UNIVERSITETI I PRISHTINËS

FAKULTETI I XEHETARISË DHE METALURGJISË

M I T R O V I C Ë

VETITË MEKANIKE TË

MATERIALEVE DHE

DETALEVE

M I T R O V I C Ë

2

1. HYRJE

Pjesa më e madhe e detaleve të makinave në industri përgatiten prej metaleve dhe lidhjeve të tyre. Për

të përcaktuar drejt llojin e metalit më të përshtatshëm për një detal çfarëdo, duhet të njihen vetitë e tyre.

Ndër vetitë më kryesore të metaleve mund të përmenden: vetitë fizike, kimike, mekanike dhe

teknologjike.

Vetitë fizike kanë të bëjnë me ngjyrën, dendësinë, temperaturën e shkrirjes, përcjellshmërinë e

nxehtësisë dhe të elektricitetit etj.

Vetitë kimike të metaleve konsistojnë në aftësinë e tyre për të vepruar me elemente ose substanca të

tjera. Prej tyre më të rëndësishme janë vetitë e metaleve për t,i qëndruar veprimit të kripërave, bazave acideve

etj.

Vetitë mekanike të materialeve në krahasim me vetitë kimike dhe fizike janë dukshëm më të

rëndësishme ngase mbi bazën e këtyre vetive bëhet edhe dimenzionimi i detaleve dhe pajisjeve. Me ndihmën

e vetive mekanike është e mundur që në mënyrë të mirëfilltë të vlerësohet cilësia (kualiteti) i materialeve

gjatë kontrollit hyrës të gjysmëprodukteve, gjegjësisht gjatë kontrollit përfundimtarë të produkteve të

gatshme. Në bazë të vetive mekanike të materialeve përcaktohen edhe parametrat teknologjik gjatë procesit

të prodhimit. Vetitë mekanike të materialeve, ngjashëm si edhe vetitë tjera të tyre varen nga gjendja

strukturore e materialeve e cila përcaktohet nga përbërja kimike e tyre dhe nga historiku i përftimit,

respektivisht përpunimit. Pra, me zgjedhjen e përbërjes kimike dhe të procesit teknologjik të përftimit,

respektivisht përpunimit arrihet qëllimi i dëshiruar, gjegjësisht rregullimi i vetive mekanike të materialeve.

Duke e njohur korrelacionin „gjendja strukturore-vetitë mekanike“ është e mundur të llogariten vetitë

mekanike duke shfrytëzuar parametrat mikro (strukturorë). Mirëpo, fatkeqësisht kjo është e mundur vetëm

për materiale me strukturë ideale, ngase te materialet me strukturë reale janë të pranishëm defektet mikro

(strkturore) të cilët nuk është e mundur në mënyrë ekzakte të vërehen dhe të përfaqësohen në llogaritje. P.sh.

Qëndrueshmëria teorike e rrëshqitjes, që është e nevojshme për rrëshqitjen e rrafsheve të strukturës kristalore

ideale të -Fe, e përcaktuar me llogaritje ka vlerën teo 8400 N/mm2, ndërsa e përcaktuar

eksperimentalisht në kristalin real ka vlerën rea 10 N/mm2. Shkaku i diferencës kaq të madhe të vlerave të

qëndrueshmërisë qëndron në praninë e defekteve në rrjetën kristalore, në rend të parë të pranisë së

dislokacioneve. Nga kjo del se vetitë mekanike të materialeve me strukturë reale mund të përcaktohen vetëm

eksperimentalisht. Për këtë arsye për përcaktimin e vetive mekanike të materialeve është në dispozicion

pajisja eksperimentale me ndihmën e së cilës mundësohet ngarkimi i kampionit (mostrës) me ngarkesa të

caktuara, të ngjashme me ato që veprojnë në detal si edhe gjatë eksploatimit. Kampioni (mostra) është pjesa e

cila i nënshtrohet provës eksperimentale. Gjatë provave eksperimentale kampionet (mostrat) ngarkohen me

ngarkesa të ndryshme si p.sh. tërheqëse, shtypëse, përkulëse, lakuese, prerëse, përdredhëse etj. Këto

ngarkesa mund të jenë statike, dinamike dhe ciklike. Shpeshhere gjatë përcaktimit të vetive mekanike të

materialeve dhe detaleve, ndikojnë edhe disa faktorë të jashtëm si p.sh. temperatura e lartë ose temperatura e

ulët, mjedisi korroziv e kështu me radhë. Për këtë arsye pajisja për përcaktimin e vetive mekanike të

materialeve është tejet e ndërlikuar dhe e shtrenjtë. Në rritjen e kostos së këtyre pajisjeve në mënyrë

plotësuese ndikon edhe prodhimin në numër të vogël të këtyre pajisjeve që prodhohen vetëm sipas porosisë.

Në këtë tekst trajtohen vetitë mekanike të materialeve dhe detaleve të cilat në kuptimin fizik janë të

definuara qartë (p.sh. kufiri i qëndrueshmërisë-Re) dhe mund të përdoren për llogaritjen e dimensioneve të

detaleve të makinave dhe pajisjeve ose për llogaritjen e afatshërbimit (jetëgjatësisë) së tyre. Poashtu

trajtohen edhe vetitë mekanike të cilat në kuptimin fizik nuk janë të definuara qartë (p.sh. viskoziteti

dinamik- shtalbësia), por që janë tejet të rëndësishme për vlerësimin e qëndresës(sjelljes) së materialeve në

kondita të caktuara gjatë eksploatimit. Në kuadër të këtij teksti trajtohen edhe vetitë teknologjike të cilat

përcaktohen vetëm për vlerësimin e qëndresës së materialit gjatë prodhimit.

Vetitë mekanike më të rëndësishme janë: qëndrueshmëria, plasticiteti, viskoziteti dinamik (shtalbësia-

qëndresa në goditje) dhe fortësia.

Qëndrueshmëria është vetia e materialeve për t,i rezistuar (përballuar) veprimit të forcave të jashtme

pa u shkatërruar.

3

Plasticiteti është aftësia e materialit për të ndryshuar formën dhe përmasat, pa u shkatërruar dhe për

ta ruajtur këtë gjendje edhe pas heqjes së forcave deformuese.

Viskoziteti dinamik (shtalbësia-qëndresa në goditje) është vetia e metaleve për t,i qëndruar

shkatërrimit nga ngarkesat goditëse (dinamike).

Fortësia është vetia e metaleve për të kundërshtuar futjen(depërtimin) në te të një trupi tjetër më të

fortë.

Vetitë mekanike përcaktohen në rrugë eksperimentale me anë të provave që kryhen në pajisje të

veçanta.

2. ELASTICITETI

Veprimi i ngarkesave mekanike në trupin e ngurtë shkakton deformimin e tij. Deformimi mund të jetë

elastik, elastiko-plastik dhe plastik. Gjatë deformimit elastik (këthyeshëm-reversibil) trupi këthehet në

gjendjen paraprake, pas ndërprerjes së veprimit të ngarkesave (forcave) të jashtme që e shkaktojnë

deformimin, ndërsa gjatë deformimi plastik (pa këthyeshëm-ireversibil) trupi nuk këthehet në gjendjen

paraprake, pas ndërprerjes së veprimit të ngarkesave (forcave) që e shkaktojnë deformimin. Ngarkesat

(forcat) e jashtme të cilat e shkaktojnë deformimin e trupit quhen ngarkesa (forca) aktive, ndërsa si rezultat i

veprimit të tyre lindin forcat e brendshme ose siç quhen ndryshe forcat reaktive.

Varësia lineare ndërmjet deformimit dhe sforcimit definohet nëpërmjet ligjit të Hook-ut.

Raporti ndërmjet intenzitetit të forcave të brendshme (reaktive) në njësi të sipërfaqes quhet sforcim (sforco-

tension).

Gjendja e sforcuar (tensionuar) e trupit prezantohen nëpërmjet paralelopipedit elementar, fig.1.

Fig. 1.Gjendja e sforcuar e trupit (-sforcimet normale; -sforcimet tangjenciale)

Tre komponenta të sforcimit janë sforcime normale ( xx, yy, zz), ndërsa gjashtë komponentat tjera

janë sforcime tangjenciale ( xy, xz, yx, yz, zx, zy).

Moduli i elasticitetit (moduli i Young-ut) E, paraqet raportin ndërmjet tensionit linear dhe

deformimit që kanë të njejtin kah të veprimit.

E =

/ N/mm

2 / (1)

Moduli i rrëshqitjes (shkarjes), paraqet raportin ndërmjet sforcimit tangjencial dhe deformimit

këndor (rrëshqitës) :

4

G =

/N/mm

2/ (2)

Vlera e modulit të elasticitetit (E) dhe modulit të rrëshqitjes (G) varet nga bashkëveprimi ndëratomik

në rrjetën kristalore ose në strukturën amorfe. Nëse bashkëveprimi ndëratomik është i fortë si p.sh. i atomeve

të karbonit te diamanti ose i atomeve të volframit, atëhere edhe vlerat e E dhe G janë të mëdha. Nëse

bashkëveprimi ndëratomik është i dobët, atëhere edhe vlerat e E dhe G janë të vogla.Vlera më të vogla të E

dhe G ka goma. Në tabelën 1 janë dhënë vlerat e modulit të elasticitetit dhe modulit të rrëshqitjes për disa

materiale izotropike metalike, polimerike dhe qeramike.

Tabela 1.Moduli i elasticitetit dhe i rrëshqitjes për disa materiale

Materiali E

N/mm2

G

N/mm2

Diamanti 1.200.000

W 360.000 130.000

Alfa Fe, çeliku 210.000 84.000

Ni 200.000 80.000

Cu 105.000 46.000

Al 70.000 26.000

Pb 16.000 5.500

Porcelani 58.000 24.000

Xhami i rëndomtë 76.000 23.000

Goma e fortë 5.000 2.400

Goma e rëndomtë 100 30

3. PROVA NË TËRHEQJE ME VEPRIM STATIK TË NGARKESËS

Qëndresa (sjellja) elastike dhe plastike e materialeve në kondita të veprimit të ngarkesës statike

lineare ( xx0, yy=0 , zz =0) përcaktohet me provën në tërheqje. Me këtë provë njëkohësisht

përcaktohen edhe vetitë themelore mekanike të materialeve.

Prova kryhet me ndihmën e pajisjes përkatëse që në literaturë quhe makina universale për provë.

Kampioni (mostra) që i nënshtrohet provës në tërheqje ngarkohet me forca statike tërheqëse deri në çastin e

këputjes. Gjatë provës në mënyrë automatike vizatohet edhe diagrami „ngarkesa (forca)- deformimi

(zgjatja)“.

Përcaktimi preciz i zgjatjes së kampionit bëhet me ndihmën e ekstenzometrave të cilët mund të jenë:

mekanik, optik dhe elektrik.

Prova në tërheqje kryhet me ndihmën e kampionëve (mostrave) të trajtës rrethore, këndrejtë dhe

katrore.

Me ndihmën e provës në tërheqje përcaktohet:

-rezistenca ndaj deformimit

-aftësia për deformim

Te kampionet (mostrat) e trajtës rrethore, gjatësia nominale lo përcaktohet në varësi të standardit:

lo = 5.65 So , gjegjësisht (3)

lo = 11.3 So (4)

5

ku:

So = do2/4 - sipërfaqja e kampionit me prerje tërthore rrethore,

So = ao x bo- sipërfaqja e kampionit me prerje tërthore këndrejtë,

So = ao2 – sipërfaqja e kampionit me prerje tërthore katrore.

Në fig.2. janë dhënë kampionet e trajtës rrethore dhe këndrejtë sipas standardid DIN 50115.

Fig. 2. Kampionet e trajtës rrethore dhe këndrejtë për provën në tërheqje sipas standardid DIN 50150.

Shpejtësia e ngarkesës së kampionit gjatë provës në tërheqje varet nga moduli i elasticitetit dhe

përcaktohet sipas tab.2.

Tabela 2. Shpejtësia e ngarkesës gjatë provës në tërheqje

E

N/mm2

Shpejtësia e ngarkesës

N/mm2 s

min max

150.000 1 10

150.000 3 30

Diagrami F-l, që vizatohet në pajisjen universale për provën në tërheqje për çelikun konstruktiv në

gjendje të normalizuar është prezantuar në fig. 3.

Fig. 3. Diagrami F-l për çelikun konstruktiv në gjendje të normalizuar

6

Pas këputjes së kampionit, gjatësia përfundimtare e tij është l1.

Zgjatimi absolut është:

l = l1-lo / mm / (5)

Ky është njiherit edhe zgjatimi i tërsishëm që përcaktohet edhe në diagramin F-l, nëse tërhiqet një

drejtzë nga pika e këputjes së diagramit, paralel me pjesën lineare të kurbës.

Forca tërheqëse e provës në tërheqje në njësi të sipërfaqes së prerjes tërthore të kampionit definohet si

sforcim dhe përcaktohet me shprehjen:

oS

F / N/mm

2 / ose /MPa / (6)

ku:

F (N) - forca,

So (mm2)- sipërfaqja e prerjes tërthore fillestare të kampionit.

Raporti ndërmjet zgjatimit absolut (l) dhe gjatësisë nominale (fillestare) lo definohet si zgjatim

relativ ( ):

= ol

l / mm/mm / (7)

Zgjatimi relativ mund të shprehet edhe në %

= ol

l 100 / % / (8)

Mbi bazën kësaj llogaritje, respektivisht mbi bazën e diagramit forca – zgjatimi absolut (F- l ) mund

të konstruktohet diagrami sforcimi-zgjatimi relativ ( , ), fig. 4.

Fig. 4. Diagrami ( , ) për çelikun konstruktiv në gjendje të normalizuar

7

Në pjesën lineare të diagramit (( , ) ku vlen ligji i Hook-ut, sforcimi mund të llogaritet me

shprehjen:

= E (9)

Në bazë të rezultateve të fituara gjatë provës në tërheqje mund të përcaktohen edhe këto

karakteristika:

Kufiri i rrjedhshmësisë-Re përcaktohet me shprehjen:

Re = oS

Re, / N/mm

2 /

(10)

ku:

-Fe /N/-forca e rrjedhjes,

-So /mm2/-sipërfaqja e prerjes tërthore të kampionit.

Kufiri i rrjedhshmërisë karakterizohet me dy madhësi (karakteristika):

-kufiri i sipërm i rrjedhshmërisë-Rs

-kufiri i poshtëm i rrjedhshmërisë-Rp

Kufiri i rrjedhshmërisë paraqet sforcimin e lejuar të ngarkimit të materialit, respektivisht çastin e

kalimit të deformimeve elastike në deformime plastike.

Te materialet te të cilët nuk vërehet qartë kufiri i rrjedhshmërisë, gjegjësisht te materialet me kurbë

kontinuale ( , ), kufiri i kalimit të deformimeve elastike në deformime plastike njihet me termin kufiri

konvencional i rrjedhshmërisë (R0.2), fig.5.

Fig. 5. Kufiri konvencional i rrjedhshmërisë për deformim plastik prej 0.01 dhe 0,2%.

Sforcimi që i korespondon forcës maksimale të tërheqjes njihet me termin qëndrueshmëria maksimale

(soliditeti), shënohet me Rm dhe përcaktohet me shprehjen:

Rm = oS

Fm / N/mm

2 / (11)

8

ku:

-Fm /N/- forca maksimale,

-So /mm2/-sipërfaqja e prerjes tërthore fillestare të kampionit.

Pas arritjes së kufirit të qëndrueshmërisë maksimale (Rm), deformimi i mëtejmë i kampionit vazhdon

të jetë jo i njëtrajtshëm ashtu që në një çast të caktuar deformimi lokalizohet në një pozicion (lokacion) të

caktuar (krijimi i “qafës” së kampionit).

Sforcimi që i korespondon këputjes së kampionit njihet me termin sforcimi përfundimtar ose

sforcimi i këputjes, shënohet me Rk dhe përcaktohet me shprehjen.

Rk = oS

Fk / N/mm

2 / (12)

ku:

-Fk /N/-forca përfundimtare ose forca e këputjes,

-So /mm2/-sipërfaqja e prerjes tërthore fillestare të kampionit.

Me ndihmën e provës në tërheqje përcaktohet edhe aftësia për deformim, respektivisht zgjatimi (A)

dhe ngushtimi (Z).

Zgjatimi (A) përcaktohet me ndihmën e shprehjes:

A = 1000

01 xl

ll /%/ (13)

ku:

-l1 /mm/ gjatësia përfundimtare (pas këputjes) e kampionit,

-lo /mm/ gjatësia fillestare (nominale) e kampionit.

Zgjatimi (A) është pra, karakteristikë e materialit që përcakton zgjatjen relative të tij në drejtim aksial

në raport me gjatësinë fillestare lo.

Ngushtimi (Z) përcaktohet me ndihmën e shprehjes:

Z = 1000

10 xS

SS /%/ (14)

ku:

-S1 /mm2/ sipërfaqja e prerjes tërthore të kampionit pas këputjes,

-So /mm2/ sipërfaqja e prerjes tërthore të kapionit para këputjes.

Ngushtim (Z) është pra, karakteristikë e materialit që përcakton aftësinë e tij deformuese në drejtim

normal me drejtimin e veprimit të ngarkesës.

Zgjatimi (A) dhe kontrakcioni (Z) pasqyrojnë aftësinë e materialit për deformim, gjegjësisht aftësinë

e tij për përpunim me deformim plastik. Diagrami kualitativ sforcimi–zgjatimi ( ) për materiale metalike të cilët përdoren më së shumti

në industri është prezantuar në fig.6.

9

Fig. 6. Diagrami sforcimi-zgjatimi për disa materiale metalike:1-çelik i butë(Ç0361); 2-çelik i

fortë (Ç1630); 3-derdhje e hirtë; 4-CuZn40; 5-Al 99.5 (alumin i pastër teknik)

Diagrami sforcimi-zgjatimi i trajtuar në këtë mënyrë quhet diagrami inxhinierik ose diagrami

konvencional i cili kryesisht është identik me diagramin F-l.

Vlen të theksohet se ky nuk është diagrami real që prezanton varësinë funksionale ndërmjet sforcimit

dhe zgjatimit. Nuk e prezanton gjendjen reale për arsye se sforcimi që përcaktohet gjatë provës i referohet

gjendjes fillestare të prerjes tërthore të kampionit, ndërsa realisht gjatë veprimit të forcës tërheqëse pasi të

tejkalohet kufiri i elasticitetit, realisht vjen deri te reduktimi i prerjes tërthore të kampionit dhe në këtë rast

tensioni real është:

S

Freal / N/mm

2 / (15)

ku:

S-mm2 – sipërfaqja e prerjes tërthore reale

Në zonën e deformimeve plastike ( >Re) sipërfaqja e prerjes tërthore të kampionit reduktohet

(zvogëlohet) dhe si rrjedhim tensioni real është më i madh se tensioni inxhinierik (konvencional) . Ky

dallim është më i theksuar pas arritjes së forcës maksimale Fm, respektivisht pas arritjes së qëndrueshmërisë

maksimale Rm nga se deformimi i kampionit lokalizohet në një vend. Në diagramin inxhinierik sforcimi-

zgjatimi, në abcisë vendoset zgjatimi që përcaktohet sipas relacionit (7), respektivisht duke e pjestuar

zgjatimin absolut me gjatësinë fillestare të kampionit l0. Zgjatimi real ( r ) përcaktohet me relacionin që

paraqet shumën e zgjatimit l në faza të caktuara të provës, që pjestohet me gjatësinë matëse të kampionit në

çastin konkret të provës:

( r ) = 1

1

2

23

1

12

0

01 ............

n

nn

l

ll

l

ll

l

ll

l

ll (16)

ose ( r ) = ln

lo

l (17)

Pas deformimit plastik të kampionit, duke e marrë parasysh ligjin mbi ruajtjen e vëllimit del se:

S0 x l0 = S x l (18)

10

Është me rëndësi të theksohet se shprehja për përcaktimin e zgjatimit real duhet të përdoret pas

arritjes së forcës maksimale Fm, nga se prej këtij çasti zgjatimi i kampionit nuk është i njëtrajtshëm, por

lokalizohet në një vend të caktuar ku shkaktohet edhe këputja.

Diagrami kualitativ real sforcimi-zgjatimi për çelikun konstruktiv është prezantuar në fig 7.

Fig. 7. Diagrami kualitativ real (1) dhe diagrami kualitativ konvencional (2) për çelikun konstruktiv

Në zonën e deformimit elastik të diagramit ( r < Re) sforcimi real dhe zgjatimi përcaktohen sipas

ligjit të Hook-ut:

r = E x r (19)

Në zonën e deformimit plastik ( > Re) vlen relacioni:

= Re + k rn (20)

ku:

k- N/mm2, konstantë e materialit,

n-koeficienti i përforcimit, që për materiale metalike e ka vlerën prej 0.25-0.5.

Diagrami inxhinierik ose konvencional sforcimi-zgjatimi jep rezultate të kënaqshme për qëllime

konstruktive, pasi që detalet e makinave dhe pajisjeve në eksploatim nuk i nënshtrohen ngarkesës mbi

kufirin e elasticitetit në të cilën zonë të dy diagramet janë identik. Gjatë shqyrtimit të sjelljes së materialit

gjatë deformimit plastik është e nevojshme të merret parasysh diagrami real sforcimi-zgjatimi. Diagrami real

sforcimi-zgjatimi jep përgjigje në pyetjen se për çfarë arsye vlerën e Rm nuk guxojmë ta quajmë sforcim

maksimal por vetëm sforcim që i korespondon forcës maksimale.

3.1. Prova në tërheqje me veprim statik të forcës në temperatura të larta

Për përcaktimin e sjelljes së materialit në temperatura të larta, prova në tërheqje kryhet në kampione

të cilët gjatë provës i nënshtrohen nxehjes, në furra të caktuara për këtë qëllim. Këto prova bëhen për

materiale të cilët eksploatohen në temperatura të larta ( kalldajat, pajisjet energjetike e kështu me radhë).

Ndikimi i temperaturës së lartë në rezultatet e provës në tërheqjes me veprim statik të forcës, të çelikut

konstruktiv është prezantuar në fig.8.

11

Fig. 8. Ndikimi i temperaturës së lartë në rezultatet e provës në tërheqje me veprim statik të forcës, të

çelikut konstruktiv (diagrami kualitativ)

Rritja e temperaturës së provës ndikon në zvogëlimin e rezistencës së deformimit (Re, Rm) me çrast

kufiri i rrjedhshmërisë Re zvogëlohet më pak se qëndrueshmëria maksimale Rm, ndërsa zgjatimi rritet.

Moduli i elasticitetit E gjithashtu me rritjen e temperaturës zvogëlohet. Prova e tërheqjes me veprim statik të

forcës në temperaturë të lartë nuk jep të dhëna të sakta mbi sjelljen e materialit në këto temperatura gjatë

eksploatimit në kohëzgjatje të madhe, nga se sjellja e këtillë e materialit përkufizohet me procesin e

zvarritjes(shkarjes-rrjedhjes) që realizohet gjatë veprimit statik të ngarkesës në kohëzgjatje të madhe.

3.2. Prova në tërheqje me veprim statik të forcës në temperatura të ulëta

Për përcaktimin e sjelljes (qëndresës) së materialeve në temparatura të ulëta, prova në tërheqje

kryhet në kampione të cilët gjatë provës i nënshtrohen ftohjes në temperaturë të caktuar, në pajisje përkatëse

për ftohje. Ndikimi i uljes së temperaturës në rezultatet e provës së tërheqjes me veprim statik të ngarkesës

është prezantuar në fig.9.

Fig. 9. Ndikimi i uljes së temperaturës në rezultatet e provës së tërheqjes të çelikut për konstruksione

Rst 37-2(Ç0361)

12

Me uljen e temperaturës së provës, kufiri i rrjedhshmërisë Re dhe qëndrueshmëria maksimale Rm

rriten dhe rritja e kufirit të rrjedhshmërisë Re është më e theksuar, ndërsa zgjatimi A zvogëlohet. Vlerat e

modulit të elesticitetit E nuk ndryshojnë, që vërtetohet me pandryshueshmërinë e këndit të pjerrtësisë sipas

Hook-ut për të gjitha temperaturat e provës. Ndikimi i uljes së temperaturës në vetitë mekanike është shumë

sinjikativ te lidhjet metalike me rrjetë kubike me centrim në qendër ( të gjithë çeliqet përveç atyre të

austenitit) në krahasim me lidhjet metalike me rrjetë kubike me centrim në faqe. Fig.10 pasqyron ndryshimin

e kufirit të rrjedhshmërisë Re në varësi të uljes së temperaturës për dy çeliqe ( me rrjetë kubike me centrim

në qendër) dhe për nikelin e pastër teknik ( me rrjetë kubike me centrim në faqe).

Fig.10.Ndikimi i uljes së temperaturës në kufirin e rrjedhshmërisë Re: a-çeliku 1(Ç548); b-çeliku

2(Ç1430); c-nikeli i pastër teknik

3.3. Ndikimi i kanalit në rezultatet e provës në tërheqje me veprim statik të forcës

Në dy pikat e sipërdhëna është prezantuar ndikimi i faktorëve të jashtëm në sjelljen (qëndresën) e

materialit gjatë provës në tërheqje me veprim statik të forcës-ngarkesës dhe ate në temparatura të larta dhe në

temperatura të ulëta. Nëse prova realizohet me kampione provuese forma e të cilëve në tërë gjatësinë

provuese nuk është cilindrike, por punohen kanale ose parregullësi tjera, atëhere vjen deri te ndryshimi i

shpërndarjes së sforcimit (shiqo fig.11).

1-sforcimi gjatësor(longitudinal)

2-sforcimi rrethor (qarkor-orbital)

3-sforcimi radial

Fig.11. Shpërndarja e sforcimit gjatë provës në tërheqje të kampionit cilindrik dhe të kampionit me

kanal në mes

13

Prania e kanalit në kampionin e tërheqjes krijon mundësin e shpërndarjes johomogjene të gjendjes së

sforcuar vëllimore (hapsinore). Në drejtim të ngarkesës (veprimit të forcës) në kampionin me kanal lindin

sforcimet gjatësore (longitudinale) 1, në drejtimin normal me këto sforcime lindin sforcimet rrethore 2, në

drejtimin normal me 1 dhe 2 lindin sforcimet radiale 3. Në rrënjën e kanalit veprojnë sforcimet

maksimale gjatësore 1 = max vlera e të cilëve rritet me zvogëlimin e rrezes së rrumbullakimit të kanalit.

Raporti i sforcimit maksimal gjatësor ndaj sforcimit nominal të kampionit me diametër të njejtë d0, por pa

kanal është k dhe quhet faktori i formës:

k = max/ n (21)

Ndikimi i pranisë së kanalit në formën e diagramit sforcimi-zgjatimi është prezantuar në fig. 12.

Fig.12. Diagrami - për kampionin me kanal dhe pa kanal për çelikun e rëndomtë për

konstruksione

Për shkak të koncentrimit të sforcimeve në rrënjën e kanalit, te materialet plastike (të shtalbët), p.sh.

të çelikut të rëndomtë për konstruksione, vjen deri te përforcimi lokal dhe si rrjedhim te këto kampione

rritet kufiri i rrjedhshmërisë Re dhe qëndrueshmëria maksimale Rm, ndërsa zgjatimi A zvogëlohet. Prania e

kanalit në kampion nuk është i dëshirueshëm pasi që energjia (puna) për këputjen e kampionit ( dhe gjatë

eksploatimit të detalit të gatshëm) zvogëlohet dukshëm në krahasim me kampionin pa kanal. Ndikimi i

padëshirueshëm i kanalit është më i theksuar gjatë veprimt të ngarkesës dinamike në kohëzgjatje të madhe.

3.4. Standardet për provën në tërheqje me veprim statik të forcës

Ekzistojnë standardet përkatëse kombëtare dhe ndërkombëtare për realizimin e provës në tërheqje me

veprim statik të forcës (ngarkesës).

DIN EN 10002: Prova në tërheqje me veprim statik të forcës, DIN 50125: Kampionet për provën në

tërheqje me veprim statik të forcës, DIN 50109: Prova në tërheqje e gizës së hirtë, DIN 50148: Kampionet

për provën në tërheqje të produkteve të derdhura të materialeve jometalike me derdhje nën presion, DIN

50149: Prova në tërheqje e gizës së temperuar, DIN 50120: Prova në tërheqje e bashkësive të salduara, DIN

52188: Prova në tërheqje e drurit, DIN 53455: Prova në tërheqje e materialeve polimerike, DIN 53504: Prova

në tërheqje e elastomerëve, DIN 51221: Pajisjet për tërheqje-këputje, EN ISO 377: Çeliku dhe produktet nga

çeliku-marrja e mostrave dhe përgatitja e kampionëve për prova mekanike, EN ISO 3785: Çeliqet- shënimi i

boshtit të kampionëve, ISO 2566: Çeliku-konvertimi i vlerave të provës në tërheqje, ISO 10606:Çeliku për

beton arme-përcaktimi i zgjatimit të përgjithshëm gjatë veprimit të forcës maksimale.

HRN C.A4.001: Provat mekanike të metaleve, Provat statike. Prova në tërheqje. Nocionet dhe

definicionet. HRN C.A4.002: Provat mekanike të metaleve. Provat statike. Prova në tërheqje, HRN

14

C.A4.012: Provat mekanike të metaleve. Marrja e mostrave për tërheqje dhe lakim të gizës së hirtë me grafit

lamelarë, HRN C.A4.037: Metalet e përftuar me sinterim. Përcaktimi i modulit të Young-ut, HRN C.A4.062:

Provat mekanike të metaleve. Konvertimi i vlerave të zgjatjes për çeliqe të karbonit dhe për çeliqe të leguruar

me përbërje të ulët të elementeve legurues, HRN C.A4.063: Provat mekanike të metaleve. Konvertimi i

vlerave të zgjatjes për çeliqe të austenitit. HRN C.A4.064: Provat mekanike të metaleve. Përcaktimi i vlerës

K-për provën në tërheqje me veprim statik të forcës, HRN C.A4.123: Lidhjet metalike të metaleve të lehta.

Lidhjet e aluminit të derdhura në kokile, HRN C.A4.125: Lidhjet metalike të metaleve të lehta. Lidhjet e

magnezit të derdhura në kallëpe rëre, HRN F.S2.017: Prova në tërheqje e materialeve nga tekstili etj.

4. PROVA E SHTYPJES (PRESIONIT-NGJESHJES) ME VEPRIM STATIK TË

NGARKESËS

Me provën e shtypjes (presionit-ngjeshjes) me veprim statik të ngarkesës (forcës) përcaktohen vetitë

mekanike të materialeve nën veprimin e ngarkesave normale njëaksiale, pra ngjashëm si gjatë tërheqjes, por

me kah të kundërt të veprimit të ngarkesës (forcës). Kjo provë të shumtën e rasteve bëhet te materialet e

ndërtimit ( betoni, tulla, guri, druri, qeramika), por edhe te materialet e brishta metalike dhe polimerike.

Prova kryhet në pajisjen universale për prova mekanike ose në presa të veçanta, ndërsa forca

ngarkuese realizohet në mënyrë mekanike dhe hidraulike. Pllakat mbështetëse (shtypëse) duhet të jenë më të

forta se materiali që provohet dhe me një fole të rrumbullakët me qëllim të përcjelljes homogjene të

ngarkesës në kampion. Parimisht përdoren kampione me prerje tërthore rrethore, por mund të shfrytëzohen

edhe kampione me prerje tërthore këtërkëndore (katërkëndëshse). Diametri i kampioneve me prerje tërthore

rrethore varet nga dimensionet e mostrës që duhet të provohet, ndërsa praktikohet që diametri do=10-30mm.

Te të ashtuquajturit kampione normale, lartësia është e barabartë me diametrin e tyre. Nëse gjatë provës së

shtypjes duhet të përcaktohet edhe deformimi (ngjeshja), atëhere gjatësia fillestare e kampionit duhet të jetë

lo = (2.5-3)do.

Gjatë provës së materialeve plastike (të shtalbët) p.sh. çeliqeve për konstruksione, me këtë provë

përcaktohet kufiri i rrjedhshmërisë gjatë shtypjes (fig.13):

Resh = 0S

Fesh / N/mm2/ (22)

ku:

Fesf-N- forca në kufirin e rrjedhjes gjatë shtypjes,

So-mm2- sipërfaqja e prerjes tërthore fillestare të kampionit. Kufiri i rrjedhshmërisë gjatë shtypjes

sipas definicionit i korespondon kufirit të rrjedhshmërisë gjatë tërheqjes.

Fig.13.Diagrami sforcimi-deformimi në shtypje: a-giza e hirtë; b-çeliku i rëndomtë për konstruksione;

c-plumbi

15

Te materialet plastike (të shtalbët) pa kufi të qartë të rrjedhshmërisë, në mënyrë analoge si te prova e

tërheqjes, përcaktohet kufiri konvencional i rrjedhshmërisë Rpsh0.2, sforcim i cili pas shkarkimit krijon

deformim ireverzibil të kampionit në vlerë prej 0.2%. Te materialet e brishtë si p.sh. giza e hirtë (fig.13) me

këtë provë përcaktohet qëndrueshmëria maksimale në shtypje sipas relacionit:

Rmsh= 0S

Fmsh /N/mm2/ (23)

ku:

Fmsh (N)-forca maksimale, gjegjësisht forca e cila shkakton shkatërrimin e kampionit,

So (mm2)- prerja tërthore fillestare e kampionit.

Shkatërrimi i materialeve të brishta (fig.13) ndodh në drejtim të rrafshit ku veprojnë sforcimet

maksimale tangjenciale (prerjes), gjegjësisht në këndin prej 45o nga veprimi i forcave shtypëse-ngjeshëse. Te

materialet plastik (të shtalbët) nuk vjen deri te shkatërrimi i plotë i kampionit, por vjen deri te formimi i

„barkut“ të kampionit si rrjedhim i veprimit të sforcimeve tërheqëse në zonën anësore (skajet) të kampionit

dhe deri te krijimi i plasaritjeve sporadike. Si rrjedhim i kësaj te materialet plastik (të shtalbët), për

përcaktimin e qëndrueshmërisë në shtypje (ngjeshje) vlera e forcës shtypëse(ngjeshëse) përcaktohet në çastin

e krijimit të plasaritjes së parë në zonën anësore (skajet) të kampionit.

Aftësia për deformim (plasticiteti-deformueshmëria-deformabilitet) i materialit gjatë kësaj prove

përcaktohet sipas relacionit:

t = 0

10

l

ll x 100 / %/ (24)

ku:

lo(mm)-lartësia (gjatësia) fillestare e kampionit,

l1(mm)- lartësia (gjatësia) përfundimtare, gjegjësisht lartësia e kampionit në çastin e krijimit të

plasaritjes së parë. Shtypja e kampionit në çastin e shkatërrimit, në mënyrë analoge si edhe gjatë provës në

tërheqje, paraqet reduktimin relativ të lartësisë (gjatësisë) së kampionit në raport me lartësinë (gjatësinë)

fillestare të tij.

4.1. Standardet për provën në shtypje (presion-ngjeshje)

DIN 50106: Prova në shtypje e materialeve metalike, DIN 1048: Rregulla për provën e betonit për

ndërtimtari, DIN 52105: Prova e gurit në shtypje, DIN 52185: Prova e drurit në shtypje, DIN 53454: Prova e

materialeve polimerike në shtypje, DIN 51223: Pajisjet për provën në shtypje, HRN C.A4.006: Provat

mekanike të metaleve –Prova në shtypje.

5. PROVA NË LAKIM

Me provën në lakim përcaktohen vetitë mekanike të materialeve të brishta, p.sh. gizës së hirtë, të

çeliqeve për vegla, qeramikës, betonit etj., në kondita të veprimit të ngarkesave në lakim. Te materialet

plastik ( p.sh. te çeliqet konstruktive dhe metalet me ngjyrë), prova në lakim kryhet me qëllim të përcaktimit

të vetive teknologjike të materialit.

Prova në lakim kryhet në presat universale për prova mekanike. Ngarkimi në lakim realizohet me

ndihmën e veglave përkatëse.

Forma dhe dimensionet e kampioneve varen nga lloji i materialit i cili provohet, ndërsa mund të jenë

me prerje tërthore rrethore dhe katërkëndore. Shpeshhere provohen pjesë(detale) të gatshme të makinave dhe

konstruksioneve. Më së shumti përdoret e ashtuquajtura metoda e lakimit në tri pika (fig.14).

16

Fig.14. Prova në lakimi në tri pika të kampionit (paraqitja skematike)

Gjatë kësaj prove, kampioni ngarkohet në mes me ngarkesë lakuese Fl, dhe në këtë pozicion, momenti

maksimal i lakimit është Mlmax.

Gjatë provës së materialeve të brishta, me këtë provë përcaktohet qëndrueshmëria në lakim në tri pika

e cila mund të llogaritet me relacionin-shprehjen:

Rml = W

xlFm

4 / N/mm

2/

(25)

ku:

Fm( N)- forca maksimale në lakim,

l(mm) - distanca e pikave mbështetëse të kampionit (fig.14),

W(mm3)- momenti rezistues që përcaktohet me shprehjen:

W=32

3

0 d /mm

3/ për kampione me prerje tërthore rrethore dhe W=

6

2bxh /mm

3/ për

kampione me prerje tërthore kënddrejtë (26)

Te çeliqet e rëndomtë për konstruksione përcaktohet edhe kufiri i rrjedhshmërisë në lakim Rel, me

shprehjen që është identike me ate të përcaktimit të qëndrueshmërisë në lakim, me të vetmin dallim që në

vend të forcës maksimale merret forca e rrjedhshmërise Fe:

Rel =

W

xlFe

4 /N/mm

2/

(27)

5.1. Standardet për provën në lakim

DIN 50110: Prova e gizës së hirtë në lakim, DIN 50151: Prova në lakim e llamarinave për susta,

DIN 1048: Rregullat për provën e betonit në ndërtimtari, DIN 52186: Prova në lakim e drurit, DIN 53452:

Prova në lakim e materialeve polimerike, DIN 51227: Pajisjet për provën në lakim, HRN C.A4.005: Vetitë

mekanike të metaleve. Provat statike. Provat në lakim, HRN C.A4.012: Vetitë mekanike të metaleve. Marrja

e mostrave për provën në lakim dhe tërheqje të gizës së hirtë me grafit lamelar, HRN C.A4.014: Vetitë

mekanike të metaleve. Prova në lakim e gizës së hirtë me grafit lamelar, HRN C.A4.053: Provat mekanike të

metaleve. Prova e qëndrueshmërisë në lakim të metaleve të fortë, HRN C.A4.058: Pluhurat metalik. Briketët

katërkëndorë të pluhurave metalik në gjendje të papërpunuar. Përcaktimi i qëndrueshmërisë në lakim me

thyerje transverzale .

17

6. PROVA E ENERGJISË (PUNËS) GODITËSE TË THYERJES

Me provën e energjisë (punës) goditëse të thyerjes-viskozitetit dinamik (shtalbësisë) përcaktohet

sjellja e materialeve metalike dhe polimerike ndaj veprimit të ngarkesave goditëse. Prova realizohet me

ndihmën e kampioneve me kanal që mundëson krijimin e gjendjes së sforcuar shumë aksiale në rrënjën e

kanalit. Vlera e energjisë (punës) goditëse të thyerjes tregon sjelljen e materialit në pikëpamje të thyerjes

plastike (të shtalbët-duktile) ose të brishtë (frazhile) në kondita të veprimit të ngarkesave goditëse. Prova

shpesh kryhet në temperatura të ulëta sepse te disa materiale, temperatura në mënyrë sinjifikative ndikon në

vlerat e energjisë goditëse të thyerjes.

Kampionet për këtë provë kanë prerje tërthore katërkëndore, me kanal në mes (ose pa te), që goditet

me lavjerrësin (çekanin) e Charpy-it (fig. 15).

Kampioni i vendosur në dy mbështetësa, ngarkohet-goditet në lakim me veprimin goditës të çekanit

në mesin e distancës së tij, nga ana e kundërt e kanalit. Gjatë veprimit të goditjes kampioni çahet në rrënjën e

kanalit dhe shkatërrohet ose eventualisht maja e çekanit e deformon kampionin duke e lakuar dhe pa e thyer.

Fig.15. Paraqitja skematike e ngarkesës me goditje të kampionit në lavjerrësin e Charpy-it

Në fig.16. janë prezantuar dy lloje të kampionëve të cilët më së shumti përdoren për përcaktimin e

energjisë goditëse të thyerjes. Këto janë:

-kampioni me kanal „V“ me thellësi 2mm, i njohur me emrin ISO-V kampioni,

-kampioni me kanal „U“ me thellësi 3mm i njohur me emrin DVM kampioni.

Fig.16. Forma dhe dimensionet e kampionëve për provën e energjisë goditëse të thyerjes; a-DVM

kampioni (DIN 50115); b-ISO-V kampioni (DIN 50115).

18

Në raste kur nuk ekziston sasi e mjaftueshme e materialit për provë, atëhere shfrytëzohen kampione

me dimenzione më të vogëla (fig.17).

Fig.17. kampione të veçantë për provën e energjisë goditëse të thyerjes; a-kampioni DVMK(DIN

50115); b-kampioni më i vogël-minimal (DIN 50115).

Energjia e nevojshme e majës së çekanit (lavjerrësit) të Charpy-it për ta thyer kampionin ose për ta

përshkuar në mes të mbështetësave është e barabartë me punën goditës të thyerjes dhe llogaritet me

shprehjen:

KV(U) = G(h1-h2) /J/ (28)

ku:

G (N)-pesha e çekanit,

h1(m)-lartësia fillestare e çekanit,

h2(m)-lartësia të cilën çekani e merr pas thyerjes ose përshkimit të kampionit në mes të

mbështetësave. Vlera e energjisë (punës) goditës të thyerjes shprehet në J (N x m). Vlerat e punës goditëse

të thyerjes të përcaktuara me kampione me kanale të ndryshëm nuk duhet të konvertohen në vlera tjera por

vetëm mund të krahasohen kualitativisht.

Pasi që temperatura e provës ka ndikim të konsiderueshëm në punën goditëse të thyerjes të çeliqeve

konstruktive, prova shpeshhere realizohet në temperatura të ulëta.

Ndikimi i temperaturës së provës në vlerat e punës goditëse të thyerjes për materiale të ndryshme

është prezantuar në fig.18.

Fig.18 . Ndikimi i temperaturës së provës në energjinë (punën) goditëse të thyerjes për materiale të

ndryshme; 1-lidhje metalike me rrjetë kubike me centrim në faqe ( p.sh.çeliqe të austenitit, lidhje të

aluminit); 2-lidhje metalike me rrjetë kubike me centrim në qendër (p.sh. shumica e çeliqeve konstruktive,

polimeret, qeramika); 3-materialet me fortësi të lartë ( çeliqet ultra të fortë, lidhjet e forta metalike)

19

Siç shihet nga lakorja 2 në fig.18, materiali i cili në një temperaturë të caktuar ka vlera të larta të

energjisë goditëse të thyerjes, kampioni manifeston thyerje plastike(viskoze-shtalbët-duktile) ose përshkohet

pa u thyer në mes të mbështetësave, ndërsa në temperatura të ulëta, kampioni manifeston thyerje të brishtë

(egër-frazhile)) me vlera të vogëla të energjisë goditëse të thyerjes.

Temperatura e cila e ndan zonën me vlera të larta të energjisë goditëse të thyerjes nga zona me vlera

të ulëta të energjisë goditëse të thyerjes quhet temperatura kalimtare ose transitore (Ttr).

Te çeliqet e konstruksionit praktikohet të shënohen vlerat e energjisë goditës të thyerjes për një

temperaturë të caktuar mbi temperaturë transitore për materialin përkatës. Në këtë mënyrë gjatë eksploatimit

të këtyre çeliqeve në temperatura mbi temperaturën transitore, eliminohet rreziku nga thyerja e brishtë (egër).

Metalet dhe lidhjet e tyre me rrjetë kubike me centrim në faqe (lakorja 1) manifetojnë zvogëlim të

energjisë goditëse të thyerjes me uljen e temperaturës, por ky zvogëlim nuk është i theksuar si në rastin

paraprak në lakoren 2 dhe si rrjedhim mund të thuhet se gjatë provës në të gjitha temperaturat ato

manifestojnë thyerje plastike (viskoze-shtalbët-duktile). Për dallim nga këto, materialet me fortësi të lartë,

gjatë provës në të gjitha temperaturat manifestojnë vlera të ulëta të energjisë goditëse të thyerjes,

respektivisht thyerje të brishtë (egër-frazhile).

6.1. Standardet për provën e energjisë (punës) goditëse të thyerjes

DIN EN 10045: Prova e energjisë goditëse të thyerjes sipas Charpy-it; DIN 50115: Prova e energjisë

goditëse të thyerjes; DIN 50116: Prova e energjisë goditëse të thyerjes të zinkut dhe legurave të tij, DIN

50122: Prova e energjisë goditëse të thyerjes të bashkësive të salduara, DIN 3453: Prova e energjisë goditëse

të thyerjes të materialeve polimerike, DIN 51222: Pajisjet për provën e energjisë goditëse të thyerjes; HRN

C.A4.004: Provat mekanike të metaleve. Provat me goditje sipas metodës së Charpy-it (kampioni me kanal

„U“); HRN C.A4.025: Provat mekanike të metaleve. Provat me goditje sipas metodës së Charpy-it

(kampioni me kanal „V“).

7. SHKARJA (ZVARRITJA-RRJEDHJA) E MATERIALEVE

Në pikën 3.1. është prezantuar ndikimi i temperaturës së lartë në vetitë mekanike, të përcaktuara me

veprim statik të ngarkesës dhe në kohëzgjatje të shkurtë të veprimit të saj. Në këtë kapitull gjithashtu është

thënë se ndikimi i temperaturës është më i theksuar nëse ngarkimi i kampionit ose detalit të gatshëm në

eksploatim, bëhet në kohëzgjatje të madhe.

Diagramet sforcimi ( )-zgjatimi ( ), fig.19 janë fituar me provën në tërheqje të dy kampionëve

nga çeliku për kaldaja në temperatura të larta 1 , 2 ashtu që 2 1. Ndikimi i temperaturës së lartë në

rrjedhën e diagramit korespondon me prezantimin në kapitullin 3.1.

20

Fig.19. Diagrami ( )- ( ), gjegjësisht diagrami i „përmbysur“ i shkarjes (zvarritjes) në dy

temperatura të larta për çelikun për kaldaja

Në vazhdim, një kampion nga çeliku i njejtë ngarkohet në kohëzgjatje më të madhe në temperaturën

1 me ngarkesë konstante 1 e cila është më e vogël se kufiri i rrjedhshmërisë Re për atë temperaturë. Në

çastin e ngarkimit të kampionit me ngarkesën 1, kampioni zgjatet për vlerën 1 (fig.19). Me vrojtimin e

mëtejmë të zgjatimit me kalimin e kohës konstatohet se nuk ka pas rritje. Kampioni tjetër nga çeliku i njejtë

është ngarkuar në temperaturën 2 me ngarkesë 2 , më të vogël se kufiri i rrjedhshmërisë Re, për

temperaturën gjegjëse, ngjashëm si në rastin e parë, me ç,rast shkaktohet zgjatja 2 . Duke e vrojtuar më tej

zgjatimin është konstatuar se me kalimin e kohës ai rritet, ashtu që në fund mund të shkaktohet edhe këputja

e kampionit. Diagrami i poshtëm në fig.19. prezanton diagramin e shkarjes (zvarritjes) i këthyer për 90o,

ndërsa diagrami në fig.20 prezanton diagramin „normal“ të shkarjes (zvarritjes), në të cilin boshti X paraqet

kohën e ngarkimit në orë (h), ndërsa boshti Y paraqet zgjatimin në përqindje (%).

Fig. 20. Diagrami i shkarjes (zvarritjes)

Diagrami nuk fillon nga qendra e sistemit koordinativ për shkak të zgjatimit në çastin e ngarkimit të

kampionit. Diagrami, gjegjësisht vetë procesi i shkarjes (zvarritjes) ndahet në tre faza (stade). Në fazën

(stadin) e parë, që quhet edhe faza (stadi) fillestare e zvarritjes, zgjatimi realizohet sipas relacionit:

1 = tm

(29)

Vlera e eksponentit m është më e vogël se 1 dhe pas rritjes rapide të zgjatimit në njësi të kohës në

fillim të ngarkimit me ngarkesë konstante, rritja e mëtejme gradualisht zvogëlohet. Në fazën (stadin) e dytë të

shkarjes (zvarritjes), që quhet faza(stadi) e shpejtësisë konstante të zvarritjes, që konform emërtimit, rritja e

zgjatimit në njësi të kohës është konstant, ndërsa diagrami është në trajtë të drejtëzës dhe shprehet me

relacionin:

= k t (30)

Pas fazës (stadit) së dytë të shkarjes (zvarritjes), ndodh faza e tretë, faza përfundimtare e shkarjes

(zvarritjes) ku sërish ndodh rritje rapide e zgjatimit në njësi të kohës, që shprehet sipas relacionit:

m = tm

(31)

Vlera e eksponentit m është më e madhe se 1. Në fazën (stadin) e tretë të shkarjes (zvarritjes) vjen

edhe deri te këputja e kampionit.

Shkarja (zvarritja) e materialeve është proces i aktivizuar termik, proces ireverzibil i deformimit që

ndodh në kondita të ngarkimit konstant gjatë një kohëzgjatje të madhe në temperaturë të lartë. Së këndejmi

në dukurinë e zvarritjes ndikojnë këto parametra:

-temparatura e shkrirjes së materialit,

21

-lloji i lidhjes atomike dhe lloji i rrjetës kristalore të materialit,

-gjendja mikrostrukturore e materialit.

Temperatura e shkrirjes së materialit teoretikisht është kufiri i sipërm i shfrytëzimit të materialit për

qëllime konstruktive. Pasi që shkarja(zvarritja) e materialeve është proces i aktivizuar termik në të cilin

ndodh difuzioni dhe restaurimi, procesi i shkarjes (zvarritjes) ndodh në intervalin e temperaturës:

T>0.3 Tsh K (32)

Temperatura e shkarjes (zvarritjes) së çeliqeve është afro 700K, lidhjeve të aluminit afro 350K,

ndërsa plumbi dhe materialet polimerike pësojnë zvarritje në temperaturë të dhomës. Rrjedhja plastike në

kokrrizat kristalore paraqet lëvizjen e dislokacioneve. Ekziston dallim i konsiderueshëm në pikëpamje të

ngarkesës për fillimin e lëvizjes së dislokacioneve të kristaleve me lidhje metalike në krahasim me ato me

lidhje kovalente dhe jonike. Në temparatura të larta lëvizja e dislokacioneve është më e madhe në krahasim

me temperaturat e ulëta.

Në temperatura të ulëta kufikokrrizat luajnë rol pozitiv në qëndrueshmërinë mekanike të materialeve

pasi që paraqesin pengesë për lëvizjen e dislokacioneve, ndërsa në aspektin e qëndrueshmërisë ndaj lodhjes

kufikokrrizat ndikojnë negativisht. Në temperatura të larta, përkundër sipërfaqeve jo të rrafshta ndërmjet dy

kokrrizave kristalore, për shkak të lëvizjes “jokonzervative” të dislokacioneve vjen deri te rrëshqitja e njenës

kokrrizë kristalore ndaj tjetrës dhe si rrjedhim zvarritja nëpër kufikorriza është me e lehtë në krahasim me

brendinë e kristalit, ndërsa mikrostruktura kokërrmadhe është më e mirë ndaj mikrostrukturës kokërrimët.

Në këtë kuptim akoma më e favorshme është mikrostruktura monokristalore, gjegjësisht detali (pjesa) i cili

përbëhet vetëm nga një kokrrizë kristalore. Duke e pasur parasysh këtë dukuri, lopatat e turbinave me avull

punohen nga monokristali i superlidhjes së nikelit. Në fig.21 janë prezantuar diagramet e zvarritjes për kahje

të ndryshme të veprimit të ngarkesës konstante të superlidhjes së nikelit me këtë përbërje:

9%Cr, 10%Co, 2%Ti, 5%Al, 12,5%W, 0,05%Zr, 0,015B, 0,15C dhe pjesa tjetër nikel-Ni.

Qëndrueshmëri më të mirë ndaj zvarritjes kjo lidhje paraqet në drejtim të rrafsheve kristalore (001),

ndërsa dukshëm më të dobët në drejtimin (110) dhe mbi bazën e kësaj anizotripie mund dukshëm të rritet

qëndrueshmëria e lopatave të turbinave me avull.

Fig.21.Diagrami i shkarjes (zvarritjes) për drejtime të ndryshme të veprimit të ngarkesave në

kampionin monokristalor të superlidhjes së nikelit.

22

Përcaktimi i rezistencës ndaj shkarjes (zvarritjes) kryesisht bëhet me kampione të njejtë si ato të

provës së tërheqjes, ndërsa më së shumti përdoren kampione me prerje tërthore rrethore me filetë në pjesët

anësore (lloji B i kampionëve, fig.2). Mund të shfrytëzohen edhe kampione me prerje tërthore rrethore me

kanal unazor ( raporti ndërmjet diametrit të jashtëm dhe të brendshëm është prej (0.6-0.8).

Prova realizohet me ngarkim të drejtpërdrejtë të kampionit në temperaturë të caktuar dhe në distanca

të caktuara kohore. Kampioni gjatë provës gjendet në furrë në të cilën me ndihmën e termostatit rregullohet

temperatura e furrës.

Provat e përcaktimit të rezistencës ndaj zvarritjes realizohen me veprim të ngarkesës në kohë shkurtë

(t 100h) dhe me veprim të ngarkesës në kohë të gjatë (t>100h).

Vetitë mekanike të cilat e karakterizojnë rezistencën e materialit ndaj shkarjes (zvarritjes) janë:

Kufiri i shkarjes-zvarritjes (Rsh/t/T/ ) , që prezanton sforcimin në tërheqje që në temperaturën

konkrete të provës (T) pas kohës së caktuar të provës (t) shkakton në kampion deformim ireverzibil (mbetës)

. Shpeshhere ky deformim mund të jetë 0.1; 0.2; 0.5 ose 1%. P.sh. R0.2/1000/500 tregon sforcimin që pas 1000

orësh në temperaturën 500oC shkakton deformim ireverzibil(mbetës) prej 0.2%.

Qëndrueshmëria statike (Rm/t/T paraqet qëndrueshmërinë në tërheqje që pas kohës së caktuar (t) të

provës, në temperaturën (T) shkakton këputjen e kampionit. P.sh. Rm/1000000/475 tregon sforcimin që shkakton

këputjen e kampionit pas 1000000 orë në temperaturën 475oC.

Në mënyrë analoge me provën statike në tërheqje, mund të përcaktohen edhe vetitë mekanike që

karakterizojnë aftësinë e materialit për deformim (deformueshmërinë-plasticitetin) gjatë shkarjes ,

respektivisht zgjatimi gjatë shkarjes At/T dhe kontrakcioni gjatë rrjedhjes Zt/T.

7.1. Standardet për provën e shkarjes (zvarritjes)

DIN 50118: Prova e qëndrueshmërisë statike në tërheqje të materialeve metalike , DIN 51226:

Pajisjet për provën e qëndrueshmërisë statike.

8. LODHJA E MATERIALEVE

Shpeshhere pjesët (detalet) e makinave dhe konstruksioneve nuk u nënshtrohen ngarkesave statike

gjatë eksploatimit, por ngarkesave dinamike (të ndryshueshme). Pa marrë parasysh faktin se vlera e

ngarkesave dinamike është më e ulët se kufiri e rrjedhshmërisë, pas një kohe të caktuar mund të ndodhi

thyerja (këputja). Për këtë arsye dimenzionimi i pjesëve (detaleve) të makinave dhe konstruksioneve duke

shfrytëzuar të dhënat e provave mekanike të përcaktuara me veprim statik është jo real dhe jo i saktë. Si

pasojë e kësaj shkaktohet lodhja e materialeve, respektivisht shkatërrimi gradual i materialeve për shkak të

veprimit në kohëzgjatje të madhe të ngarkesave dinamike (të ndryshueshme) që rezulton me thyerje

(këputje-dëmtim) të pjesës (detalit).

Sipërfaqja karakteristike e thyerjes (këputjes) së materialit nga lodhja është prezantuar skematikisht

në fig. 22.

Fig.22. Paraqitja skematike e sipërfaqes së thyerjes së materialit nga lodhja

23

Sipërfaqja e thyerjes përbëhet nga pjesa e lëmuar dhe e shndritshme me vija të orijentuara në drejtim

të përhapjes së plasaritjes. Kjo pjesë e sipërfaqes së thyerjes krijohet për një kohë të gjatë të veprimit të

ngarkesave dinamike dhe quhet zona e thyerjes permanente. Pjesa tjetër e sipërfaqes së thyerjes quhet zona e

thyerjes momentale (çastit) dhe kjo zonë është e vrazhdë dhe kokrrizore dhe krijohet gjatë veprimit t

sforcimit në çastin e zvogëlimit të sipërfaqes së prerjes tërthore, që i korespondon qëndrueshmërisë në

tërheqje të materialit. Raporti i sipërfaqes së thyerjes permanente ndaj thyerjes momentale (çastit)

respektivisht shpërndarja e saj varet nga intensiteti i ngarkesave dinamike dhe koncentrimi i tyre.

Për pjesën (detalin) e gatshëm ose kampionin me sipërfaqe të lëmuar, inicimi i thyerjes shkaktohet

nga deformimi lokal johomogjen që rezulton me krijimin e rrafsheve rrëshqitëse të cilët dalin (ekstruzioni)

nga kontura e sipërfaqes ose futen (intruzioni) në brendi të konturës së sipërfaqes, fig.23. Këto rrafshe në

sipërafqe dhe veçmas intruzionet, paraqesin koncentrimin e sforcimeve, respektivisht vendet me potencial të

lartë të krijimit të plasaritjeve. Plasaritja e inicuar në sipërfaqe zgjerohet në kënd prej afro 45o në drejtim me

sforcimet normale, respektivisht në drejtim të sforcimeve maksimale tangjenciale te materialet me strukturë

kristalore (faza 1, fig.23).

Mënyra e këtillë e përhapjes (shpërndarjes) së plasaritjeve është prezente vetëm te disa kokrriza

kristalore. Shpejtësia e përhapjes (shpërndarjes) së plasaritjeve në këtë fazë varet nga mesi (ambienti)

rrethues. Gjatë provës në ajër shpejtësia është afro 10-7

mm për cikël të ngarkesës. Gjatë ngarkesës së

ndryshueshme me amplitudë të madhe ose në prezencë të koncentrusëve të sforcimeve të pjesëve

konstruktive, faza I kryesisht nuk paraqitet.

Fig. 23. Paraqitja skematike e krijimit të thyerjes së materialit nga lodhja

Në fazën II plasaritja përhapet (shpërndahet) nëpër kristal (përhapje transkristalore), të shumtën e

rasteve normal me drejtimin e veprimit të sforcimit normal. Në këtë fazë të përhapjes së plasaritjes krijohen

vijat karakteristike si pasojë e ndryshimit të vazhdueshëm të majës së plasaritjes. Distanca ndërmjet vijave

është tregues i shpejtësisë së përhapjes së plasaritjes. Me zvogëlimin e seksionit të prerjes tërthore, sforcimi

rritet, shpejtësia e përhapjes së plasaritjes rritet dhe si rrjedhim distanca ndërmjet vijave është më e madhe.

Vetia mekanike e cila karakterizon qëndrueshmërinë e materialit ndaj lodhjes quhet qëndrueshmëri

dinamike. Qëllimi i përcaktimit të qëndrueshmërisë dinamike qëndron në përcaktimin e qëndresës (sjelljes)

së materialit, respektivisht të pjesëve (detaleve) të makinave dhe konstruksioneve në kondita të veprimit të

ngarkesave dinamike (të ndryshueshme) në kohëzgjatje të madhe . Në mënyrë analoge me ngarkesat statike

edhe ngarkesat dinamike mund të jenë tërheqëse, shtypëse, përkulëse dhe përdredhëse.

Prova e lodhjes realizohet me ndihmën e pajisjeve të cilat mundësojnë krijimin e ngarkesave ciklike

(titruese) të kampioneve ose detaleve të makinave dhe quhen “pulzatorë” ose pajisje për lodhje të materialit.

Nëse frekuenca e ndryshimit të ngarkesave „f“ është më e vogël se 5Hz, atëherë provat quhen prova

me frekuencë të vogël (ulët). Provat me frekuencë 5Hz<f<30Hz quhen prova me frekuencë të mesme, ndërsa

nëse frekuenca „f“ është mbi 30Hz provat quhen prova me frekuencë të lartë.

24

Pajisjet më të thjeshta për provën e lodhjes janë ato të cilat konsistojnë në rrotullimin e kampionit me

një shpejtësi të caktuar. Për përcaktimin e qëndrueshmërisë dinamike ngarkesa që ushtrohet në kampion ose

në detalin e gatshëm ka karakter sinusoidal (fig.24).

Fig. 24. Parametrat e ngarkesës dinamike me karakter sinusoidal: m-ngarkesa mesatare; a-

amplituda e ngarkesës; s-ngarkesa e sipërme; p-ngarkesa e poshtme

Varsisht nga lloji i ngarkesës dinamike që ushtrohet në kampion ose në detalin e gatshëm, ato mund

të jenë njëkahore ose alternative, fig.25.

Fig.25. Lloje të ndryshme të ngarkesës dinamike me karakter sinusoidal

Për përcaktimin e qëndrueshmërisë dinamike zgjedhet lloji i ngarkesës dhe realizohet prova e

Wöhler-it (Welerit). Për çdo vlerë të ngarkesës dinamike, e paraqitur me amplitudën a ose me vlerën e

sipërme s , provohen prej 6 deri në 10 kampione të njejtë. Vlen të theksohet se vëmendje e posaçme duhet

ti kushtohet përpunimit të kampioneve në përgjithësi dhe përpunimit final në veçanti për arsye se ka ndikim

të jashtëzakonshëm në vlerat e qëndrueshmërisë dinamike.

Forma dhe dimensionet e kampionit varen nga lloji i ngarkesës që do të përdoret dhe nga lloji i

pajisjes për provë (pulzatorit). Për prova me ngarkesë tërheqëse dhe shtypëse kampionet në varësi nga lloji i

produktit që duhet të provohen mund të jenë me prerje tërthore rrethore dhe katërkëndore (katërkëndëshe).

Për ngarkesë në përkulje shfrytëzohet kampioni me prerje tërthore katërkëndore (katërkëndëshe), ndërsa për

ngarkesë në përdredhje (torzion) shfrytëzohet kampioni me prerje tërthore rrethore.

Rezultatet e provës së Wöhler-it prezantohen në diagramin e Wöhlerit në të cilin vlerave të veçanta

të qëndrueshmërisë dinamike u përgjigjet numri gjegjës i cikleve që u qëndron kampioni deri në këputje

(thyerje), fig.26.

25

Fig. 26 . Diagrami i Wöhler-it

Vlera meksimale e ngarkesës dinamike (të ndryshueshme) që kampioni i qëndron (përballon) pa

pësuar këputje (thyerje) për një numër të pafund të cikleve, që përkufizohet si numër limitues i cikleve Nl,

quhet qëndrueshmëri dinamike Rd, N/mm2.

Te materialet metalike dhe veçmas te çeliqet konstruktive lakorja e Wöhler-it në mënyrë asimptotike i

afrohet vlerës së qëndrueshmërisë dinamike, ndërsa te materialet polimerike lakorja e Wöhler-it i afrohet

apcisës dhe nuk mund të përcaktohet me saktësi qëndrueshmëria dinamike.

Vlerat e rëndomta të ciklit limitues Nl për materiale metalike janë:

Për çelik Nl=107

Për bakër dhe lidhje të tij Nl=5x107

Për metale të lehta dhe lidhjet e tyre Nl=108

Vlen të theksohet se gjatë provës fitohen rezultate vlerat e të cilave kanë shmangie të

konsiderueshme. Ndodh që për një shkallë të caktuar të ngarkesës dinamike numri i cikleve limitues deri në

paraqitjen e këputjes (thyerjes) së kampionit të dallojë edhe deri në 1:10 dhe për përcaktim të sigurt dhe të

besueshëm të qëndrueshmërisë dinamike duhet të vehen në përdorim metodat statistikore të një numri të

konsiderueshëm të provave.

Diagrami i Wöhler-it ofron të dhëna mbi vlern e qëndrueshmërisë dinamike të ndonjë materiali

vetëm për një lloj të caktuar të ngarkesës dinamike. Për konstruktorët shpeshhere është e nevojshme vlera e

qëndrueshmërisë dinamike të ndonjë materiali për lloje të ndryshme të ngarkesave dinamke. Këto të dhëna i

mundëson diagrami i Smith-it. fig.27.

26

Fig. 27. Diagrami i Smith-it

Në diagramin e Smith-it prezantohet varësia e qëndrueshmërisë dinamike Rd në raport me ngarkesën

mesatare mes. Nga ana e sipërme e diagramit, zona e qëndrueshmërisë dinamike kufizohet me vijën e

tensioneve të sipërme s gjegjësisht me kufirin e rrjedhshmërisë Re, ndërsa nga ana e poshtme kufizohet

me vijën e tensioneve të poshtme p. Me rritjen e ngarkesës mesatare amplituda e lejuar e tensionit a

zvogëlohet. Për rastin kritik s=Re amplituda e lejuar është e barabartë me zero.

Në fig.28 është prezantuar diagrami i Smith-it për çelikun konstruktiv Ç0361, për lloje të ndryshme të

ngarkesave.

Fig. 28. Diagrami i Smith-it për çelikun konstruktiv Ç0361.

27

8.1.Standardet për përcaktimin e qëndrueshmërisë ndaj lodhjes

HRN C.A4.035: Provat mekanike të materialeve. Provat dinamike. Provat e lodhjes. Nocione

themelore, DIN 50100: Prova e qëndrueshmërisë dinamike, DIN 50113: Prova e qëndrueshmërisë dinamike

në përdredhje, DIN 50142: Prova e qëndrueshmërisë dinamike në përkulje me kampione të formës

petashuqe.

9. MEKANIKA E THYERJES

Mekanika e thyerjes merret me shqyrtimin e krijimit dhe përhapjes së plasaritjeve në trupat e ngurtë.

Termi (nocioni) mekanika e thyerjes ka kuptim të dyfishtë. Në kuptimin e ngushtë ajo merret me

hulumtimin e konditave të përhapjes së plasaritjeve, ndërsa në kuptimin më të zgjeruar mekanika e thyerjes

përfaqëson edhe pjesën e rezistencës mekanike të materialit e cila i dedikohet fazës përfundimtare të procesit

të deformimit të materialit si rezultat i veprimit të ngarkesave të jashtme. Me fjalë tjera mekanika e thyerjes i

ndrlidhë shqyrtimet teorike me rezultatet eksperimentale të dukurisë së thyerjes dhe dëmtimeve të ndryshme

të konstruksioneve që gjenden në eksploatim.

9.1.Llojet e thyerjeve

Thyerja (fraktura) mund të definohet si coptim (makroskopik) i materialit që shkakton humbjen e

aftësisë bartëse të trupit të ngurtë. Shkaku fizik i thyerjes është veprimi i ngarkesës që së bashku me ndikimin

e ambientit rrethues shkatërron lidhjen atomike dhe/ose molekulare dhe në këtë mënyrë krijohet një sipërfaqe

e lirë dhe e re. Ngarkesa teorike që është e nevojshme për krijimin e një sipërfaqje të lirë të re në rrjetën

kristalore (qëndrueshmëria teorike) mund të përcaktohet nga relacioni:

teo = 2 ( E d

)

1/2 (33)

ku:

E-moduli i elesticitetit, N/mm2,

-energjia sipërfaqësore (energjia e nevojshme për krijimin e sipërfaqes së lirë), J/mm2,

d-distanca ndërmjet rrafsheve kristalore, nm.

Qëndrueshmëria teorike e përcaktuar me këte relacion vlen vetëm për rrjetën kristalore ideale dhe

është disa herë më e madhe se qëndrueshmëria teorike për rrjetën kristalore reale. Ndryshimi i këtillë është

për shkak të pranisë së defekteve (gabimeve) në rrjetën kristalore reale të cilët dukshëm e zvogëlojnë

qëndrueshmërinë (rezistencën) e materialeve teknike në krahasim me ato ideale.

Thyerja makroskopike dhe mikroskopike mund të jetë plastike (duktile- shalbët-viskoze) dhe frazhile

(e brishtë, e egër).Te thyrja makroskopike plastike në afërsi të vendit të thyerjes është i pranishëm deformimi

plastik, ndërsa te thyerja frazhile deformimi plastik mungon. Në mikro përmasa te materialet me strukturë

kristalore (metalet, lidhjet e tyre, qeramika, disa polimere) thyerja mund të jetë transkristalore ose

interkristalore. Thyerja transkristalore ndodh nëpër kokrrizën kristalore dhe mund të jetë plastike dhe

frazhile. Te thyerja plastike transkristalore në sipërfaqen e thyerjes janë të pranishme gropëzat të krijuara nga

deformimi plastik i matriksës (amzës) metalike rreth grimcave prezente në mikrostrukturën e materialeve

metalike. Për këtë arsye kjo thyerje shpesh quhet si thyerje „tunelore“. Thyerja transkristalore e brishtë

zhvillohet përgjatë rrafsheve të caktuara kristalore në kokrriza të veçanta kristalore. Te materialet me rrjetë

kristalore me centrim në faqe këto rrafshe të shumtën e rasteve janë rrafshet 100, ndërsa te materialet me

rrjetë heksagonale janë rrafshet 0001. Thyerja e këtillë quhet thyerje me çarje. Thyerja interkristalore

përhapet (shpërndahet) përgjatë kufirit të kokrrizave dhe gjithmonë është thyerje e frazhile (e brishtë). Në

pamje (shiqim-dukje) është e ngjashme me thyerjen transkristalore me çarje nga se sipërfaqja e thyer

përbëhet nga pllakëza të lëmuara me përmasa mikroskopike ( mikro pllaka të lëmuara) të cilat në këtë rast

28

prezantojnë kufikokrrizat kristalore. Pamja makro dhe mikro e thyerjes gjatë ngarkesave ciklike (thyerja për

shkak të lodhjes) është diskutuar në kapitullin 8.

Në makro përmasa thyerja për shkak të lodhjes rëndomtë është e brishtë. dmth, pa pësuar deformim

plastik të detalit makinerik.

9.2.Modelet e plasaritjeve (çarjeve)

Për vlerësimin e stabilitetit të trupit të ngurtë i cili përmban plasaritje është e nevojshme të definohet

modeli i plasaritjeve. Modeli më i shpeshtë i plasaritjeve është ai i cili bazohet në hipotezën energjetike të

thyerjes, pra modeli i Griffith-it. Modeli i Griffith-it paraqet një plasaritje të ngushtë me gjatësi 2a në pllakën

e ngarkuar në tërheqje me ngarkesë të pakufizuar të tërheqjes (fig.29.).

Fig. 29. Modeli i Griffith-it i plasaritjes

Kriteri i vlerësimit të stabilitetit sipas Griffith-it paraqet raportin ndërmjet energjisë së liruar elastike

të distorzionit gjatë rritjes së plasaritjes ndaj energjisë për krijimin e sipërfaqes së re. Sipas Griffith-it,

energjia e liruar elastike e distorzionit We duhet të jetë më e madhe se energjia e nevojshme për krijimin e

sipërfaqes së re Wo ose e barabartë me te.

Energjia elestike e distorzionit është:

We = 2

E

a 2

(34)

Ndërsa energjia e nevojshme për krijimin e dy sipërfaqeve të reja është:

Wo = 4 a o (35)

Kriteri për zgjerimin e plasaritjes është:

da

dWe =da

dW0 (36)

Sforcimi kritik është:

c = (2 E

0 a)1/2

(37)

ndërsa gjatësia kritike e plasaritjes është:

ac = 2 E

0 2 (38)

29

Hulumtimet eksperimentale e kanë vërtetuar mundësinë e shfrytëzimit të ekuacionit (37) dhe (38)

vetëm për materiale me brishtësi të jashtëzakonshme ( qelqi, qeramika), ndërsa për materiale plastike për

shkak të përcaktimit të komplikuar të vlerës së energjisë efektive sipërfaqësore ef, përdorimi i këtyre

relacioneve është i kufizuar. Avancimin e mëtejmë të modelit të Griffith-it e ka e bërë Irwin-i duke supozuar

ekzistimin e zonës plastike në majë të plasaritjes, gjegjësisht zgjatimin fiktiv të plasaritjes për një rreze të

zonës plastike (fig.30).

Fig. 30. Modeli i plasaritjes sipas Irwin-it

Sipas këtij modeli, në rrënjën e plasaritjes, sforcimi është i barabartë me kufirin e rrjedhshmërisë Re.

Në bazë të modelit të Griffith-it dhe Irwin-it bazohet edhe koncepti mekanikës elastike-lineare të thyerjes.

9.3.Konceptet e mekanikës së thyerjes

Në bazë të qëndresës së ndryshme të materialit del dhe definicioni i vlerësimit të kriterit të thyerjes së

detaleve makinerike, gjegjësisht kampioneve të cilët përmbajnë plasaritje (fig.31).

30

Fig. 31. Fazat (stadet) e deformimit të trupit të ngurtë me plasaritje

1-deformimi elastik linear

2-krijimi i zonës së kufizuar plastike ( rrjedhja e kufizuar)

3-deformimi elastiko-plastik

4-rrjedhja e tërsishme

Në bazë të skemave të paraqituara të diagramit forca-zgjatimi, përcaktohen konceptet e mekanikës së

thyerjes, që janë:

-mekanika elastike-lineare e thyerjes,

-mekanika elastike-lineare e thyerjes me rrjedhje të kufizuar (ekzistimi i zonës plastike,

-mekanika elastiko-plastike e thyerjes

Zgjerimi i mekanikës elastiko-plastike të thyerjes në katër zona (fig.31) ka kuptim vetëm në raste të

krijimit të thyerjes si pasojë e zgjerimit të plasaritjes dhe jo gjatë jostabilitetit plastik të trupit.

9.3.1.Mekanika elastke-lineare e thyerjes

Ky koncept i mekanikës së thyerjes mundson shqyrtimin sasior (kuantitativ) të procesit të thyerjes në

kondita të deformimit elestik linear deri në thyerje. Ky shqyrtim mund të realizohet duke analizuar

shpërndarjen e sforcimeve në majën e plasaritjes me ndihmën e teorisë së elesticitetit si dhe duke analizuar

bilancin energjetik gjatë zgjerimit të plasaritjes.

9.3.1.1.Koncepti i intensitetit të sforcimit

Plasaritja mund të merret si rast i kufizuar i kanalit të hapur me rreze rrumbullakimi përafërsisht të

barabartë me zero ( =0), dhe në këtë mënyrë analiza e sforcimeve në majë të plasaritjes mund të bëhet

duke e pas parasysh këtë si lloj plasaritje. Sipas fig.32a në rrënjën e kanlit vjen deri te koncentrimi i

sforcimeve:

max= k n (39)

ku:

k- faktori i formës

Për kanalin e formës eliptike merret relacioni:

max= n 21 (

a) 2

1

(40)

ku:

a- është gjysmëboshti i madh i elipsës, ndërsa është rrezja e rrumbullakimit të kanalit të hapur. Për

a>> rrjedh se:

max = 2 n (

a) 2

1

(41)

31

Fig. 32 .Krahasimi i shpërndarjes së sforcimeve në majë të kanalit (a) dhe plasaritjes (b) gjatë

ngarkimit linear (një aksial) në tërheqje

Duke e marr parasysh rastin ku kanali supozohet si plasaritje e theksuar ideale ( zero) atëherë

krijohet një rast i veçantë matematikor në majën e plasaritjes, gjegjësisht max . Në këtë mënyrë

raportet të cilat vlejnë për përshkrimin e gjendjes në majë të kanalit nuk mund të aplikohen për plasaritje dhe

duhet të implementohet nocioni faktori i intensitetit të sforcimit si vlerë kufitare e veprimit elastik të kanalit.

Me ndihmën e faktorit të intensitetit të sforcimit mund të përshkruhet shpërndarja matematikore e sforcimeve

dhe deformimeve në majë të plasaritjes.

ij = K(2 r ) 2

1

fij ( ) (42)

Këtu ij paraqet sforcimin normal dhe tangjencial në vendin afër majës së plasaritjes, pozicioni i së

cilës definohet me koordinatat polare r dhe (fig.32b). Funkcioni fij është pa njësi dimensionale dhe e varur

vetëm prej . Faktori i intensitetit të sforcimit varet nga r dhe dhe shënohet me r1/2

- që është karakteristikë

e veçantë e gjendjes elastike- lineare në majë të plasaritjes. Në kuptimin fizik, faktori i intensitetit të sforcimit

është masë (njësi) për intensitetin e rritjes së sforcimit në atë zonë. Dimensionet e faktorit të intensitetit të

tensionit janë Nmm-3/2

ose MNm-3/2

, ndërsa:

1Nmm-3/2

=0,03162MNm-3/2

(43)

Në varësi të mënyrës së hapjes së plasaritjes (fig.33), dallohen këto karakteristika të intensitetit të

sforcimit: KI , KII , KIII.

Fig. 33. Mënyrat e hapjes së plasaritjes

Në praktikë KI ka përdorim më të madh. Shfrytzohet për vlerësimin e detaleve të makinave me prani

të plasaritjeve të brendshme dhe të jashtme, të cilët u ekspozohen ngarkesave tërheqëse, lakuese dhe

32

ngarkesave me shtypje të brendshme. Për karakteristikën KI duke e zgjedh ekuacionin (42) fitohet shprehja e

Williams-Irwin-it:

z

y

x

=

2

1

2

1

r

Kcos

2

2

3sin

2sin

2

3sin

2sin1

2

3sin

2sin1

(44)

Për gjendjen planare të deformimit, për shkak të pamundësisë së deformimit në drejtim të boshtit z

lajmërohet edhe një komponentë e sforcimit:

z = ( x + y ) (45)

ku: -numri i Poisson-it

Në rrafshin (planin) në të cilën gjendet plasaritja (= 0) vlen relacioni:

y = KI ( 2 r )-1/2

(46)

Këto shprehje mund të shkruhen edhe për format tjera të karkteristikave të sforcimit (II dhe III). Si

rast i kufizuar për plasaritje të brendshme të ndonji trupi pambarimisht të zgjatur për a<<W, fitohet relacioni:

KI = i m y (2 r )-1/2

= y ( a)1/2

(47)

ku:

a- gjysma e gjatësisë së plasaritjes. Për përshkrimin e dimensioneve kufitare të detalit të makinës dhe

gjeometrisë së plasaritjes, implementohet funkcioni korrektues dhe shprehja e përgjithshme për faktorin e

intensitetit të sforcimit për karakteristikën I është:

KI = N x ( a)1/2

x f (48)

Faktori i tensioni nominal gjatësia e plasaritjes funkcioni

Intensitetit të tensionit korrektues

Kriteri për thyerje sipas mekanikës elastike lineare të thyerjes, është fillimi i zgjerimit të plasaritjes

deri në çastin e qetësimit të zgjerimit duke arritë vlerën kritike të faktorit të intensitetit të sforcimit në kondita

të gjendjes planare të deformimit. Këto vlera kritike KIC, KIIC dhe KIIIC njihen me termin shtalbësi e thyerjes

ose shtalbësi e plasaritjes dhe në esencë paraqesin veti mekanike që karakteizojnë shtalbësinë e materialit.

Pasi që gjendja e deformuar planare realizohet vetëm te detalet e trashë të makinave ose te epruvetat e trasha,

rrjedh se faktori kritik i intensitetit të sforcimit varet nga trashësia (fig.34).

33

Fig. 34. Varësia e faktorit kritik të intensitetit të sforcimit nga e trashsia e murit:1-gjendja planare

(thyerja me prerje), 2-gjendja e përzier (thyerja me prerje dhe thyerja planare), 3-gjendja planare e

deformimit (thyerja planare)

Zona 1 i dedikohet gjendjes planare të sforcimit. Për ndonjë trashësi Bo, Kc arrin maksimumin,

ndërsa për trashësi më të vogla vërehet thyerje tangjenciale. Në zonën 2 me rritjen e trashësisë rritet

pjesëmarrja e thyerjes planare ndërsa rreth skajeve akoma vërehet prania e thyerjes tangjenciale. Në këtë

zonë është prezente gjendja e përzier e deformimit dhe sforcimeve. Për trashësi të murit BI, Kc arrin vlerën

minimale KIC dhe në zonën 3 ndodh gati thyerje e plotë planare si rrjedhim i gjendjes planare të deformimit.

Një prani tejet e ulët e thyerjes tangjenciale lajmërohet rreth skajeve të trashësisë së materialit. Raporti

ndërmjet trashësisë së materialit dhe faktorit të intensitetit të sforcimit paraqitet edhe me shprehjen:

D=

2

1

e

I

R

K

(49)

ku: Re kufiri i rrjedhshmërisë së materialit.

Për < 1....1,3 pamundësohet plotësisht tërheqja dhe thyerja është e rrafshët- shkaktohet thyerje

ndarëse.

Për =4....6 ndodh kalimi në gjendjen e përzier të sforcimit ose deformimit dhe rritet pjesëmarrja e

thyerjes tangjenciale. Për >10 thyerja është tërsisht tangjenciale-shkaktohet gjendja e sforcuar planare.

9.3.2. Mekanika elastike lineare e thyerjes me rrjedhshmëri të kufizuar

Siç është theksuar edhe më parë, sipas Irwin-it dhe Griffith-it te thyerja e brishtë makroskopike, në

maje të plasaritjes vjen deri te krijimi i zonës plastike. Duke supozuar se zona plastike është tejet e vogël në

raport me përmasat e detalit makinerik dhe me sipërfaqen tërthore të pjesës bartëse të detalit, gjatësia efektive

e plasaritjes smadhohet sa rrezja e zonës plastike:

aef = a + rpl (50)

Në këtë rast faktori efektiv i intensitetit të sforcimit merr vlerën:

34

Kef =

W

afa

ef

ef2

1

(51)

ku:

W- është gjërsia e detalit makinerik.

Madhësia e zonës plastike përafërisht mund të përcaktohet nëse në shprehjen (51), në vend të

sforcimit vendoset kufiri i rrjedhshmërisë Re:

rpl =

2

2

1

e

I

R

K (52)

dhe kjo vlen për gjendjen e sforcuar planare, gjegjësisht:

rp l = vR

K

e

I 212

1

(53)

Për shkak të kalimit nga gjendja e sforcuar planare të zonës skajore, në gjendjen e deformuar planare

në zonën qëndrore, zona plastike ka formën e „ashtit të qenit“ fig.35.

Fig. 35. Forma e zonës plastike

Llogaritjet tredimensionale me metodën e elementeve të fundme duke marrë parasysh procesin

(dukurinë) e fortësimit kanë treguar se forma reale dallon nga modeli i paraqitur, gjegjësisht dallimi në

madhësinë e zonës plastike ndërmjet sipërfaqes dhe zonës qëndrore është më i vogël si rrjedhim i

zvogëlimit të faktorit të intensitetit të sforcimit në drejtim prej zonës qëndrore kah sipërfaqja. Me rritjen e

trashësisë së murit të detalit makinerik ose të kampionit, respektivisht me zvogëlimin e mundësisë së

deformimit tërthor, zona plastike zvogëlohet. Në mënyrë eksperimentale është e mundur të regjistrohet zona

plastike duke e ndriçuar pjesën anësore të sipërfaqes së poliruar. Mund të shfrytëzohen edhe metoda e matjes

së mikrofortësisë, brejtja kimike me qëllim të identifikimit të pranisë së dislokacioneve dhe pjekja

rikristalizuese. Duke e vu në përdorim gjatësinë efektive të plasaritjes, respektivisht shtalbësisë së thyerjes,

zgjërohet fusha e aplikimit të mekanikës elastike lineare të thyerjes, duke e i marrë parasysh edhe konditat:

35

a

rpl2 <0,4 dhe

e

n

R

0,9 (54)

Nëse nuk plotësohen këto kondita, atëhere duhet të aplikohet koncepti i mekanikës elastiko-plastike të

thyerjes.

9.3.3. Mekanika elastiko-plastike e thyerjes

Koncepti i mekanikës elastike-lineare të thyerjes nuk është i aplikueshëm në rastin kur madhësia e

zonës së rrjedhjes së materialit dhe e rrezes së zonës plastike, nuk është në vlera të të caktuara në raport me

madhësinë e plasaritjes dhe me dimenzionet e detalit makinerik ose të kampionit për provë. Në këtë rast

koncepti i mekanikës elastike lineare të thyerjes është tejet i kufizuar dhe i aplikueshëm për temperatura

tejet të ulëta të eksploatimit dhe për trashësi të mëdha të murit. Për këtë arsye me qëllim të aplikimit të

mekanikës së thyerjes për deformime më të mëdha plastike para ndodhjes së plasaritjes, aplikohet koncepti i

mekanikës elastiko-plastike të thyerjes ose mekanika e thyerjes me rrjedhje.

Praktikisht kjo do të thotë se mekanika elastiko-plastike lejon përcaktimin e vetive mekanike në

fushën e mekanikës së thyerjes jashtë fushës së aplikimit të mekanikës linearo-elatike të thyerjes, gjegjësisht

për kampione me dimenzione relativisht të vogla. Përveç kësaj, mekanika elastiko-plastike mundëson

formulimin e kritereve të dëmtimeve eventuale për qëndresë (sjellje) elastiko-plastike të materialit para

ndodhjes së thyerjes. Këto kritere i dedikohen zgjerimit stabil të plasaritjes pas krijimit të plasaritjes inicuese

(fillestare). Domosdoshmëria e aplikimit të këtyre kritereve të thyerjes paraqitet në rastet kur në zonën e

deformimit plastik lokal (p.sh. si shkas i koncentrimit të sforcimeve) ose të krijimit të brishtësisë lokale (p.sh.

tegeli ose ndikimi i mesit rrethues), plasaritja fillon të zgjerohet në mënyrë stabile, ndërsa më pastaj në zonën

e sforcimeve elastike vazhdon të lëvizi në mënyrë stabile ose jostabile.

Mbi këto fakte bazohen edhe dy konceptet kryesore të fushës së mekanikës elastiko-plastike të

thyerjes: koncepti COD dhe koncepti i integralit-J.

9.4. Përcaktimi eksperimental i shtalbësisë së thyerjes KIC

Për shkak të kërkesave specifike të definuara me konceptin e mekanikës elastike-lineare të thyerjes,

gjegjësisht sjelljes elastiko-lineare të materialit deri në thyerje, për përcaktimin eksperimental të shtalbësisë

së thyerjes KIC duhet të plotësohen këto kondita:

-dimenzionet e kampionit duhet të jenë më të mëdha se madhësa e zonës plastike në majë të

plasaritjes,

-në çastin e përhapjes jostabile të plasaritjes duhet të ekzistojë mundësia e regjistrimit preciz të

ngarkesës,

-për formën (trajtën) përkatëse të kampionit duhet të dihet ekuacioni adekuat, gjegjësisht raporti

ndërmjet faktorit të intensitetit të sforcimit, sforcimit dhe gjatësisë së plasaritjes.

9.4.1. Forma dhe dimenzionet e kampioneve

Provat shpeshherë realizohen me kampione kompakte të cilët i nënshtrohen tërheqjes (fig.36) ose me

kampione të cilët i nënshtrohen lakimit në tri pika (fig.37).

36

Fig. 36. Kampioni kompakt për tërheqje

Fig. 37. Kampioni për lakim në tri pika

9.4.2.Mënyra e realizimit të provës

Prova realizohet në dy faza:

-krijimi i plasaritjes reale nëpërmjet ngarkesës ciklike në pulzator,

-ngarkimi me ngarkesa statike deri në thyerje duke e regjistruar edhe diagramin forca-zgjerimi i

plasaritjes në pajisjen universale.

Në pajisjen servo-hidraulike për provë ekziston mundësia që të dy fazat e provës të realizohen në të

njejtën pajisje. Regjistrimi i diagramit forca-zgjerimi i plasaritjes (faza e dytë e provës) skematikisht është

prezantuar në fig.38.

37

1-matësi i zgjerimit të plasaritjes 2-pajisja për lakim 3-regjistruesi x-y

Fig.38. Paraqitja skematike e regjistrimit të diagramit forca-zgjerimi i plasaritjes për:

a-kampionin që lakohet në tri pika,

b-kampionin kompakt që i nënshtrohet tërheqjes

Matësi i zgjerimit të plasaritjes përforcohet mekanikisht nga të dy anët e kanalit të punuar me

gëdhendje dhe ndryshimi i gjërsisë së plasaritjes së bashku me signalin elektrik të forcës bartet në

regjistruesin e diagramit forca-zgjerimi i plasaritjes. Varësisht nga lloji i materialit dhe i konditave të provës

(p.sh. temperatura e provës) mund të paraqiten tre tipe karakteristik të diagramit forca-zgjerimi i plasaritjes,

fig.39.

Fig.39. Tipet (llojet) e diagrameve forca-zgjerimi i plasaritjes

Për diagramin tip 1 para arritjes së forcës maksimale Fmax , që shënon fillimin e zgjerimit jostabil të

plasaritjes dhe krijimin e thyerjes, vjen deri te deformimi plastik , gjegjësisht deri te zgjerimi stabil i

plasaritjes. Mënyra e përcaktimit të forcës FQ e cila e karakterizon këtë dukuri është si vijon:

Duke e tërhequr drejtzën OB e cila ka pjerrtësi më të butë se tangjenta OA për 5%, përcaktohet prerja

e drejtëzës me lakoren, ndërsa ordinata e pikëprerjes paraqet intensitetin (vlerën) e forcës FQ. Kondita e

aplikueshmërisë së mekanikës linearo-elatike të thyerjes, gjegjësisht të zonës së kufizuar plastike është:

38

QF

Fmax 1.1 (55)

Te diagrami tip 2 pas qëndresës (sjelljes) elastiko-lineare në kohëzgjatje relativisht të gjatë, të

materialit, pas arritjes së forcës FQ vjen deri te ramja e përkohshme e forcës (ngjashëm si te forca në kufirin e

rrjedhshmërisë gjatë provës statike të tërheqjes).

Diagramin tip 3 e karakterizon sjellja linearo-elastike e materialit, ndërsa gjatë llogaritjes merret

forca FQ =Fmax

Gjërësia e kampionit dhe gjatësia e tij duhet të maten në planin (rrafshin) e plasaritjes në tre vende

(pozicione) me saktësi prej 0.1%. Vlera e gjatësisë së plasaritjes merret si mesatare algjebrike e tri matjeve,

fig.40.

Fig. 40. Mënyra e matjes së gjatësisë së plasaritjes

Pas përcaktimit të forcës FQ llogaritet faktori i intensitetit të sforcimit KQ.

Faktori i intensitetit të sforcimit KQ përcaktohet për kampionin kompakt të provës në tërheqje

(fig.38-b) sipas relacionit:

KQ= )(

2

1 w

af

BW

FQ /

2

3

mm

N/ (56)

ku : f(w

a) polinomi i përafërt (aproksimativ- funksioni korrigjues) që definon (përshkruan) formën

e kampionit dhe në këtë rast përcaktohet nga relacioni:

f(w

a)=

2

3

432

1

6,572,1432,1364,4886,02

w

a

w

a

w

a

w

a

w

a

w

a

(57)

Për kampionin që i nënshtrohet lakimit në tri pika (fig.38.a), intensiteti i sforcimit përcaktohet me

relacionin:

KQ= ,

2

3

w

af

BW

SFQ /

2

3

mm

N / (58)

39

Ndërsa funksioni korrigjues f(a/w) përcaktohet:

f(w

a) =

2

3

22

1

1212

7,293,315,2199,13

w

a

w

a

w

a

w

a

w

a

w

a

w

a

(59)

Vlerat e KQ të llogaritura me ndihmen e relacioneve (56) dhe (58) paraqesin intensitetin kritik të

sforcimit KIC nëse plotësohen kriteret e definuar me konceptin e mekanikës elastike-lineare të thyerjes.

Prania e gjendjes planare të deformimit garantohet nëpërmjet relacioneve:

Gjerësia e kampionit: B 2.5(Re

ICK)2 (60)

Gjatësia e plasaritjes a 2.5(Re

ICK)2 (61)

9.5. Standardet për provat e mekanikës së thyerjes

ASTM E616 81: Terminoligjia në lidhje me provat e mekanikës së thyerjes, ASTM E399 81: Prova

standarde e shtalbësisë së thyerjes në kondita të deformimit planar.

10. SFORCIMET E MBETURA

Sforcimet e mbetura (residuale) janë sforcime mikro dhe makro, të pranishëm në material ose në

detalin makinerik pa veprimin e forcave të jashtme dhe momenteve të përçastshme, që janë në

baraspeshë(ekuilibër) mekanik. Njohja e intensitetit të sforcimeve të mbetura në material është e rëndësishme

nga se gjatë përpunimit të mëtejmë, respektivisht gjatë përdorimit, bashkëveprojnë me sforcimet të cilat

shkaktohen si rezultat i veprimit të forcave të jashtme ose të momenteve dhe kështu mund të manifestojnë

efekt të dëmshëm. Kjo ndonjëherë mund të shkaktojë deformim plastik të detalit makinerik ose eventualisht

edhe thyerje të tij. Sforcimet e mbetura si dukuri (fenomen) janë zbuluar qysh herët te materialet natyrore (

guri, druri) dhe më vonë edhe te materialet metalike, sepse te këto materiale pjesa dërmuese e sforcimeve të

mbetura mund të shpërhapen me deformim plastik (lakim) që nuk mund të vërehet me sy të lirë. Sforcimet e

mbetura të pranishëm në ndonjë detal (pjesë) paraqesin shumën e sforcimeve të rendit të parë, dytë dhe të

tretë (fig.41).

= I + II

+ III (62)

Fig.41. Paraqitja skematike e shumës së sforcimeve të mbetura

40

Sforcimet e mbetura të rendit të parë I janë të pranishëm në një zonë më të madhe të pjesës(

materialit), respektivisht shtrihen në një numër më të madh të kokrrizave kristalore. Forcat korresponduese,

gjegjësisht momentet janë në ekuilibër në tërë vëllimin e pjesës (materialit). Me prishjen e ekulibrit të

forcave ose të momenteve ndodhin (shkaktohen) ndryshime makroskopike të dimensioneve (lakime).

Sforcimet e mbetura të rendit të parë quhen edhe sforcime makro të mbetura. II –Sforcimet e mbetura të

rendit të dytë kanë vlera (intensitet) konstante brenda një ose disa kokrrizave kristalore (fig.41). Në ekuilibër

(baraspeshë) ndodhen forcat, gjegjësisht momentet e një numri më të vogël të kristaleve fqinje. Me prishjen e

ekuilibrit të forcave ose momenteve mund të shkaktohen ndryshime makroskopike të dimensioneve.

Sforcimet e mbetura të rendit të dytë quhen sforcime mikro të mbetura. III-Sforcimet e mbetura të rendit

të tretë dallohen në disa distanca (largësi) atomike në rrjetën kristalore, ndërsa forcat korresponduese,

respektivisht momentet, gjenden në ekuilibër (baraspeshë) vetëm brenda pjësëve të kokrrizave kristaore. Me

prishjen e baraspeshës së forcave ose momenteve në këtë rast mund të ndodhin ndryshime makroskopike të

dimensioneve. Sforcimet e mbetura të rendit të tretë quhen edhe sforcime mikro të mbetura.

10.1. Shkaqet e lindjes (krijimit ) sforcimeve të mbetura

Siç është theksuar edhe më parë, sforcimet e mbetura, të pranishëm në detal ose në ndonjë pjesë tjetër

konstruktive, lindin (krijohen) në vetë materialin gjatë përftimit, respektivisht përpunimit ose mund të lindin

(krijohen) edhe gjatë përdorimit (eksploatimit).

Sforcimet e mbetuara të kushtëzuara me llojin e materialit të shumtën e rasteve janë sforcime të

rendit të tretë-III

, ndërsa ato që lindin (krijohen) gjatë pëftimit, respektivisht përpunimit ose gjatë përdorimit

(eksploatimit) janë gati gjithmonë makro sforcime të mbetura të rendit të parë-I. Shkaqet e lindjes

(krijimit) të sforcimeve të mbetura, skematikisht janë paraqit në fig.42.

Fig.42. Paraqitja skematike e shkaqeve të lindjes (krijimit) të sforcimeve të mbetura

41

Përveç shkaqeve të lartëpërmendur të lindjes (krijimit ) të sforcimeve të brendshme, ekzistojnë edhe

shkaqe tjera për raste të veçanta. P.sh. për lindjen (krijimn) e sforcimeve të mbetura të rendit të parë ( I)

shpeshherë përmenden sforcimet e mbetura termike. Në vazhdim shqyrtohen sforcimet e mbetura gjatë

ftohjes së shpejtë (fikjes) të cilindrit të çelikut. Në fig.43, në diagramin temperatura-koha, janë prezantuar

kurbat e ftohjes të pjesëve anësore dhe të pjesës qëndrore (bërthamës) së cilindrit laminues me diametër

D=100mm të ftohur shpejtë në ujë (fikur) nga temperatura 850oC.

Fig.43. Kurbat e ftohjes dhe sforcimet termike për cilindrin e çelikut, i ftohur në ujë nga temperatura

850oC

Siç shihet nga fig.43, pjesët anësore ftohen dukshëm më shpejtë se pjesa qëndrore (bërthama), ndërsa

në pikën A ndryshimi i temperaturës është më i madh dhe është afro 600oC. Për shkak të ndryshimit të

temperaturës ndërmjet pjesëve anësore dhe bërthamës, në cilindër lindin (krijohen) sforcime termike:

= E T (63)

ku: E- moduli i elasticitetit,

-koeficienti i bymimit (dilatimit) termik,

T- ndryshimi i temperaturës.

Tkurrjen e skajeve të cilindrit (për shkak të ftohjes së shpejtë) e pengon bërthama me temperaturë më

të lartë, që shkakton lindjen (krijimin) e sforcimeve tërheqëse në skajet e cilindrit dhe të sforcimeve shtypëse

në bërthamë të cilindrit dhe këto sforcime janë në baraspeshë (pjesa e poshtme e diagramit) në fig.43. Në

figurë janë të paraqitur vetëm sforcimet gjatësorë (longitudinal). Sforcimet qarkorë janë të rendit të njejtë,

ndërsa sforcimet radialë janë me intensitet shumë të vogël. Në rastin kur temperatura e pjesëve të skajshme

dhe bërthamës barazohet, sforcimet termike janë të barabartë me zero, pra nuk ka kurfarë sforcimesh (lakorja

a në diagramin e poshtëm) të fig. 43. Kjo vlen vetëm atëhere kur sforcimet termike nuk e arrijnë vlerën e

kufirit të rrjedhshmërisë (Re). Pasi që me rritjen e temperaturës kufiri i rrjedhshmërisë zvogëlohet ( në

600oC ka afërsisht 1/3 e vlerës së temperaturës normale), sforcimet termike e arrijnë vlerën e kufirit të

42

rrjedhshmërisë, ndërsa pjesa e mbetur anulohen me deformim plastik, gjegjësisht me rrjedhjen e metalit (

pjesa e hiezuar me shrafurë ndërmjet kurbës a dhe b). Pas pikës A vjen deri te tërheqja e bërthamës dhe deri

te zvogëlimi i sforcimeve tërheqëse në zonën skajore (lakorja c) dhe në pikën B arrijnë vlerën zero, ndërsa

ftohja e mëtejme shkakton krijimin e sforcimeve në pjesën skajore. Kështu pas përfundimit të ftohjes në

zonën skajore janë të pranishëm sforcimet shtypëse, ndërsa në bërthamë në të cilën në temperaturë të lartë

kanë qenë të pranishëm sforcimet shtypëse, tash janë të pranishëm sforcimet tërheqëse. Intensiteti i

sforcimeve të mbetura është aq më i madh sa më i madh të jetë ndryshimi i temperaturës në pikën A, që do

të thotë se me rritjen e madhësisë (masivitetit) të trupit , gjegjësisht të intensitetit të ftohjes mund të priten

edhe sforcime të mbetura me intensitet më të madh. Përveç kësaj, te materialet me kufi më të madh të

rrjedhshmërisë në temparaturë të lartë krijohen sforcime të mbetura me intensitet më të vogël gjatë ftohjes së

shpejtë (fikjes).

Sforcimet e mbetura të rendit të dytë lindin (krijohen) te materialet dyfazore ku janë të pranishme

fazat me koeficient të ndryshëm të bymimit termik. Fig 44 në mënyrë skematike prezanton një përbërje

dyfazore; ku faza A ka koeficient më të madh të tërheqjes termike në raport me fazën B.

Fig.44. Krijimi i sforcimeve të mbetura si shkas i koeficientit të ndryshëm të bymimit termik

Supozojmë se në temperaturën To nuk janë të pranishëm sforcime të mbetura, ndërsa pas ftohjes në

temperaturën T1, faza A ka tendencë më të madhe të zvogëlimit të vëllimit( tkurret) në raport me fazën B.

Pasi që të ty fazat janë të lidhura fortë ndërmjet veti nëpërmjet kufirit fazor, në fazën A paraqiten (

dhe eventualisht mbeten) sforcimet tërheqëse, ndërsa në fazën B paraqiten sforcimet shtypëse me të njejtën

vlerë.

Sforcimet e mbetura të rendit të tretë janë të pranishëm në çdo material real i cili nuk ka

mikrostrukturë ideale. Te materialet me strukturë kristalore (të gjithë materialet metalike, disa lloje të

qeramikës dhe polimeret) janë të pranishëm defektet kristalore, gjegjësisht të gjithë atomet nuk janë të

vendosur në mënyrë të rregullt në pozicionet e tyre në rrjetën kristalore, por janë të pranishë defektet

pikëzore, lineare dhe sipërfaqësore, respektivisht boshllëqe dhe atome të ndërfutur, dislokacione anësore dhe

spirale, kufikokrriza me kënde të vogël dhe të mëdhenjë të orientimit. Të gjithë këto defekte shkaktojnë

krijimin e sforcimeve të mbetura të rendit të tretë.

Paralelisht me njohuritë mbi sforcimet e mbetura janë zhvilluar edhe metoda të ndryshme për matjen

respektivisht përcaktimin e tyre. Metodat për matjen e sforcimeve të mbetura kryesisht klasifikohen në:

metoda destruktive (me shkatërrim), gjysmëdestruktive dhe metoda jodestruktive (pa shkatërrim). Në grupin

e metodave destruktive dhe gjysmëdestruktive bëjnë pjesë metodat mekanike dhe metodat mekaniko-

43

elektrike. Me këto metoda mundësohet vetëm matja e sforcimeve të mbetura të rendit të parë, ndërsa e metë

tjetër e këtyre metodave është se elementet e konstruksioneve të ndryshme dhe detalet e makinave të cilët i

nënshtrohen matjes së sforcimeve të mbetura, nuk mund të përdoren për shkak se shkatërrohen. Metodat e

matjes së sforcimeve të mbetura me difraksion të rrezeve të Rö, me ultratingull dhe metodat magnetike bëjnë

pjesë në grupin e metodave pa shkatërrim (metodat defektoskopike). Përveç asaj që detali gjatë matjes nuk

dëmtohet, me disa nga këto metoda mund të maten edhe sforcimet e mbetura të rendit të parë dhe të tretë.

11. FORTËSIA E MATERIALEVE

Fortësia është rezistenca e materialit, që e bën ndaj depërtimit të një materiali (trupi) tjetër, dukshëm

më të fortë. Metodën e parë për matjen e fortësisë e ka zbuluar Mohsi në fillim të shekullit të kaluar. Sipas

shkallës së Mohs-it, materialet klasifikohen në 10 kategori, por kjo vlen vetëm për mineralet. Klasifikimi

konsiston n,ate që materiali (minerali) me një shkallë të caktuar të fortësisë gërvishet me një material tjetër

me shkallë më të madhe të fortësisë. Metoda e Mohs-it, respektivisht shkalla e Mohs-it nuk ka përdorim për

matjen e fortësisë së materialeve teknike. Në fushën e meterialeve teknike janë zhvilluar metoda të ndryshme

të matjes së fortësisë. Matja e fortësisë është metoda më e shpeshtë e provës së materialeve për përcaktimin e

vetive mekanike edhe pse fortësia nuk është ndonjë karakteristikë tepër relevente për definimin e vetive

mekanike në përgjithësi. Fortësia është në korrelacion edhe me disa veti tjera mekanike të materialeve. Vlen

të theksohet se ky korrelacion është me qëndrueshmërinë në tërheqje ( veçmas për çeliqet konstruktive dhe

për gizën e hirtë), me rezistencën ndaj konsumit abraziv etj. Matja e fortësisë pak e dëmton sipërfaqen e

detalit të cilit i matet fortësia dhe shpesh kjo metodë klasifikohet si metodë jodestruktive.

Për matjen e fortësisë shpeshherë nuk ka nevojë të përgatitet kampion i veçantë, por vetëm një

përgatitje e thjeshtë e sipërfaqes së detalit ose eventualisht kampionit. Pajisjet për matjen e fortësisë

(fortësimatësist), kryesisht janë më të thjeshtë dhe më të lirë në krahasim me disa pajisje tjera për

përcaktimin e vetive mekanike të materialeve, p.sh. në krahasim me pajisjen për provën në tërheqje. Principi

themelor i matjes së fortësisë konsiston në matjen e madhësisë ose thellësisë së gjurmës të cilën e shkakton

indentori ( penetratori ose shtypësi) me një ngarkesë të caktuar e cila vepron në material. Këto metoda janë

shumë të përshtatshme për matjen e fortësisë së materialeve metalike ku gjatë provës mund të shkaktohet

deformim plastik (ireverzibil) në pozicionin e matjes. Indentorët ose penetratorët kanë formën e sferës,

piramidës ose të konit, ndërsa punohen nga materialet me fortësi të madhe ( çelik i kalitur, lidhje të forta ose

dijamanti). Te materialet te të cilët gjatë provës nuk mund të shkaktohet deformim plastik i theksuar (p. sh.

te polimeret gjegjësisht te goma) janë zhvilluar disa metoda tjera të matjes së fortësisë, të cilat bazohen në

matjen e deformimit në çastin e veprimit të ngarkesës.

Metodat të cilat sot më së shumti përdoren për matjen e fortësisë janë metodat me veprim statik të

ngarkesës (Brinell, Vickers, Rockwell). Ekzistojnë edhe metoda me veprim dinamik të ngarkesës të cilat

përdoren më rrallë ( Baumann, Poldi, Shore etj).

11.1. Metoda e Brinell-it

Te metoda e Brinell-it, si identor (penetrator-shtypës) përdoret sfera e çelikut të kalitur ( rrallë herë

edhe nga lidhjet e forta), me diametër D e cila vepron në shtresat sipërfaqësore të materialit me ngarkesën F,

fig.45.

44

Fig. 45. Matja e fortësisë sipas Brinell-it

Pas veprimit të ngarkesës F, në sipërfaqe të materialit shkaktohet gjurma në formë të kalotës sferike

me diametër “d” dhe me thellësi “h”.

Fortësia e Brinell-it, sipas definicionit paraqet raportin e intensitetit të ngarkesës ndaj sipërfaqes së

gjurmës:

HB = S

F 102,0 (64)

ku: F (N)- ngarkesa (forca) shtypëse

S (mm2)-sipërfaqja e kalotës sferike e cila përcaktohet me relacionin:

S = D h (mm2) (65)

ku: D (mm)-diametri i sferës,

h (mm)-thellësia e depërtimit të sferës në material pas veprimit të ngarkesës shtypëse dhe pas

shkarkimit.

Pasi që sipas kësaj metode nuk matet thellësia e depërtimit të sferës “h”, por diametri i gjurmës “d”

(mm), fitohet shprehja për përcaktimin e fortësisë sipas Brinell-it:

HB =

2

122

204,0

dDDD

F

(66)

Diametri standard ( i normuar) i sferës D është 10; 5; 2,5; 2 dhe 1mm. Matja merret si e vlefshme

nëse diametri i bazës së gjurmës d ka vlerat prej 0,25 deri në 0,5D, ndërsa në varësi të fortësisë së materialit

duhet zgjedhur vlera adekuate të ngarkesës (forcës) shtypëse F. Për këtë arsye përdoret edhe nocioni shkalla e

ngarkimit X:

X = 2

1020,0

D

F (67)

ku: F(N)- ngarkesa (forca) shtypëse,

D-(mm) diametri i sferës

Vlera e shkallës së ngarkimit për disa lloje të materialeve metalike jepet në tabelën 3.

Tabela 3. Vlerat e shkallës së ngarkimit X për disa lloje të materialeve metalike

Shkalla e

ngarkimit 30 10 5 2,5 1,25

Materiali

Lidhjet Fe-C

Lidhjet Ti

Lidhjet Ni-Co

Lidhjet e Cu

Lidhjet e Ni

Lidhjet e Al

Lidhjet e Mg

Lidhjet e Zn

Materialet për

kushineta

Pb

Sn

Materiale të

butë

45

Nga vlera e shkallës së ngarkimit (X) dhe për diametër të caktuar të sferës (D), përcaktohet ngarkesa

(forca) e nevojshme (F). Kohëzgjatja e veprimit të sferës variron prej 10-15s për lidhjet Fe-C, por mund të

shkojë deri në 180s për materiale më të butë. Fortësia sipas Brinell-it është madhësi jodimensionale, ndërsa

përskaj vlerës së fortësisë sipas kësaj metode vendoset edhe dimensioni i sferës, ngarkesa shtypëse dhe

kohëzgjatja e veprimit të saj, p.sh.

128 HB 5/250/15

ku:

128-vlera e fortësisë

5-diametri i sferës D (mm)

250-ngarkesa (forca) shtypëse F(N) e shumëzuar me 0,102

15-kohëzgjatja e veprimit të sferës t(s).

Sipas metodës së Brinell-it, duke përdorur sferën nga çeliku i kalitur mund të matet fortësia deri në

450HB. Te materialet me fortësi më të madhe mund të vjen deri te dëmtimi i sferës dhe për këtë arsye duhet

të përdoret sfera nga materialet e forta.

Për të fituar vlera të sakta të matjes është e nevojshme që trashësia e detalit ose kampionit të jetë

s 8h.

ku: h-thellësia e depërtimit të sferës me diametër D, fig.45.

Thellësia e depërtimit (h) mund të llogaritet me relacionin:

h = DHB

F

102,0 /mm/ (68)

ku:

F(N)-ngarkesa (forca) shtypëse,

D(mm)-diametri i sferës,

HB-fortësia sipas Brinell-it.

11.2. Metoda e Vickers-it

Te metoda e Vickers-it janë të eliminuara dy mangësi themelore të metodës së Brinell-it: kufizimi i

intervalit të matjes deri në 450HB dhe varësia e vlerës së fortësisë nga ngarkesa (forca) shtypëse e sferës.

Mangësia e parë eliminohet me përdorimin e materialit më të fortë të identorit (penetratorit-shtypësit),

dijamantit, ndërsa mangësia e dytë eliminohet me formën (trajtën) e identorit (penetratorit). Te metoda e

Vickers-it si identor (penetrator-shtypës) përdoret piramida katërfaqësore me kënd prej 136o ndërmjet faqeve,

fig.46.

Fig.46. Matja e fortësisë sipas Vickers-it

46

Këndi prej 136o nuk është zgjedh rastësisht. Këtë kënd e formojnë rrafshet tangjenciale të sferës së

Brinell-it për vlerë optimale të gjurmës d = 0.375D (fig.46).

Sipas definicionit, fortësia sipas Vickers-it është e njejtë me ate të Brinell-it, ndërsa përcaktohet me

relacionin:

HV=S

F 102,0 (69)

ku:

F(N)-ngarkesa (forca) shtypëse,

S(mm2)-sipërfaqja e gjurmës pas veprimit të ngarkesës. Këtu për përcaktimin e sipërfaqes së gjurmës

matet gjatësia e diagonaleve, ndërsa fortësia sipas Vickers-it mund të përcaktohet:

HV =2

188,0

d

F (70)

ku:

F(N)-ngarkesa (forca) shtypëse,

d(mm)-vlera mesatare aritmetike e diagonaleve të matura të gjurmës.

Vlerat e zakonshme të ngarkesës( forcës) shtypëse te metoda e Vickers-it janë prej 49-980N, por vlen

të theksohet se te metoda e Vickers-it përdoren edhe ngarkesa (forca) shtypëse më të vogla. Nëse ngarkesa

(forca) shtypëse ka vlera prej 1,96-49N, bëhet fjalë për gjysmëmikrofortësi (semimikrofortësi). Matja e

gjysmëmikrofortësisë bëhet në rend të parë për matje të fortësisë të kampioneve të hollë, respektivisht

shtresave të holla. Për matjen e ashtuquajturës mikrofortësi përdoren ngarkesa (forca) shtypëse më të vogla

se 1,96N. Në këtë mënyrë është e mundur të matet fortësia e fazave të veçanta, p.sh. e kokrrizave kristalore të

mikrostrukturës së materialit. Kohëzgjatja e veprimit të ngarkesës (forcës) shtypëse është prej 10-15s, ndërsa

në raste të veçanta për materiale të butë, kohëzgjatja mund të jetë më e madhe.

Fortësia sipas Vickers-it është madhësi e padimensionuar (jodimensionale), ndërsa përskaj vlerës së

fortësisë vendoset edhe ngarkesa (forca) shtypëse, p.sh. 430HV10, që d.m.th. se fortësia e matur është

430HV dhe është fituar duke vepruar me identorin (penetratorin) me ngarkesë (forcë) shtypëse prej 10 x 9,81

N në kohëzgjatje prej 10-15s. Nëse kohëzgjatja e veprimit të ngarkesës (forcës) shtypëse është më e madhe ,

atëherë domosdoshmërisht koha vendoset përsakaj simbolit të fortësisë (p.sh. 28HV1/30 që d.m.th. se

fortësia e matur është 28HV, ngarkesa (forca) shtypëse 1x9,81N, ndërsa kohëzgjatja 30s. Trashësia minimale

e kampionit (mostrës) ose detalit mund të jetë shumë më e vogël se gjatë provës së Brinell-it sepse këtu

përdoren ngarkesa(forca) shtypëse më të vogëla dhe kjo trashësi është (1,2-1,5)d, ku: d-diagonalja e gjurmës.

Gjatë matjes së fortësisë me metodën e Vickers-it është e nevojshme që sipërfaqja ku bëhet matja të

përgatitet më mirë, ndërsa gjatë matjes së gjysmëmikrofortësisë dhe mikrofortësisë është e nevojshme të

bëhet edhe polirimi i sipërfaqes ku bëhet matja. Gjithashtu për shkak të madhësisë së vogël të gjurmës, për

matjen e saktë të saj duhet të përdoret mikroskopi matës.

11.3. Metoda e Rockwell-it

Për dallim nga metoda e Brinell-it dhe Vickers-it, te metoda e Rockwell-it nuk matet madhësia e

gjurmës por thellësia e depërtimit të identorit (penetratorit-shtypësit). Për këtë arsye te metoda e Rockwell-it,

vlerat e fortësissë lexohen në shkallën e fortësimatësit, pas shkarkimit të ngarkesës (forcës) shtypëse. Identori

(penetratori-shtypësi) te metoda e Rockwell-it është sfera nga çeliku i kalitur ose koni nga dijamanti.

Thellësia e tërsishme e mundshme e depërtimit të identorit (penetratorit-shtypësit) është 0,2 ose 0,26mm

dhe është e ndarë në 100, respektivisht 130 pjesë, ndërsa njësia e fortësisë sipas metodës së Rockwell-it është

1e=0,002mm. Pasi që vlerat më të mëdha të fortësisë i korespondojnë materialit më të fortë, shkalla e

identifikimit të fortësisë është e këthyer në anën e kundërt dhe kështu vlera e fortësisë sipas Rockwell-it, për

thellësi maksimale të depërtimit zvogëlohet për vlerën reale të thellësisë së depërtimit të identorit

(penetratorit (shtypësit): HR=0,2-e, respektivisht HR=0,26-e.

47

Metoda e matjes së fortësisë sipas Rockwell-it HRC ku identori (penetratori-shtypësi) është nga koni

i dijamantit, skematikisht është prezantuar në fig.47.

Fig.47. Matja e fortësisë sipas metodës HRC

Identori (penetratori-shtypësi) në fillim ngarkohet me parangarkesën Fo me çka fitohet edhe pika

fillestare nga e cila matet thellësia e depërtimit. Pas kësaj identori ngarkohet me ngarkesën e kryesore F1 ,

ndërsa vlera e fortësisë përcaktohet nga thellësia e depërtimit të identorit (penetratorit-shtypësit) pas

shkarkimit të ngarkesës kryesore F1, gjegjësisht pas eliminimit të deformimit elastik të materialit.

Të dhënat për formën (trajtën) e identorit (penetratorit-shtypësit) dhe të parametrave tjerë të matjes së

fortësisë sipas metodës së Rockwell-it janë dhënë në tabelën 4.

Tabela 4. Matja e fortësisë me metodën e Rockwell-it

Metoda C A B F

Forma (trajta) e

penetratorit

Koni me kënd të

majës prej 120o

Koni me kënd të

majës prej 120o

Sfera me diametër

1,5875mm

Sfera me diametër

1,5875mm

Materiali i

identorit Dijamant Dijamant Çeliku i kalitur Çeliku i kalitur

Fo (N) 98 98 98 98

F1 (N) 1471 588 980 588

Thellësia maks. e

depërtimit 0,200 0,200 0,260 0,260

Simboli (shenja) e

fortësisë HRC HRA HRB HRF

Përcaktimi i

fortësisë 100-e 100-e 130-e 130-e

Intervali (fusha) e

matjes 20-70HRC 60-88HRA 35-100HRB

60-100HRF

Përdorimi i

metodës

Çeliqet e trajtuar

termikisht

Materialet me

fortësi të madhe

(lidhjet e forta)

Çeliqet e

normalizuar,

Lidhjet e Cu

Llamarinat e

laminuara në të

ftohtë të çelikut dhe

të lidhjeve të Cu

Përparësia kryesore e metodës së Rockwell-it ndaj metodës së Brinell-it dhe Vickers-it është

shpejtësia e matjes, pasi që vlerat e fortësisë drejtërdrejtë lexohen në shkallën e fortësimatësit, ndërsa e metë

e kësaj metode është preciziteti (saktësia) më e vogël dhe selektiviteti i dobët i saj.

48

11.4. Krahasimi i fortësisë me metoda të ndryshme të matjes

Fortësia e matur sipas metodës së Rockwell-it nuk mund në mënyrë të drejtpërdrejtë të shndërrohet në

fortësi sipas Brinell-it ose Vickers-it ose e kundërta. Vlerat e fortësisë së matur sipas metodës së Brinell-it

dhe Vickersit gati janë të barabarta deri në vlerat 350HB(HV), ndërsa për vlera më të mëdha të fortësisë,

fortësia e matur sipas metodës së Vickers-it është diçka më e lartë.

Krahasimi i fortësisë me metoda të ndryshme të matjes është prezantuar në tabelën 5. Përveç vlerës

së fortësisë, në tabelë prezantohen edhe vlerat e qëndrueshmërisë maksimale. Raporti i prezantuar ndërmjet

fortësisë dhe qëndrueshmërisë maksimale vlen për çelik dhe derdhje çeliku.

Tabela 5. Krahasimi i fortësisë me metoda të ndryshme të matjes (sipas standardit DIN 50150).

HV

F=49N

HB

F=30D2 HRB HRC

Qëndrueshmëria

maksimale

Rm(N/mm2)

80

85

90

95

100

80

85

90

95

100

36.4

42.4

47.4

52.0

56.4

275

294

314

324

343

105

110

115

120

125

105

110

115

120

125

60.0

63.4

66.4

69.4

72.0

363

383

392

412

422

130

135

140

145

150

130

135

140

145

150

74.4

76.4

78.4

80.4

82.2

441

461

471

490

500

155

160

165

170

175

155

160

165

170

175

83.8

85.4

86.8

88.2

89.6

520

539

549

569

588

180

185

190

195

200

180

185

190

195

200

90.8

91.8

93.0

94.0

95.0

608

618

637

657

667

205

210

215

220

225

205

210

215

220

225

95.8

96.6

97.6

98.2

99.0

687

706

716

736

755

230

235

240

245

250

230

235

240

245

250

19.2

20.2

21.2

22.1

23.0

765

785

804

824

834

255

260

265

270

275

255

260

265

270

275

23.8

24.6

25.4

26.2

26.9

853

873

883

902

922

280

285

290

295

300

280

285

290

295

300

27.6

28.3

29.0

29.6

30.3

941

951

971

991

1010

49

310

320

330

340

350

310

320

330

340

350

31.5

32.7

33.8

34.9

36.0

1040

1079

1108

1147

1177

360

370

380

390

400

359

368

376

385

392

37.0

38.0

38.9

39.8

40.7

1216

1245

1285

1314

1353

410

420

430

440

450

400

408

415

423

430

41.5

42.4

43.2

44.0

44.8

1393

1422

1461

460

470

480

490

500

45.5

46.3

47.0

47.7

48.3

510

520

530

540

550

49.0

49.6

50.3

50.9

51.5

560

570

580

590

600

52.1

52.7

53.3

53.8

54.4

610

620

630

640

650

54.9

55.4

55.9

56.4

56.9

660

670

680

690

700

57.4

57.9

58.4

58.9

59.3

720

740

760

780

800

60.2

61.1

61.9

62.7

63.5

820

840

860

880

900

64.3

65.0

65.7

66.3

66.9

920

940

67.5

68.0

50

11.5. Standardet për matjen e fortësisë

HRN C.A4.003: Provat mekanike të metaleve. Prova e fortësisë me metodën e Brinell-it, HRN

C.A4.030: Provat mekanike të metaleve. Prova e fortësisë me metodën e Vickers-it (prej HV 5 deri në HV

100), HRN C.A4.031: Prova e fortësisë së metaleve me metodën e Rockwell-it A, B, C, F, G, N dhe T, HRN

C.A4.032: Provat mekanike të metaleve.Vlerat e llogaritura të fortësisë sipas metodës së Brinell-it,

HRNC.A4.033: Provat mekanike të metaleve. Vlerat e llogaritura të fortësisë sipas metodës së Vickers-it

(prej HV 5 deri në HV 100, HRN C.A4.040: Provat mekanike të metaleve. Prova e fortësisë me metodën e

Vickers-it (prej HV 0,2 deri nën Hv 5), HRN C.A4.043: Provat mekanike të metaleve.Vlerat e llogaritura të

fortësisë sipas Vickers-it (prej HV 0,2 deri nën HV 5), HRN C.A4.050: Provat mekanike të metaleve. Prova e

fortësisë së metaleve të fortë me metodën e Vickers-it, HRN C.A4.051: Provat mekanike të metaleve. Prova

e fortësisë fiktive të pjesëve nga metalet e sinteruar (përveç metaleve të fortë)-pjesët me fortësi të

njëtrajtshme të prerjes tërthore, HRN C.A4.052: Provat mekanike të metaleve. Prova e fortësisë së metaleve

të fortë me metodën e Rockwell-it (shkalla A), HRN C.A4.055: Provat mekanike të metaleve. Prova e

fortësisë fiktive të pjesëve nga metalet e sinteruar (përveç metaleve të fortë). Pjesët me sipërfaqe të fortësuar

me bazë hekuri, sipërfaqja e të cilave është e ngopur me karbon ose karbon+azot, HRN C.A4.065: Provat

mekanike të metaleve. Konvertimi i vlerave të fortësisë së çelikut, HRN C.A4.216: Bakri dhe lidhjet e bakrit.

Prova e fortësisë sipërfaqësore të llamarinave të holla dhe shiritave prej 0.20 deri 0.66mm me metodën e

Rockwell-it (shkalla N dhe T), DIN EN 10003 (DIN 50351): Prova e fortësisë sipas Brinell-it, DIN 50132:

Prova e fortësisë sipas Brinell-it në temperaturë deri në 400oC, DIN 50133: Prova e fortësisë sipas Vickers-it,

DIN EN 10004 (DIN 50103): Prova e fortësisë sipas Rockwell-it, DIN 50150: Tabelat për krahasimin e

vlerave të fortësisë të matura me metoda të ndryshme, DIN 51200: Prova e fortësisë, udhëzime për

përgatitjen dhe përdorimin e pajisjeve për pranimin e mostrave, DIN 51224: Fortësimatësat me pajisje për

matjen e thellësisë së gjurmës, DIN 51225: Fortësimatësat me pajisje optike për matjen e madhësisë së

gjurmës, EN 10109: Materialet metalike. Prova e fortësisë sipas Rockwell-it (shkalla A, B, C, D, E, F, G, H,

K, N dhe T), ISO1024: Materialet metalike-Prova e matjes së fortësisë së sipërfaqes sipas metodës së

Rockwell-it (shkalla15N, 30N, 45N, 15T,30T dhe 45T), ISO 3738: Metalet e fortë-Prova e fortësisë me

metodën e Rockwell-it (shkalla a), ISO 3878: Metalet e fortë-Prova e fortësisë me metodën e Vickers-it, ISO

4545: Materialet metalike-Prova e fortësisë me metodën e Knoop-it, ISO 4964: Çeliku; Konvertimi i vlerave

të fortësisë, ISO 6506: Materialet metalike-Prova e fortësisë me metodën e Brinell-it, ISO 6507: Materialet

metalike-Prova e fortësisë me metodën e Vickers-it, ISO 6508: Materialet metalike-Prova e fortësisë me

metodën e Rockwell-it (shkalla A, B, C,D, E, F, G, H dhe K), ISO/TR 10108: Çeliku; Konvertimi i vlerave të

fortësisë në vlera të qëndrueshmërisë maksimale.

12. PROVAT E VETIVE TEKNOLOGJIKE TË MATERIALEVE

Provat për përcaktimin e vetive teknologjike të materialeve njihen si provat më të vjetra të

materialeve. Këto prova bëhen me qëllim të vlerësimit të sjelljes (qëndresës) së materialeve gjatë

përpunimit. Për dallim nga provat mekanike ku përcaktohen, respektivisht fitohen rezultate numerike në

bazë të matjes, te provat teknologjike shpeshherë nuk përcaktohen rezultate numerike të matjes, por

provuesi ( zbatuesi i provës) vlerëson sjelljen (qëndresën) e materialit ndaj kërkesave, respektivisht normave

të caktuara. Kryesisht këto kërkesa i dedikohen aftësisë për deformim të materialit ( plasticitetit-

deformueshmërisë) dhe këto prova më së shumti bëhen në kampionet-mostrat që merren nga llamarinat,

shiritat, telat dhe gypat.

12.1. Prova e llamarinave dhe shiritave me kuposje (sipas Erichsen-it)

Me provën e kuposjes vlerësohet aftësia e tërheqjes së thellë (kuposjes) së llamarinave dhe shiritave

të cilët i nënshtrohen përpunimit industrial të ngjashëm me tërheqjen. Me këtë provë, provohen llamarinat

51

dhe shiritat me trashësi prej 0,2-3mm dhe gjerësi mbi 30mm. Prova realizohet në në pajisje relativisht të

tjeshtë (fig.48). Mbi kampionin-mostrën e marrë nga llamarina ose shiriti, të përforcuar në mes të matricës

dhe shtërnguesit unazor, shtypet me shtypës sferik.

Fig.48. Prova e llamarinave dhe shiritave me kuposje sipas Erichsen-it

Tregues, indikator i aftësisë për deformim (plasticitetit-deformueshmërisë) gjatë kësaj prove është

thellësia e depërtimit të shtypësit deri në çastin e krijimit të plasaritjeve në llamarinë, shiritë, pra vlera “IE” e

paraqitur në mm.

12.2. Prova e llamarinave, shiritave dhe telave me përkulje të shumëfishtë

Me provën me përkulje të shumëfishtë përcaktohet aftësia e deformimit (plasticiteti-

deformueshmëria) e materialit duke e përkulur në mënyrë alternative kampionin për 90o në krahasim me

gjendjen fillestare nga një plan i caktuar.

Prova realizohet në një pajisje të veçantë (fig.49) me përkulje të shumëfishtë të kampionit të

përforcuar në nofullat speciale, të vendosura nën cilindrat me diametër përkatës. Me këtë provë, provohen

llamarinat dhe shiritat me trashësi më të vogël se 3mm dhe telat me diametër prej 0.3 deri në 8mm. Gjerësia e

kampionëve, të prerë nga llamarinat dhe shiritat është b = 20 1mm. Shiritat me gjerësi më të vogël

provohen në gjërsinë e livruar. Si rezultat i provës merret numri i përkuljeve të kampionit deri në paraqitjen

e plasaritjes së parë ose deri në paraqitjen e një ose disa plasaritjeve në më tepër se gjysmën e gjerësisë së

kampionit.

Fig.49. Prova e llamarinave, shiritave dhe telave me përkulje të shumëfishtë

52

12.3. Prova e telave me përdredhje (torzion)

Prova e përdredhjes (torzionit) bëhet me qëllim të përcaktimit të aftësisë së telit për deformim në

përdredhje (torzion) në një drejtim. Kjo provë bëhet për telat që sapo dalin nga prodhimi dhe për fijet e holla

që përdoren për litarët e çelikut. Kjo provë gjithashtu përdoret edhe për vlerësimin e deformueshmërisë së

telave të përdorur dhe fijeve të holla për litarët dhe për krahasimin me gjendjen fillestare, pas daljes nga

prodhimi. Me këtë provë, provohen telat me diametër 0,5mm, por rrallëhere edhe telat me diametër prej

0,3-0,5mm. Teli përforcohet në nofullat e pajisjes për përdredhje dhe boshti gjatësor i tij përputhet me

boshtin e nofullave shtërnguese. Me qëllim të mbajtjes së telit gjatë provës në pozitë të shtrirë (drejt), duhet

që të ngarkohet edhe me ngarkesë tërheqëse. Ngarkesa e tërheqjes për telin e çelikut nuk duhet të jetë më e

madhe se 0.02Rm, ndërsa për tela nga materialet me ngjyrë ngarkesa maksimale e tërheqjes mund të arrijë

vlerën 0.05Rm.

Distanca ndërmjet nofullave shtërnguese (gjatësia provuese e teli) është prej 50d deri në 200d,

varësisht nga diametri i telit.

Përdredhja e kampionit bëhet duke u rrotulluar nofulla shtërnguese lëvizëse me shpejtësi konstante.

Shpejtësia e përdredhjes është përcaktuar me norma përkatëse. Prova realizohet deri në një shkallë të caktuar

të përdredhjes, sipas normave përkatëse ose eventualisht deri në çastin e këputjes së kampionit.

12.4. Prova e gypave me zgjerim, shpërveshje dhe dystim

Me këto prova përcaktohet prania eventuale e defekteve makroskopike të brendshëm dhe të jashtëm si

p.sh. plasaritje, dypalësi, palosje etj. Njëkohësisht këto prova shërbejnë edhe për vlerësimin e aftësisë për

deformim ( plasticitetit – deformueshmërisë) të gypave. Prova e gypave me zgjerim bazohet në zgjerimin e

skajit të gypave me shtypës konik (fig.50), gjegjësisht në zgjerimin e unazave gypore të prera nga gypat, me

shtypës konik ose me tërheqje.

Fig.50. Zgjerimi i gypave me shtypës konik

Prova me zgjerim me shtypës konik bëhet për gypat me tegel dhe pa tegel, me prerje tërthore

rrethore, me diametër deri në 150mm dhe me trashësi të murit deri në 9mm. Prova kryhet në pjesë të marrura

nga gypat (unaza gypore) me gjatësi të caktuar L (fig.50), që pas shtypjes me shtypës konik dhe zgjerimit të

gypit deri në diametrin e dëshiruar, një pjesë e gjatësisë të mbetet e pa deformuar. Shtypësi konik me kënd të

majës prej 30o, 45

o ose 60

o futet (shtypet) në skajin e unazës gypore deri në zgjerimin në diametrin e

dëshiruar ose deri në krijimin e plasaritjeve të para.

Zgjerimi i unazave gypore, të prera nga gypat me tegel ose pa tegel bëhet me shtypës konik me

konicitet (pjerrtësi) 1:5, deri në shkatërrim. Gjatësia e unazave ( kampionëve), të prera nga gypat me trashësi

të murit deri në 10mm, është poashtu 10mm, ndërsa për gypa me trashësi më të madhe të murit , gjatësia e

kampionit është e barabartë me trashësinë gjegjëse të murit. Prova me zgjerim të unazave gypore me shtypës

konik bëhet te gypat me diametër nominal prej 18 deri në 150mm dhe me trashësi minimale të murit prej

2mm.

53

Gypat me diametër nominal më të madh se 150mm dhe me trashësi të murit deri në 40mm provohen

me tërheqje të unazave me ndihmën e dy shtagave tërheqëse . Unazat (kampionet) me gjatësi L=10-15mm,

gjegjësisht me gjatësi e cila i përgjigjet trashësisë nominale të murit, nëse trashësia e murit është mbi 15mm,

tërhiqen me ndihmën e dy shtagave tërheqëse deri në shkatërrim.

Qëllimi i provës me zgjerim dhe tërheqje të unazave gypore është vlërësimi i pranisë së defekteve të

brendshme dhe të jashtme te gypat e prodhuar, në sipërfaqen e thyer dhe për vlerësimin e aftësisë për

deformim (plasticitetit-deformueshmërisë) të tyre.

Prova e gypave me shpërveshje (fig.51) bëhet me qëllim të vlerësimit të aftësisë për deformim të

gypave me prerje tërthore rrethore, duke i shpërvesh skajet e gypit në kënd prej 90o. Me këtë provë, provohen

gypat me diametër nominal deri në 150mm.

Unaza (kampioni) i prerë nga gypat me gajtësi të caktuar L, të mjaftueshme që pas formimit të

pjesës së shpërveshur, pjesa e padeformuar cilindrike e unazës (kampionit) të jetë e barabartë me gjysmën e

diametrit të gypit. Prania e defekteve eventuale në zonën e shpërveshjes vlerësohet me sy të lirë.

Fig.51. Prova e gypave me shpërveshje

Prova e gypave me dystim bëhet për gypat me tegel dhe pa tegel me diametër nominal deri në

400mm, duke e ngarkuar unazën e gypore me ngarkesë radiale. Unaza gypore (kampioni) është me gjatësi L

e cila është e barabartë me diametrin e brendshëm nominal e shumëzuar me 1,5, ashtu që të mos jetë më e

vogël se 10 dhe më e madhe se 50mm. Qëllimi i provës është përcaktimi i defekteve eventuale me sy të lirë

në vendet (pozicionet) me deformim maksimal të gypave, fig.52.

Fig.52. Prova e dystimit të gypave

54

12.5. Prova e profileve metalik dhe e bashkësisve të salduara ballore me lakim

Prova e lakimit në dy mbështetësa me shtypës cilindrik në mes bëhet te profilet metalik ( me prerje

tërthore rrethore, katërkëndëshe dhe poligonale) dhe te bashkësist e salduara ballore (fig.53).

Fig.52. Prova në lakim e bashkësive të salduara ballore

Qëllimi i provës është vlerësimi i aftësisë për deformim( plasticitetit-deformueshmërisë) të materialit

bazë, gjegjësisht bashkësisë së salduar. Gjatë provës së profileve të formës petashuqe të çeliqeve , gjërsia e

kampionit parimisht është prej 20 deri në 50mm, ndërsa trashësia i përgjigjet trashësisë së materialit të

livruar. Diametri i cilindrit shtypës “d” përcaktohet sipas konditave të veçanta teknike, varësisht nga lloji i

gjysmëproduktit/produktit të livruar. Gjatë provës së bashkësive të salduara ballore, diametri i cilindrit

shtypës “d” i përgjigjet dyfishit të trashësisë së kampionit “a” (d=2a), për çeliqe me qëndrueshmëri në

tërheqje deri në 420N/mm2, gjegjësisht trefishit të trashësisë “a” (d=3a), për çeliqe me qëndrueshmëri në

tërheqje mbi 420N/mm2.

Prova bazohet në lakimin e kampionit deri në paraqitjen e plasaritjeve të para të cilat regjistrohen-

vërehen me sy të lirë. Këndi i lakimit të kampionit te i cili kanë ndodh plasaritjet e para matet pas shkarkimit

të kampionit.

12.6. Standardet për provat teknologjike

HRN C.A4.007: Prova e gypave të çelikut me dystim, HRN C.A4.008: Provat mekanike të metaleve.

Provat e gypave me zgjerim me shtypës cilindrik, HRN C.A4.009: Prova e gypave të çelikut me rrotullim,

HRN C.A4.010: Prova e gypave të çelikut me zgjarim me shtypës konik, HRN C.A4.011: Provat mekanike të

metaleve. Prova e gypave me shtypje-ngjeshje, HRN C.A4.016: Provat mekanike të metaleve. Prova e telit

me përdredhje të thjeshtë, HRN C.A4.018. Provat mekanike të metaleve. Prova e telit me përkulje të

shumëfishtë, HRN C.A4.019: Provat mekanike të metaleve. Prova e telit me mbështjellje, HRN C.A4.020.

Provat mekanike të metaleve. Prova e llamarinave dhe shiritave me trashësi nën 3mm me përkulje të

shumëfishtë, HRN C.A4.021: Provat mekanike të metaleve. Prova e llamarinave dhe shiritave me tërheqje të

thellë ( metoda e modifikuar e Erichsen-it), HRN C.A4.022: Prova e gypave të çelikut me zgjerim të unazës,

HRN C.A4.023: Prova e gypave të çelikut me tërheqje të unazës, HRN C.A4.024: Prova e gypave të çelikut

me presion të brendshëm hidraulik, HRN C.A4.107: Metalet me ngjyrë dhe lidhjet e tyre. Prova me dystim e

gypave të aluminit dhe lidhjeve të tij, HRN C.A4.110: Metalet me ngjyrë dhe lidhjet e tyre. Prova e gypave

me zgjerim me shtypës konik, HRN C.A4.128: Bakri dhe lidhjet e tij. Prova e gypave me zgjarim me shtypës

konik, HRN C.A4.207: Bakri dhe lidhjet e tij. Prova me dystim e gypave me prerje tërthore rrethore.

DIN 50101: Prova e llamarinave dhe shiritave me tërheqje të thellë (sipas Erichen-it), DIN 50102:

Prova e shiritave të ngushtë (sipas Erichsen-it), DIN 50133: Prova e llamarinave dhe shiritave me përkulje të

shumëfishtë, DIN51211: Prova e telit me lakim, DIN EN 10232: Prova e gypave në lakim, DIN EN 10233:

Prova e gypave në dystim, DIN EN 10234: Prova e gypave me zgjerim, DIN EN 10235: Prova e gypave me

shpërveshje, DIN EN 10236: Prova e gypave me zgjerim të unazës, DIN EN 10237: Prova e gypave me

tërheqje të unazës, DIN 50111: Prova teknologjike e lakimit, DIN 50121: Prova e lakimit të bashkësive të

55

salduara ballore, EN 10275: Materialet metalike-Prova me presion hidraulik e unazave gypore, ISO 10065:

Shufrat e çelikut për beton të armiruar; prova në lakim.