instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z wytrzymałości

instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z wytrzymałości

INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH
Politechnika Śląska w Gliwicach
INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW
TECHOLOGICZA PRÓBA ZGIAIA
LABORATORIUM DIAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI MASZYN - Zginanie
Zasada wykonania próby.
Próba polega na odkształceniu plastycznym próbki przez jej zginanie, bez zmiany kierunku
działania siły, wokół trzpienia o określonym promieniu lub wkładki o określonej grubości do osiągnięcia
żądanego kąta zgięcia lub do pojawienia się pęknięcia. W czasie zginania osie obu końców próbki
powinny pozostawać w płaszczyźnie prostopadłej do osi zginania.
Urządzenie do przeprowadzenia próby.
1. Zginanie mechaniczne.
Próbę zginania przeprowadza się na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej lub prasie
dodatkowo wyposażonej w:
- urządzenie do zginania składające się z dwóch podpór i trzpienia (Rys. 1a),
- urządzenie do zginania w postaci matrycy z wycięciem w kształcie litery V i trzpienia (Rys. 1b)
2. Zginanie ręczne.
Próba zginania może być wykonana również ręcznie na urządzeniu składającym się z imadła i
trzpienia wraz z innym oprzyrządowaniem umożliwiającym prawidłowe przyłożenie siły zginającej na
próbkę podczas zginania (Rys. 2). Zginanie ręczne jest możliwe dla wyrobów o mniejszej grubości lub
średnicy umożliwiających przeprowadzenie takiej próby.
a)
b)
Rys. 1. Urządzenie do zginania mechanicznego
Rys. 2. Urządzenie do zginania ręcznego
Kształt i wymiary próbek.
Do prób stosuje się próbki (Rys. 3) o przekroju: okrągłym, wielobocznym, prostokątnym i
kwadratowym.
- 2 -
a
LABORATORIUM DIAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI MASZYN - Zginanie
b
L
Rys. 3. Standardowa próbka do badań o przekroju prostokątnym
Długość próbek określa się w zależności od grubości i warunków przeprowadzania próby.
Orientacyjną długość próbki L (mm) oblicza się wg wzoru:
L = 2 ⋅ (a + D ) + (100 ÷ 150)
[mm]
Rodzaje prób zginania
Rozróżnia się następujące rodzaje wykonania próby zginania:
a) Próba zginania do określonego kąta zgięcia α próbki
b) Próba zginania do równoległości ramion próbki oddalonych od siebie o określoną wielkość
c) Próba zginania do styku ramion próbki
Ad a) Próba zginania do określonego kąta zgięcia α próbki
Zginaną próbkę ustawia się na podporach (Rys. 1a) lub na matrycy z wycięciem w kształcie litery
V (Rys. 1b) i zgina przykładając nieprzerwanie i w sposób narastający obciążenie w osi między
podporami i w osi wycięcia V matrycy. Jeżeli zgięcie w tych przypadkach do określonego kąta jest
niemożliwe, doginanie należy ukończyć przez przyłożenie obciążenia bezpośrednio na końce próbki
(Rys. 4). Zginanie należy przetrwać w momencie osiągnięcia przez próbkę kąta zgięcia określonego w
normie przedmiotowej wyrobu lub w chwili pojawienia się pierwszego pęknięcia. W przypadku próby
zginania wykonywanej w imadle próbkę zaciska się razem z trzpieniem w szczękach imadła i zgina
wokół zaokrąglenia trzpienia (Rys. 2).
Rys. 4. Doginanie próbki
Ad b) Próba zginania do równoległości ramion próbki oddalonych od siebie o określoną wielkość
Próbkę zgiętą wstępnie, w sposób opisany w podpunkcie a), ustawia się między płaskimi
równoległymi płytami dociskowymi maszyny wytrzymałościowej, prasy lub między szczękami imadła
przy ręcznym zginaniu i odkształca przyłożonym obciążeniem (Rys. 5) do momentu uzyskania
równoległości ramion z wkładką (Rys. 5a) lub bez wkładki (Rys. 5b). Jeżeli przed osiągnięciem
równoległości ramion na próbce ukaże się pęknięcie, próbę należy przerwać. Jeżeli w normie
przedmiotowej wyrobu nie podano inaczej, grubość wkładki powinna być równa grubości trzpienia.
Ad c) Próba zginania do styku ramion próbki
Próbkę zgiętą wstępnie, w sposób opisany w podpunkcie a) dogina się między płaskimi
równoległymi płytkami dociskowymi maszyny wytrzymałościowej, prasy lub między szczękami imadła
do uzyskania styku ramion ( Rys. 6).
- 3 -
LABORATORIUM DIAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI MASZYN - Zginanie
a)
b)
Rys. 5. Próba zginania do równoległości ramion
Rys. 6. Próba zginania do styku ramion
Ocena wyników próby zginania.
Ocenę wyników próby zginania należy przeprowadzić przez porównanie z wymaganiem normy
przedmiotowej wyrobu biorąc za podstawę występowanie, względnie nie występowanie, na zewnętrznej
powierzchni i bokach zgiętej części próbki pęknięć, naderwań lub innych wad określonych w normie
przedmiotowej wyrobu widocznych bez użycia przyrządów powiększających.
Kąt zginania podany w normach przedmiotowych należy zawsze uważać za wielkość minimalną.
W przypadku jeżeli podaje się wewnętrzny promień zgięcia, to należy go traktować jako
maksymalny.
Wykonanie próby. Warunki przeprowadzenia próby.
W celu prawidłowego przeprowadzenia próby zginania, urządzenia powinny spełniać następujące
warunki:
• Długość podpór, szerokość trzpienia maszyny wytrzymałościowej i pracy powinny być większe od
szerokości próbki.
• Promień zaokrąglenia podpór nie powinien być mniejszy niż jedna grubość lub średnica próbki.
• Odległość między podporami powinna wynosić:
a
l = (D + 3a ) ±
[mm]
2
i nie powinna ulegać zmianie podczas próby.
15
• Temperatura próby: próbę zginania wykonuje się w temperaturze 20 +−10
°C.
• Nieobrobiona powierzchnia próbki powinna znajdować się przy zginaniu na zewnętrznej rozciąganej
stronie. Widoczność zginanej części próbki powinna zapewniać prawidłową ocenę przebiegu próby.
Próbkę należy obciążać powoli, w sposób płynny dla zapewnienia swobodnego odkształcenia
plastycznego. Kąt zgięcia określa się po zdjęciu siły zginającej.
Opracowanie sprawozdania.
Sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego powinno zawierać:
1. Krótki opis technologicznej próby zginania oraz urządzenia, na którym wykonano zadanie.
2. Cechy geometryczne próbki do badań i wytyczne do przeprowadzenia ćwiczenia (dane).
3. Obliczenia czasu próby oraz przesunięcia głowicy zginającej – załącznik 1.
4. Tablica pomiarowa i wykres zginania.
5. Obliczenia naprężeń oraz wykres sił tnących i momentów zginających dla maksymalnej siły
jaka wystąpiła podczas badania.
6. Wnioski.
- 4 -
LABORATORIUM DIAGNOSTYKI I W YTRZYMAŁOŚCI MASZYN - Zginanie
Załącznik 1.
D
γ
y
β
h hg
x
D
α
z
δ
l
Dane:
D = 20 mm
α = ... … …
a = ... ... ...
b = ... ... ...
v = 1÷10 mm/min
Obliczenia:
L=………
R=
l=………
hg = ... ... ...
t = f(hg,v) = ... ... ...
D
2
β = 90 −
α
2
γ = 90 −
α
δ = 90 − β
2
x = R sin δ
y = R(1− cos δ )
l
+R−x
h= 2
+y
tgβ
hg = h − z
- 5 -
 1

z = R
− 1
 sin β 