdoenauporedbi deset relativno estih minerala. Prema Mohsovoj skali nainjena je podjela minerala u10razredatakodasvaki naredni lanoveskalemorazaparati povrinu prethodnog lana (npr. fluorit 4 moe zaparati kalcit 3) itd. U tabeli 4.1. predstavljena je uporedba tvrdoa minerala i strukturnih konstituenatametainihmaterijalapremaVickersu. U20. Vijekurazvijenje itav niz metoda ispitivanja tvrdoe za mjerenje tvrdoe tehnikih materijala (npr. Brinellova, Vickersova, Rockwellova, Shoreova, Poldijeva itd.). U inenjerskoj praksi vana uporedba u pojedinim mehanikim svojstvima kao toje tvrdoa u korelaciji s nekimdrugimsvojstvima materijala, npr. s zateznomvrstoomkodnekihelikai livova, sotpornounaabrazijsko troenje itd. Naprave za ispitivanje tvrdoe su znatno jednostavniji i jeftiniji od kidalicazauniverzalnastatikaispitivanjamaterijala, atakoer i uzorci za ispitivanje nisu posebni ispitni uzorci ve manji ili po potrebi vei komadi ili dijelovi koji semorajuispitati. Najbitnijainjenicakodispitivanjatvrdoe nekogmaterijala jeizvriti odgovarajuupripremupovrinazaispitivanje tvrdoe da se moe to tanije izmjeriti veliina ili dubina otiska ili pak visina odskokautiskivaa. Uzavisnosti odmetodologijeispitivanjautiskivai za mjerenje plastine deformacije (otisci) su oblika kuglice, kupe ili piramide od vrlo tvrdih materijala (kaljeni elik, tvrdi metal za kuglice, a dijamant za kupe i piramide). Kako je ve reeno, pod tvrdoom se podrazumijeva fiziko svojstvo, tj.Otporkojimsesuprostavljajednotijelokaprodiranjudrugogtvreg tijela u njegovu povrinu. Tvrdoa se moe odrediti:- statikim,- dinamikim i - specijalnim metodama. Najveu upotrebu u praksi imaju tzv. Statike metode ispitivanja tvrdoe koje su standardizovane irom svijeta: Brinellova, Vickersova i Rockwellova, kod kojih se ispitivanje tvrdoe izvodi statikim djelovanjem sile na mainama stacioniranim u laboratorijima za kontrolu kvaliteta naroito poslije termikih tretmana, hemijsko-termikih obrada, razvoja novih materijala i proizvoda ili poslije izvrenih tehnolokih obrada. Neto manju upotrebu imaju tzv. Dinamikemetodeispitivanjatvrdoekojepretenonisustandardizovanei kod kojih se ide na teren u pogone s malimprijenosnimureajima s dinamikimdjelovanjemsile(udarnim) poraznimautorima. Pri ispitivanju tvrdoe statikimdejstvomsile utiskiva je izloen dejstvu sile za neko odreeno vrijeme, a kod ispitivanja tvrdoe dinamikim dejstvom sile kuglica ili valjiudarajusaizvjesnomkinetikomenergijomnaispitivani komad. Ureaji zaispitivanjetvrdoedinamikimdejstvomsilejednostavniji sui jeftinijiod aparataza statike postupke, te su tako pogodniji za odreivanje tvrdoe velikih komada i materijala u skladitima. Kao osnova za odreivanje tvrdoe slui ili nastali otisak (tvrdoa padom ili udarom) ili visina odskoka (postupak elastinim odskakanjem).4.1. Brinellova metoda ispitivanja tvrdoe materijala 1900. godine naunik Brinell objavio je postupak prema kojem se tvrdoa definie odnosom odreene sile,kojom se u ispitivani materijal utiskuje tvrdaelinakuglicaodreenogprenika, i povrinenastalogotiskau materijalu. Otisak ima oblik kalote (slika 4.1.) ija je povrina ( A ) :22 22 2 D DA Dh D d

; gdje je:h- dubina otiska [mm],D-prenik kuglice [mm],d-prenik otiska [mm].Slika 4.1. Ispitivanje tvrdoe utiskivanjem eline kugliceIspisati tampanim slovima dijagramPrema tome, tvrdoa po Brinellu (HB) data je izrazom:2 220,102(FHBD D D d

;gdje je: F -Sila utiskivanja [N]. Praktino izraunavanjetvrdoe ogleda se iz tablica u kojima se za svaki prenikotiskanalazi odgovarajuavrijednost tvrdoepoBrinellu.Naslian nainodreujesei tvrdoapoMejeru(HM), izodnosasileutiskivanjai povrine projekcije otiska, tj. 24FHMd Poto je povrina kalote uvijek vea od povrine njene projekcije, to je Mejerova tvrdoa, za isti materijal, uvijek izraena veom brojanom vrijednou od Brinellove tvrdoe. Ova razlika je utoliko vea ukoliko su otisci dublji. U oba sluaja znai trebadabudezadovoljenisti uslov, tj. daodnosF/D2budekonstantan. Pri praktinim ispitivanjima ne postoji mogunost da se uvijek odri isti ugao , vesetoleriedaseodnosd/Dkreeugranicama0,20,6. Madajesa fizikog stanovita tvrdoa po Mejeru tanija, znatno iru primjenu ima tvrdoa po Brinellu. Brinellov postupak ispitivanja propisan je tano odreenim normama i standardima kao to su i JUS C.A4.003 (za elik), i JUS C.A4.103 (za lahke metale i njihove legure), i JUS C.A4.153 (za olovo i olovne legure) i i JUS C.A4.203 (za bakar i bakame legure), a danas vaei standard u BiH je BAS EN ISO 6506-1/01 koji se odnosi na metodu ispitivanja i BAS EN ISO 6506-2/01 za verifikaciju i kalibraciju ispitnih ureaja.Tabela 4.1. Uporedba mikrotvrdoa minerala i strukturnih konstituenata metalnih materijalaMjerenja tvrdoe po Brinellu koristi kuglice koje treba da su izraene od kaljenog elika, sa tvrdoom najmanjom od 850 HV. Povrina kuglice mora biti polirana. U narednoj tabeli 4.2. prikazane su standardne vrijednosti prenika kuglica.Tabela 4.2. Vrijednosti prenika kuglicaMinerali (abrazivi) Mikrotvrdoa, HVMaterijali (strukturnikonstituenti)Gips, CaSO4x2H2O (2) 3670-200 Ferit, isto FeKalcit, CaCO3 (3) 140Fluorit, CaF2 (4) 190170-230 Austenit, 12% Mn250-320 Per1it, nelegirani250-350 Austenit, niskolegiraniDolomit, (3,5 do 4) 370 300-460 Per1it, ne1egirani300-600 Austenit, livovi s visokim %CStakla (4,5 do 6,5) 500-795 500-10 1 O MartenzitApatit, Cas[F2CPO4)3] (5) 540Feldspat (6) 600-750Kremen, SiO2 (7) 800-950 840-1100 Cementit, Fe3CKvarc, SiO2 (7) 900-17501200-1600 Cr-karbid, (Fe, Cr)7C3Topaz, Ah(F2SiO4) (8) 14301300-1500 Fe-borid, Fe2B1500 Mo-karbid, Mo2C1650 Cr-karbid, Cr23C6Korund, AhO3 (9) 1800-2100 1800 Cr-karbid, (Fe, Cr)23C61600-2100 Fe-borid, FeB1800-2250 Cr-borid, CrB22000-2400 Nb-karbid2150 Cr-Borid, CrB2200 Cr-karbid, Cr7C32280 Cr-karbid, Cr3C22400 W-karbid, WC2700 W borid, W 2BsKarborundum, SiC (9,5) 2600-35002700-3800 Cr-karboborid, Crz(BCf2800-2940 V-karbid, VC3000 W-karbid, W2C3200 Ti-karbid, TiC3400 Ti-borid, TiB23700 B-karbid, B4C3750 W borid, WBDijamant, C (10) 10000Prenik kuglice (mm) Dozvoljeno odstupanje u mm1 0,00352 0,00352,5 0,00355 0,004010 0,0045Dozvoljena odstupanja odgovaraju 6. Stepenu ISO sistema(ISO bi1ten 25) odnosno JUS M.A1.120. Kuglice za kuglineleaje zadovoljavaju ove tolerancije.S obzirom od vrste utiskivaa oznaka za tvrdou po Brinel1u moe biti:HBS tvrdoa kada se koristi utiskiva elina kuglicaHBW tvrdoa kada se koristi utiskiva od tvrdog metala.Brojana vrijednost utvrene tvrdoe se unosi ispred oznake za tvrdou, a iza oznake, u indeksu, unose se uslovi ispitivanja po redoslijedu:- prenik kuglice D u mm;- sila utiskivanja Fu N (0,102 F)- vrijeme utiskivanja u sekundama. Brojna vrednost izmerene tvrdoe se unosi ispred oznakeslika 4.2.za tvrdou, a iza ove oznake, u indeksu, unose se uslovi ispitivanja po redosledu: prenikkugliceDumm,sila utiskivanja Fu daN ivreme utiskivanja2u sekundama. Slika 4.2.Znaenje oznakapo Brinellu Ispitivanje treba vriti sa najveom kuglicom koja se, u zavisnosti od uslova ispitivanja, moe upotrijebiti da bi uticaj nehomogenosti materijala na rezultate ispitivanja bio to manji. Eventualno deformisanje kuglice pri ispitivanju tvrdih materijala doveli bi do pogrenih rezultata, pa se preporuuje dasepoBrinel1ovompostupkuneispitujumaterijali, ijajetvrdoapo Brinel1u vea od 450.Odnos konstante F/D2zavisi od vrste materijala koji se ispitujeodnosnoodnjegovetvrdoe. Vrijednosti konstanteF/D2datesuu tabeli 4.3. odnosnoveliinesilei prenici kuglice za tehniki najvanije materijale.Vanojedasesilautiskivanja postepeno poveava i to bez trzaja dok se ne dostigne propisana vrijednost. Kod tvrih materijala konana veliina otiska dostie se relativno brzo pa je dozvoljeno da se sila utiskivanja odrava 10do15sec. Zaaluminijumi legure aluminijumapropisanoje trajanje utiskivanja 30 sec, a za magnezijum i njegove legure 120 5 sec [6]Tabela 4.3. Vrijednosti konstante F/D2 prema BAS EN ISO 6501-1101Vrsta materijalaOdnos sile iprenika kuglice0,l02F/D2[Mpa]Sila u [N] za prenik kuglice D[mm]10 5 2,5 1Legure aluminij uma,meki bakar, legureMg5 4903 1226 306,5 49,03Tvree legure, Cu-legure, Ni-legure10 9807 2452 612,9 98,07elik, sivi liv, Ti-legure, Ni-Co legure30 29420 7355 1839 294,2 Oslonac na kojise stavlja uzorak koji se ispituje treba da je stabilan i omogui dasmjer sileutiskivanjabudenormalannapovrinukojase ispituje. Povrina predmeta na kojem se vri utiskivanje mora biti glatka i ravnadabi seprenikotiskamogaotanoizmjeriti. Pri pripremanju povrine uzorka treba izbjegavati postupke kojima se mijenja stanje materijala,kao to su, na primjer, zagrijavanje ili hladna prerada, jer se usljed hladnog deformisanja, materijal u okolini otiska otvrdnjava. Da bi se izbjegao uticaj otvrdnjavanja na izmjerene vrijednosti tvrdoe potrebno je da uzorak ima odreenu najmanju debljinu i da otisci budu na odreenom meusobnomodstojanju,kao i na odreenom odstojanju od ivicauzorka. Premapraktinimpodacima, uticaj otvrdnjavanjaneese odraziti na rezultate ispitivanja, ako je debljina uzorka vea od osmostruke dubine otiska i ako je odstojanje centra susjednih otisaka najmanje 4 d, a od