tema nr 2 - proprietati mecanice

28
8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 1/28 Tema nr. 2 Proprietăţi şi încercări mecanice Timp de studiu 4 ore. Tema are ca obiectiv definirea proprietăţilor mecanice ale materialelor metalice şi  prezentarea principalelor încercări mecanice prin care se obţin valorile unor caracteristici mecanice cu ajutorul cărora acestea se pot măsura. În general, principala acţiune la care sunt supuse piesele în construcţia de maşini şi utilaje, sau în construcţiile metalice (în general construcţii mecanice) este acţiunea mecanică: acţiunea unor forţe exterioare (solicitări). Datorită solicitărilor exterioare piesele suferă deformaţii. Aceste deformaţii sunt împiedicate de forţele interioare, pentru eidenţirea cărora se foloseşte principiul ec!ili"rului  părţilor exemplificat în figura #.$. %ig. #.$ &idenţierea, aplic'nd principiul ec!ili"rului părţilor, a forţelor interioare  în caul solicitării mecanice a unui corp ensiunea totală, definită de relaţia :  p  % A n A = lim * repreintă reistenţa internă pe care corpul o opune acţiunii solicitărilor exterioare. +u ajutorul acestei mărimi se defineşte starea de tensiuni din jurul punctului . În mod uual   p n  se descompune după direcţia normalei  n, la elementul de suprafaţă A şi după direcţia tangentei la $

Upload: vitalie922

Post on 07-Jul-2018

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 1/28

Tema nr. 2Proprietăţi şi încercări mecanice

Timp de studiu 4 ore.

Tema are ca obiectiv definirea proprietăţilor mecanice ale materialelor metalice şi

 prezentarea principalelor încercări mecanice prin care se obţin valorile unor 

caracteristici mecanice cu ajutorul cărora acestea se pot măsura.

În general, principala acţiune la care sunt supuse piesele în construcţia de maşini şiutilaje, sau în construcţiile metalice (în general construcţii mecanice) este acţiunea mecanică:acţiunea unor forţe exterioare (solicitări).

Datorită solicitărilor exterioare piesele suferă deformaţii. Aceste deformaţii suntîmpiedicate de forţele interioare, pentru eidenţirea cărora se foloseşte principiul ec!ili"rului părţilor exemplificat în figura #.$.

%ig. #.$ &idenţierea, aplic'nd principiul ec!ili"rului părţilor, a forţelor interioare în caul solicitării mecanice a unui corp

ensiunea totală, definită de relaţia :

 p  %

An

A=

lim∆

∆*

repreintă reistenţa internă pe care corpul o opune acţiunii solicitărilor exterioare. +u ajutorul

acestei mărimi se defineşte starea de tensiuni din jurul punctului . În mod uual     pn  se

descompune după direcţia normalei    n, la elementul de suprafaţă ∆A şi după direcţia tangentei la

$

Page 2: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 2/28

suprafaţă, o"ţin'ndu-se tensiunea tangenţială τ şi normală σ. Acţiunea forţelor exterioare, care

tind să deformee corpul, conduce la definirea în orice punct al său a unei stări de tensiune

caracteriată de aceste mărimi ectoriale.

În funcţie de tipul stării de tensiune deformaţiile pot fi : liniare (lungiri sau scurtări)

 produse de tensiuni normale şi ung!iulare produse de tensiuni tangenţiale.entru studiul relaţiilor dintre tensiuni şi deformaţii se definesc deformaţiile specifice

astfel :

- deformaţia specifică liniară (. fig. #.# a):

ε =  ∆x

x

- deformaţia specifică ung!iulară (. fig. #.# "):

γ =

  ∆.

x

+omportarea unei piese la acţiunea mecanică depinde de anumite însuşiri specifice

fiecărui material, denumite proprietăţi mecanice.

%ig. #.# Deformaţiile unui element de olum : a- deformaţii liniare/ " - deformaţii ung!iulare

2.1 Proprietăţi mecanicerincipalele proprietăţi mecanice sunt : elasticitatea, plasticitatea şi

comportarea la rupere.

2.1.1 Elasticitatea

&lasticitatea este proprietatea unui material de a se deforma su" acţiunea

sarcinilor exterioare şi de a reeni complet la forma iniţială după încetarea acţiunii

acestora.

#

Page 3: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 3/28

Deformarea elastică a monocristalului se realieaă prin modificarea

reersi"ilă a distanţei de ec!ili"ru dintre atomi (ioni) şi deci a sc!im"ării

 parametrilor reţelei cristaline.

entru realiarea unei deformaţii elastice este necesar ca forţele aplicate să generee

tensiuni σ capa"ile să creee între atomii monocristalului forţe % c, de sens contrar forţelor delegătură interatomică %t  (. fig. #.0). +a urmare a interacţiunii forţelor % c  şi %t, se modifică

 poiţiile de ec!ili"ru ale ionolor, iar reţeaua monocristalului se deformeaă şi işi sc!im"ă parametrii. De exemplu în caul preentat în figura #.0 acţiunea tensiunilor σ  ec!ialeaă cucrearea unor forţe interatomice %c. entru păstrarea ec!ili"ruluiatomilor este necesar ca    %c +    %t

= *, condiţie ce se realieaă dacă distanţa interatomică r * se modifică la r $ = r * + ∆r. 1a dispariţiasolicitărilor monocristalului, tensiunile σ  şi forţele interatomice %c  se anuleaă, condiţia deec!ili"ru a atomilor deine    %t = * şi monocristalul reine la parametrii iniţiali.

Anali'nd în continuare figura #.0 se o"seră că, în caul c'nd tensiunile σ  genereaăforţe %c ≥ %cmax  ec!ili"rul atomilor nu poate fi resta"ilit şi se produce ruperea monocristalului.%orţa %cmax repreintă forţa de coeiune, iar tensiunea σr , corespunătoare acestei forţe, poartănumele de reistenţă teoretică la rupere.

În caul în care solicitările exterioare produc numai deformaţii elastice, intre

starea de tensiune şi starea de deformaţie există o dependenţă dată de legea lui

2oo3, care are expresia :

 σ  =  & ε  pentru solicitarea de întindere4compresiune simplă sau τ  =  5γ   pentru

solicitarea de forfecare pură, unde & este modulul de elasticitate longitudinal,

respecti 5 - modulul de elasticitate transersal.

2.1.2 Plasticitatea

lasticitatea este proprietatea unui corp de a se deforma su" acţiunea

solicitărilor exterioare şi de a nu mai reeni complet la forma iniţială după

încetarea acestora.

6pre deose"ire de deformarea elastică, deformarea plastică a monocristaluluise poate realia prin alunecare  şi maclare cu păstrarea constantă a parametrului

reţelei cristaline. rincipalul mecanism de deformare plastică a monocristalului

este prin alunecarea unor one ale cristalului în lungul unor plane de alunecare, su"

acţiunea tensiunilor tangenţiale. lanele de alunecare şi direcţiile din aceste plane

în care se produc alunecările, sunt planele şi direcţiile cu densitate maximă de

atomi. 7n rol esenţial în realiarea acestor alunecări îl au dislocaţiile. reenţa lor  justifică plasticitatea ridicată a materialelor metalice, deoarece deplasarea

0

Page 4: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 4/28

dislocaţiilor este posi"ilă la sarcini mult mai mici dec't cele necesare ruperii

tuturor legăturilor interatomice dintr-un plan de alunecare (. fig. #.8). rocesul de

deformare plastică prin alunecare nu conduce la micşorarea numărului de dislocaţii

(aşa cum ar reulta din analia preentată în figura #.8, care justifică apariţia pe

suprafaţa mocristalului a liniilor de alunecare a căror ad'ncime este multiplu al

 parametrului reţelei cristaline) ci la mărirea numărului acestora. e măsură ce

dislocaţiile se deplaseaă ele interacţioneaă cu alte dislocaţii sau defecte de reţea

şi sunt "locate. Datorită acestui fapt forţa necesară deplasării lor tre"uie să crească

fenomen denumit ecruisare.

Deformarea plastică a agregatelor policristaline se realieaă prin

mecanisme asemănătoare, preent'nd următoarele particularităţi:

- deformarea plastică începe în grăunţii cristalini a'nd planele de alunecare

cel mai faora"il orientate în raport cu solicitarea exterioară/

- limitele grăunţilor sunt "ariere greu de trecut de către dislocaţii/

- mărind solicitările, procesul de deformare poate cuprinde alte cristale, cu

orientare mai puţin faora"ilă/

- onele intergranulare au o comportare diferită la deformare. În timpul

deformării plastice grăunţii se rotesc şi iau poiţii faora"ile în raport cu solicitarea

exterioară. Acest lucru este dependent de proprietăţile acestor one intergranulare.

8

Page 5: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 5/28

%ig. #.0 Deformarea elastică a monocristalului

- mărind suficient de mult solicitările, se poate o"ţine o deformare plastică

glo"ală a materialului metalic policristalin. 6e o"ţine o structură în care cristalele

or aea aceeaşi orientare cristalografică (textură) şi or fi alungite în direcţia

deformării (.fig. #.9). %iecare cristal în parte fiind ecruisat, reultă că şi

materialul metalic policristalin cu o astfel de structură a aea proprietăţi de

reistenţă mai mari (se a deforma la alori mai ridicate ale sarcinii exterioare) şi o

 plasticitate mai scăută.

%ig. #.8 Deformarea plastică a monocristalului prin alunecare (deplasarea deislocaţiilor)

2.1.3 Ruperea; comportarea la rupere

rin rupere se înţelege fenomenul de fragmentare a unui corp în două sau

mai multe părţi şi apare atunci c'nd starea de tensiune determinată de solicitarea

exterioară este incompati"ilă cu capacitatea de deformare a materialului din care

este confecţionat.

rocesul ruperii are trei fae:

- iniţierea ruperii, care constă în apariţia unor microfisuri ca urmare a unor 

 procese de deformare plastică locală, unirea mai multor microfisuri reult'nd o

macrofisură care constituie amorsa ruperii/

9

Page 6: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 6/28

- propagarea fisurii/

- oprirea ruperii.

eultă că pentru a apare ruperea unui material tre"uiesc îndeplinite

condiţiile:

+$: σ  >   e  unde σ  repreintă mărimea stării de tensiuni din piese din

solicitarea exterioară/  e - mărime caracteristică a materialului la depăşirea căreia

în material au loc deformaţi plastice. eultă deci că această condiţie indică faptul

că starea de tensiuni creată în piesă tre"uie să asigure deformarea plastică a

materialului.

+#: σ >  s, unde  s este reistenţa la cliaj sau forţa de coeiune în reţeaua

cristalină. eultă că aceasta repreintă condiţia de propagare a fisurii.

%ig. #.9 ;odificarea prin deformare plastică a formei cristalelor:

a - forma iniţială a grăunţilor (ec!iaxiali, cu orientări cristalografice diferite)/

 " - textura de deformare

+omportarea la rupere a materialelor poate fi:

- comportare fragilă (+.%.): materialul se rupe fără deformare plastică

sesia"ilă macroscopic, intercristalin/ suprafaţa de rupere are un aspect granular 

strălucitor. În acest ca condiţiile +#, de propagare a ruperii apar înaintea

condiţiilor +$, de iniţiere a ruperii. eultă că prima fisură care apare se propagă

 "rusc (cu iteă mare) conduc'nd direct la rupere/

- comportare plastică (+..): materialul se rupe cu deformaţii plastice

 pronunţate (ii"ile macroscopic), transcristalin/ suprafaţa de rupere are un aspect

fi"ros. +ondiţiile de apariţie a fisurii apar înaintea celor de propagare a fisuri, ca

urmare aansarea ruperii se produce lent şi progresi.

<

Page 7: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 7/28

+omportarea fragilă sau plastică a unui material metalic este dependentă de

următorii factori :

a) temperatura la care are loc solicitarea/

 ") itea de solicitare/

c) gradul de triaxialitate al tensiunilor (efect de crestătură).

a) În figura #.< se preintă ariaţia funcţie de temperatură a caracteristicilor 

 e şi  s  pentru un material metalic dat. 6olicitarea acestui material la o

temperatură de exploatare mai mare dec't aloarea caracteristică tr  (expl > tr ) a

determina depăşirea, mai înt'i (la creşterea solicitării) a condiţiilor +$, de iniţiere a

fisurii, dar procesul ruperii nu se instaleaă deoarece nu sunt îndeplinite condiţiile

de propagare a ruperii (+$). rin creşterea solicitărilor, p'nă la depăşirea

condiţiilor (+#) au loc redistri"uiri ale 'rfurilor de sarcină prin deformări plastice

locale care or conduce la formarea microfisurilor (primul stadiu al procesului de

rupere). În acest domeniu de temperaturi materialul are o comportare plastică la

rupere.

%ig. #.< =ustificarea teoretică a temperaturii de traniţie

 În mod similar se poate explica că la solicitarea unei piese din materialul

considerat la temperaturi de exploatare mai mici dec't tr  (expl < tr ) materialul se

a comporta fragil la rupere deoarece se depăşesc mai înt'i condiţiile (+#) de

>

Page 8: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 8/28

 propagare a fisurii. rocesul ruperii se instaleaă atunci c'nd sunt îndeplinite şi

condiţiile de iniţiere a ruperii, dar condiţiile (+$) fiind deja atinse, reultă că prima

fisură formată se a propaga cu iteă foarte mare conduc'nd direct la rupere (fără

alte deformaţii plastice).

emperatura tr   este o caracteristică foarte importantă a materialelor 

metalice cu reţea cristalină +?+ şi poartă numele de temperatură de traniţie

(ductil - fragil).

 ") +reşterea iteei de solicitare determină modificarea formei cur"ei

conenţionale la tracţiune a unui material (. fig. #.> a) reult'nd deci creşterea

caracteristicii materialului  e. +onsider'nd ariaţia cu temperatura a acestei

caracteristici pentru două itee de solicitare (σ,$ > σ,#) reultă din figura #.> " că,

o dată cu creşterea iteei de solicitare, temperatura de traniţie creşte, reult'nd o

extindere a domeniului comportării fragile a materialului considerat. În concluie

creşterea iteei de solicitare măreşte pericolul ruperilor fragile.

%ig. #.> @nfluenţa iteei de solicitarea asupra comportării la rupere:

a - influenţa iteei de solicitare asupra temperaturii de traniţie/ " - influenţa iteei de solicitare, respecti a

 preenţei concentratorilor de tensiuni asupra formei cur"ei caracteristice la tracţiune

c) +oncentratorii de tensiune sunt discontinuităţi ale materialului de forma

unor ariaţii "ruşte ale geometriei piesei (treceri de la o secţiune la alta, găuri,

filete etc.) sau urme ale sculei aşc!ietoare, fisuri, incluiuni etc. a'nd dierse

caue, dependente de procesul te!nologic de realiare al acesteia.

Fig. 2.8 Efectulconcentratorilor de tensiuni

asupra st[rii de tensiuni

Page 9: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 9/28

În jurul acestora starea de tensiuni suferă modificări importante (.fig. #.).

aportul dintre tensiunea nominală în piesa (eprueta) lisă şi tensiunea maximă

σmax  pentru piesa (eprueta) cu concentrator, poartă numele de coeficientul de

concentrare al tensiunilor la solicitări statice, α3   . +a urmare, preenţaconcentratorilor de tensiuni are acelaşi efect ca şi itea de solicitare, cu o"seraţia

că, funcţie de acuitatea concentratorului (această mărime este dependentă de raa

de racordare de la fundul concentratorului/ concentratorul are acuitate mai mare

c'nd raa este mai mică) acest efect este mult mai pronunţat.

%ig. #.$&fectul concentrării tensiunilor 

Observaţie

@nfluenţă asupra comportării la rupere au şi tipul de solicitare şi factorii te!nologici (tipde semifa"ricat, tratamente termice etc.).

2.2 Încercări mecanice

rin încercări mecanice se o"ţin date calitatie şi alorile unor mărimi fiice

sau conenţionale, denumite caracteristici mecanice cu ajutorul cărora se apreciaă

 proprietăţile mecanice şi se definesc anumite stări critice de deformaţie sau

tensiune care nu tre"uiesc depăşite la solicitarea în exploatare a pieselor executate

din materialele respectie.

Încercările mecanice pot fi : distructie (majoritatea) care constau în solicitarea p'nă larupere a unor corpuri de pro"ă a'nd formă şi dimensiune "ine sta"ilite şi standardiate,denumite epruete şi nedistructie, care se pot aplica pieselor finite.

B

Page 10: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 10/28

+ondiţiile de încercare sunt sta"ilite conenţional si, de asemeni standardiate. Din punct de edere al iteei de solicitare incercările se clasifică în:

- încercări statice, la care itea de solicitare este cel mult egală cu $** C4mm#s/- încercări dinamice, la care itea de solicitare este mai mare de $** C4mm #s (o

solicitare dinamică se poate o"ţine printr-un singur ciclu de solicitare sau prin cicluri repetate).

2.2.1 Încercarea la tracţiune

Deoarece tipurile de solicitări înt'lnite în practică sunt foarte ariate este imposi"ilădeterminarea caracteristicilor mecanice pentru fiecare ca în parte. in'nd cont de faptul că ostare de tensiuni oarecare se poate ec!iala pe "aa unor criterii (teorii de reistenţă) cu starea detensiuni cea mai simplă şi cea mai uşor de realiat practic, aceea de întindere monoaxială,încercarea la tracţiune este încercarea de "aă a materialelor.

În caul solicitării de întindere monoaxială, preentată în figura #.B, starea de tensiuni secaracterieaă prin eforturile unitare normale σ, uniform distri"uite pe secţiunea de diametru d,al piesei, date de relaţia σ = %46 (% este forţa exetrioară, 6 - secţiunea piesei), iar starea de

deformaţii prin deformaţia specifică εx = ∆141 ( ∆ ∆1 dxl= ∫    ( )

( ) ) şi de deformaţia transersală εtr 

=  (d$-d)4d. 1egătura dintre aceste deformaţii specifice este dată de relaţia εtr  =  - µεx  , unde µ poartă denumirea de coeficientul lui oisson.

 A. Principiul încercării; epruvete

Încercarea constă în aplicarea, în

general p'nă la rupere, pe direcţia axei

longitudinale a unei epruete, a unei forţe

crescătoare şi măsurarea (înregistrarea)ariaţiei lungimii acesteia.

?itea de solicitare se alege în funcţie

de caracteristicile de determinat între

limitele $* ... 0* C4mm#s.

%ormele şi dimensiunile epruetelor sunt funcţie de natura materialului şi de tipulsemifa"ricatului din care se preleeaă (. şi lucrarea de la"orator aferentă temei).

În funcţie de aloarea factorului dimensional epruetele utiliate pot fi:- epruete proporţionale normale, n=9/- epruete proporţionale lungi, n = $*.

 . !ia"rama încercării la tracţiune; curba caracteristică la tracţiune

Determinarea lungirii epruetei în timpul încercării se poate face în douămoduri: prin măsurarea distanţei între două puncte ale sistemului de prindere alepruetei în maşina de încercat sau prin utiliarea unui extensometru fixat pe

epruetă între secţiunile aflate la distanţa 1* .

$*

Fig. 2.9 Starea de tensiuni şideformaţii la solicitarea de întindere

Page 11: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 11/28

epreentarea în coordonate rectangulare a ariaţiei sarcinii curente funcţie

de lungirea epruetei, ∆1, poartă numele de diagrama încercării la tracţiune sau

caracteristica epruetei.

epreentarea în coordonate rectangulare a ariaţiei tensiunii σ  funcţie dedeformaţia specifică liniară εx, poartă numele de cur"a caracteristică a materialului.

A'nd în edere că trasarea acestei cur"e este dificilă se definesc mărimile

conenţionale şi At (. şi lucrarea de la"orator aferentă temei). epreentarea în

coordonate rectangulare a ariaţiei mărimii funcţie de alungirea totală At  poartă

numele de cur"a caracteristică conenţională la tracţiune.

În figura #.$* sunt preentate cele trei caracteristici, sesi'ndu-se faptul căaliura caracteristicii epruetei este identică cu cea a caracteristicii conenţionale la

tracţiune. Diferenţa dintre acestea şi cur"a caracteristică a materialului este numai

în ona @@@, ona deformării locale, care indică faptul că starea de tensiuni este

crecătoarea p'nă la rupere.

#. !efinirea caracteristicilor de elasticitate determinate prin încercarea la tracţiuneÎn ona @ a diagramei caracteristice conenţionale la tracţiune, comportarea materialului

este elastică, fiind ala"ilă legea lui 2oo3. in'nd seama de faptul că în această onă σ ≅ ,deoarece deformaţia transersală a epruetei este mică, panta porţiunii liniare a fi tocmaimodulul de elasticitate longitudinal al materialului.

%ig. #.$* Diagramele încercării la tracţiune : a - caracteristica epruetei/ "- caracteristica materialului/

c - cur"a caracteristică conenţională la tracţiune

$$

Page 12: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 12/28

În caul materialelor care nu preintă o porţiune elastică liniară (fontele) modulul deelasticitate se exprimă su" forma:

- modulul de elasticitate tangenţial care poate fi curent &γ   sau iniţial &* (. fig. #.$$ a)/-modulul de elasticitate secant &s (. fig. #.$$ ")/unctul A (de pe cur"a caracteristică) în care se sf'rşeşte comportarea liniară

(proporţională) sau punctul E care face trecerea la ona deformaţiilor plastice nu au poiţii clar  preciate din punct de edere fenomenologic. Din acest moti aceste puncte se definescconenţional, conform 6A6 $*#B*, prin:

-limita de proporţionalitate,σl$*/-limita de elasticitate conenţională, σ p,*,*$ sau limita de elasticitate te!nică, σr*,*$.Aria de su" porţiunea liniară a cur"ei caracteristice conenţionale la tracţiune (sau a

cur"ei caracteristice a materialului) repreintă energia înmagainată în unitatea de olum prindeformare elastică. &ste eident că, pentru un material dat (de exemplu oţel) cu o anumită pantăa cur"ei caracteristice (& - modul de elasticitate) această arie a fi mai mare cu c't limita deelasticitate este mai ridicată. Această caracteristică poate fi influenţată prin tratament termic,reult'nd deci că deşi elasticitatea este dependentă de natura forţelor de coeiune din reţeauacristalină, deci independentă de structură, totuşi există modalităţi te!nologice de influenţareindirectă a cesteia (de exemplu tratamentul termic aplicat oţelurilor pentru arcuri).

%igura #.$$Determinarea modulului de elasticitate iniţial, curent şi secant

 !. #aracteristicile de plasticitate şi caracteristicile de rezistenţă

Fona a doua a cur"ei caracteristice poartă numele de ona de ecruisare şi începe, în cauloţelurilor moi, cu un palier denumit palier de curgere. 1a depăşirea punctului E, deformaţiatotală a epruetei are o componentă elastică, εel care se relaxeaă la încetarea acţiunii forţeiexterioare (descărcarea se produce după o dreaptă paralelă cu porţiunea liniară a diagramei) şi ocomponentă plastică, ε pl, deformaţie remanentă.

+aracteristicile de plasticitate definite conform 6A6 #** sunt:- limita de curgere aparentă  e, conenţională   p*# şi remanentă  r*#/- alungirea la rupere An/- g'tuirea la rupere F/De o deose"ită importanţă este caracteristica  m - reistenţa materialului, definită ca

aloarea maximă a raportului ( m = %max46*).

 $. #riterii de apreciere a comportării la rupere pe baza rezultatelor încercării latracţiune

Fona a treia a cur"ei caracteristice poartă numele de ona deformării locale. Dacă p'năla atingerea maximului deformarea s-a produs aproximati uniform în întreg olumul de material

$#

Page 13: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 13/28

al epruetei, din acest moment deformarea se localieaă intr-o anumită onă, produc'ndu-seg'tuirea.

%orma cur"ei caracteristice poate fi cu palier de curgere (cur"a a din fig. #.$# - oţel cuconţinut scăut de car"on) sau fără palier de curgere (cur"a " - +u, Al, " ş.a.) pentru materialelecu comportare plastică la rupere şi fără ona a treia (cur"a c) în caul materialelor cu comportarefragilă la rupere (oţel cu conţinut ridicat de car"on, de scule, pentru arcuri etc, fontă ş.a.).

Aprecierea tipului de material (ductil sau fragil) se poate face şi prin:- alorile alungirii şi g'tuirii la rupere/- aria cuprinsă su" domeniul comportării plastice, 7 t/ (măsură a tenacităţii materialului -

capacitatea acestuia de a a"sor"ii energie în domeniul deformării palstice)/- rapotul  m4  p*#.

%ig. #.$# Aprecierea comportării la rupere pe "aa formei cur"eicaracteristice conenţionale la tracţiune

2.2.2 Încercarea de încovoiere prin şoc (rezilienţă

+omportarea la rupere a unui material, în condiţiile unei itee mari de

solicitare, a unei temperaturi şi stări de tensiune date se pune în eidenţă prin

încercări dinamice la care aplicarea unui singur ciclu de solicitare se face cu iteă

foarte mare (şoc). Aceste încercări sunt încercări distructie şi constau în ruperea

dintr-o singură dată a epruetelor de către o masă aflată în mişcare de rotaţie sau decădere li"eră şi determinarea energiei consumate pentru ruperea lor.

+ea mai răsp'ndită este încercarea de încooiere prin şoc denumită şi

încercarea de reilienţă.

 A. Principiul încercării; epruvete

Încercarea constă în ruperea dintr-o singură loitură, cu un ciocan pendul, aunei epruete preăută la mijloc cu o crestătură, epruetă aşeată li"er pe două

$0

Page 14: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 14/28

reaeme. entru executarea încercării se utilieaă epruete cu crestătura în 7

(. fig. #.$0) sau în ? (.fig. #.$0) a'nd conform 6A6 $8** şi 6A6 >9$$(. şi

lucrarea de la"orator aferentă temei).

 . %tilajul folosit 

Încercarea se execută pe o maşină tip pendul (ciocan +!arp) a cărei sc!emă

de principiu este preentată în figura #.$8. 6e poate demonstra uşor , folosind

legea conserării energiei că, energia consumată la rupere, 1 este, cu notaţiile din

figura #.$8, dată de relaţia: 1 =  mg (cos α  - cos β), unde g este acceleraţia

graitaţională.

Deaantajul principal al ciocanelor de tip pendul constă în faptul că itea

de loire este limitată şi constantă pentru un anumit utilaj.

#. $&primarea rezultatelor 

În "aa standardelor rom'neşti, reultatele încercării de încooiere prin şoc

se exprimă astfel :

- la încercarea pe epruete cu crestătura în 7 se defineşte reilienţa (G+7)

 prin raportul :

G+7  1

AH ! "* 4 4   =   în =4cm#

unde A este aria secţiunii transersale în dreptul crestăturii.

@ndicii repreintă : H* - energia potenţială iniţială a ciocanului pendul, ! şi "

caracteristicile geometrice ale epruetei.

- la încercarea pe epruete cucrestătura în ?, reultatele se exprimă su"forma energiei consumate la rupere G?H*4" în =.

%ig. #.$0 %ormele epruetelor pentru încercarea de reilienţă

$8

Page 15: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 15/28

Observaţii'$) eultatele încercării de încooiere prin şoc o"ţinute pe cele două tipuri de epruete

sunt diferite, depin'nd de tipul crestăturii. Cu există o metodă generală de conersiune aacestora (de exemplu în 6A6 $**#9 se dă un ta"el comparati reilienţă - energie consumatăla rupere care este ala"il numai pentru oţelurile car"on şi sla" aliate în conformitate cu 6A6  >$>$).

#) Încercarea de încooiere prin şoc dă o caracteristică complexă ( reilienţa, respectienergia consumată la rupere ) care ia în considerare at't tenacitatea c't şi reistenţa materialului.6copul acestei încercări este de a determina comportarea materialului la rupere su" efectulsimultan al unei itee mari de solicitare şi al preenţei concentratorilor de tensiuni. Încercareaeste una dintre cele mai seere şi conenţionale, alorile caracteristicilor o"ţinute neput'nd fiutiliate în calculele de proiectare, dar ele constituind cifre de calitate o"ligatorii pentru unmaterial.

6e apreciaă că :- încercarea pe epruete cu crestătura în ? reflectă capacitatea materialului de a se opune

 propagării fisurii/- încercarea pe epruete cu crestătura în 7 reflectă capacitatea materialului de a se opune

iniţierii şi propagării fisurii.0) entru metalele şi aliajele cu reţea cristalină +?+ (oţeluri car"on şi sla" aliate, oţeluri

feritice şi martensitice) încercarea de încooiere prin şoc deine mai semnificatiă în caul încare este condusă dealungul unui domeniu de temperaturi. 1a aceste materiale, cu scădereatemperaturii se o"seră o scădere "ruscă a reilienţei (. fig. #.$9) . e această cale se poatedetermina temperatura de traniţie , folosindu-se drept criteriu de trecere în domeniulcomportării fragile temperatura la care reilienţa scade su" o anumită aloare, sta"ilităexeprimental (de exemplu pentru oţeluri G+7 = 09 =4cm#).

+omportarea la rupere a unui material este dependentă de tenacitatea lui. Apreciind, decitenacitatea unui material se pot o"ţine indicaţii priind suscepti"ilitatea lui la rupere fragilă (c'ndtenacitatea este scăută). +ifrele o"ţinute la încercarea de încooiere prin şoc sunt cifre pa "aacărora se poate ealua tenacitatea materialelor.

endinţa actuală este de a se lua în considerare şi aspectul macroscopic al secţiunii derupere. 1a o epruetă încercată la încooiere prin şoc, secţiunea de rupere preintă două onedistincte (. fig. #.$<) :

- ona +r, centrală, cu aspect cristalin, grăunţos şistrălucitor datorat ruperii de tip fragil/

- ona %", cu aspect fi"ros, mat, datorită deformaţiilor  preala"ile ruperi, consecinţă, deci a ruperii plastice.

entru aprecierea tenacităţii, respecti fragilităţii în 6A6$**#< se definesc noţiunile :

- cristalinitate +r, ca raport dintre aria suprafeţei de ruperecu aspect cristalin, strălucitor, Ar , şi aria secţiunii epruetei,A*.

- fi"roitatea %", ca raport dintre aria suprafeţei de ruperecu aspect mat, fi"ros, A ", şi aria secţiunii epruetei, A*.

În acelaşi standard sunt preentate scări etalon pentruaprecierea caracterului tenace al ruperii pe "aa aspectuluisuprafeţei de rupere al unor epruete $* I $* din oţel, cucrestătura în 7 sau în ?, de ad'ncime # mm.

$9

Fig. 2.1!ristalinitatea " !r#

respecti$ %&ro'itateaepru$etei rupte prin

 încercarea de înco$oiereprin şoc

Page 16: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 16/28

%ig. #.$8 7tilajul încercării de reilienţă (pendulul +!arp)/ principiul încercării

%ig. #.$9 ?ariaţia cu temperatura a energiei de rupere respecti a reilienţei/determinarea temperaturii de traniţie pentru materialele +?+

2.2.3 !uritatea materialelor metalice

Duritatea repreintă capacitatea unui corp de a se opune tendinţei de

distrugere a straturilor superficiale de către un alt corp, care acţioneaă asupra sa

cu presiuni localiate pe arii foarte reduse şi care nu capătă deformaţii permanente.

Duritatea unui corp se apreciaă prin aloarea unor caracteristici

conenţionale, o"ţinute în urma unor încercări nedistructie. Aantajele acestor încercări sunt: se pot executa direct asupra pieselor finite, aparatele au o

$<

Page 17: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 17/28

 productiitate ridicată, sunt amplasate direct în atelier şi nu necesită un personal de

înaltă calificare.

+lasificarea metodelor de încercare la duritate se face consider'nd drept

criteriu modul în care are loc acţiunea de distrugere a straturilor superficiale. Din

acest punct de edere metodele de încercare sunt :

- cu aplicare statică a sarcinii (prin g'riere, prin imprimare, prin pendulare,

 prin rulare)

- cu aplicare dinamică a sarcinii, care la r'ndul lor pot fi: dinamico-elastice

şi dinamico - plastice.

+ele mai răsp'ndite metode sunt cele cu aplicare statică a sarcinii, prin

imprimarea unui penetrator, a'nd o anumită formă, pe suprafaţa piesei de

încercat. Duritatea se exprimă printr-o cifră dependentă de mărimea amprentei

(urma remanentă lăsată de penetrator pe suprafaţa piesei).

 A. (ncercarea de duritate rinell 

;etoda Erinell, standardiată prin 6A6 $<9, constă în imprimarea un timpdat cu o forţă % a unei "ile de oţel călit sau din car"ură de Jolfram, cu diametrul

 prescris D, perpendicular pe suprafaţa piesei de încercat şi măsurarea diametrului

d, al amprentei (. fig. #.$>).

Duritatea Erinell se exprimă ca o mărime conenţională, prin aloarea

numerică dată de formula:

( )2E   %

D D D d=   ⋅

⋅ ⋅ − −#

# #π  

în care % este forţa aplicată asupra penetratorului, în 3gf.

Determinarea prin acestă metodă a durităţii unui material metalic preintă

următoarele particualarităţi:

- pentru ca cifrele de duritate să fie reproducti"ile, parametrii încercării

tre"uie aleşi astfel înc't să se asigure similitudinea geomertică (α = constant, ceea

$>

Page 18: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 18/28

ce conduce la condiţia *,#8D<d<*,<*D) şi păstrarea constantă a raportului 3 =%4D#,

numit grad de solicitare/

- timpul de menţinere al forţei tre"uie să fie suficient pentru epuiarea

curgerii materialului şi o"ţinerea unei amprente cu dimensiuni constante (cu

scăderea durităţii timpul de menţinere creşte)/

- grosimea minimă a pro"elor supuse încercării tre"uie să fie a min  =  !,

 pentru a se eita influenţa suportului piesei/

- în ederea eitării influenţelor reciproce între onele ecruisate din jurul

urmelor şi a marginilor piesei se recomandă ca distanţa dintre centrele a două

amprente să fie "min= 8 D iar distanţa de la marginea piesei p'nă în centrul primei

amprente - cmin = 0D.

%igura #.$>Încercarea de duritate Erinell

6im"oliarea durităţii Erinell se face indic'nd diametrul "ilei, D, în mm,

sarcina %, în 3gf şi timpul de menţinere în secunde, în caul în care acestea diferă

de condiţiile normale de încercare care sunt : D = $* mm, % = 0*** 3gf, τ = $9

secunde (de exemplu duritatea perlitei o"işnuite este de #** 2E).

$

Page 19: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 19/28

+unosc'nd cifra durităţii se poate aprecia aloarea reistenţei la rupere, în

daC4mm#, a materialului cu relaţii de forma:  m =K 2E, unde K = *,09 pentru oţel

car"on şi sla" aliat sau  m = (2E - 8*)4< pentru fonte cenuşii.

 . (ncercarea de duritate )ic*ers;etoda ?ic3ers, standardiată prin 6A6 8B#, constă în imprimarea un timp dat cu o

forţă % a unui penetrator de forma unei piramide pătratice drepte din diamant, perpendicular pesuprafaţa de încercat şi măsurarea diagonalei, d, a urmei remanente (. fig. #.$ a).

Duritatea ?ic3ers se exprimă ca o mărime conenţională, prin aloarea numerică dată deformula :

2?  %

d= ⋅$988

#.

5eometria penetratorului, piramidă pătratică dreaptă cu ung!iul diedru a două feţe

laterale opuse de $0<

*

, s-a o"ţinut pornind de la încercarea de duritate Erinell, executată astfelînc't să se o"ţină d = *,0># D (. fig. #.$ "). Această geometrie face ca amprentele să fieintotdeauna asemenea, reult'nd că cifra de duritate o"ţinută nu depinde de sarcină. Ad'ncimeade pătrundere a penetratorului ! = $4> d, face ca metoda să poată fi utiliată la determinareadurităţii straturilor su"ţiri şi a constituenţilor metalografici, put'ndu-se folosi sarcini foarte mici.Din punct de edere al mărimii sarcini, metodele de încercare ?ic3ers se clasifică în :

- Încercare ?ic3ers, cu % =  9/ $*/ #*/ 0*/ 9*/ $** 3gf/-Încercare ?ic3ers cu sarcini mici - % = *,9/ $/ #/ 0/ 8 3gf/-;icroduritate ?ic3ers - % = *.**9/ *.*$*/ *.*#*/ *.*9*/ *.$**/ *.#** 3gf.

a. "

%ig. #.$ 6c!ema încercării de duritate după metoda ?ic3ers/sta"ilirea geometriei penetratorului.

6im"oliarea durităţii se face indic'nd forţa de încercat şi timpul de menţinere în caul încare acestea sunt diferite de cele normale care au alorile % = 0* 3gf, τ = $9 secunde (de exempluduritatea lede"uritei este de aproximati >** 2?9).

#. (ncercarea de duritate +oc*,ell 

;etoda oc3Jell constă în împrimarea unui penetrator (con de diamant sau "ilă din oţel)cu o sarcină iniţială %* şi apoi cu o suprasarcină %$ şi măsurarea ad'ncimii urmei remanente de

$B

Page 20: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 20/28

 pătrundere, e, după îndepărtarea suprasarcinii, menţin'ndu-se aplicată sarcina iniţială (. fig.#.$B).

Duritatea oc3Jell se exprimă, ca o mărime conenţională, prin diferenţa dintre oad'ncime conena"ila aleasă & şi ad'ncimea pătrunderii remanente , e:

2+ = & - e

2.3 Influenţa temperaturii asupra proprietăţilor materialelor

metalice deformate plastic

Aşa cum s-a arătat, deformarea plastică conduce la modificări structurale ale

materialelor metalice policristaline care constau în :

- modificarea orientării cristalografice, a formei şi dimensiunii grăunţilor cristalini cu formarea texturii de deformare/

- modificarea structurii interne a fiecărui cristal.

Acestea determină modificarea caracteristicilor fiico - mecanice (fenomen

denumit ecruisare - cresc caracteristicile de reistenţă şi scad cele de plasticitate) şi

aniotropia proprietăţilor.

;etalul deformat plastic se găseşte într-o stare termodinamică metasta"ilă.Aceasta face ca în metalul ecruisat să ia naştere procese spontane ce tind să-l aducă

într-o stare de ec!ili"ru sta"il. Aceste procese, a'nd la "aă difuia, se intensifică

o dată cu creşterea temperaturii şi sunt următoarele:

a- +eastaurarea  are loc la încălirea unui material metalic ecruisat la

temperaturi situate în jurul alorii r   =  (*.# ... *.0 ) t-s. Datorită creşterii

mo"ilităţii atomilor sunt actiate procesele de auto şi eterodifuie, pe "aa cărorase reduce distorsiunea reţelei cristaline deformate şi se deplaseaă, se redistri"uie

#*

Fig. 2.19(ncercareade duritate)oc*+ell

Page 21: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 21/28

local şi se anuleaă reciproc imperfecţiunile acesteia (acanţe, atomi interstiţiali,

dislocaţii) reali'ndu-se o scădere a densităţii de defecte conţinute în reţea şi în

consecinţă, o refacere parţială a capacităţii iniţiale de deformare plastică a

materialului.

b- +ecristalizarea primară  are loc la încălirea unui material metalic

ecruisat la temperaturi situate deasupra alorii rp = (*.0 ... *.8) t-s. Acesta este un

 proces de recristaliare secundar, fără sc!im"are de faă şi constă în formarea

germenilor unor cristale ec!iaxiale, în onele materialului preent'nd cea mai mare

insta"ilitate termodinamică. rin creşterea acestor germeni se formeaă o structură

cu grăunţi ec!iaxiali şi se atinge o stare apropiată de ec!ili"rul sta"il.

Dimensiunea grăunţilor recristaliaţi depinde de temperatură şi de gradul de

deformare. Această dependenţă este eidenţiată prin diagramele de recristaliare de

tipul celei preentate în figura #.#*. 6e constată că pentru un anumit grad de

deformare se o"ţine, după încălire la temperaturi peste rp o granulaţie grosolană.

Aceste structuri au proprietăţi de plasticitate scăute. Acest grad de deformare se

numeşte grad critic de deformare, este dependent de tipul materialului şi are alori

cuprinse între 0 ...$9L.

c- #reşterea "răunţilor   are loc c'nd materialul metalic ecruisat şi

recristaliat primar este menţinut la temperatura de recristaliare sau este încălit

în continuare.

%ig. #.#* Diagrame de recristaliare

#$

Page 22: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 22/28

rocesul de creştere a grăunţilor este impus de necesitatea o"ţinerii unei stări

cu energie li"eră minimă ca urmare a uniformiării dimensiunilor grăunţilor la

alori mari, la care suprafeţele de separaţie intergranulară cu niele energetice

ridicate sunt reduse la minim.

d- +ecristalizarea secundară  are loc în caul în care materialul metalic

ecruisat şi recristaliat primar este încălit la temperaturi ridicate c'nd are loc un

 proces de creştere intensiă, preferenţială a anumitor grăunţi cu dimensiuni

neuniforme.

6tadiile enumerate mai sus, determină transformări structurale care afecteaă

 puternic caracteristicile mecanice ale materialelor, aşa cum se preintă în figura

#.#$.

În caul în care deformarea plastică are loc la temperaturi mai mari de rp,

stadiile de transformare preentate se realieaă concomitent cu procesele de

deformare. În acest ca se or"eşte despre deformare plastică la cald.

În caul în care deformarea plastică are loc la temperaturi su" rp se spune că

deformarea plastică are loc la rece.

%ig. #.#$ @nfluenţa temperaturii asupra caracteristicilor mecanice ale materialelor metalice ecruisate

2.4 Fluajul materialelor metalice%luajul este fenomenul de deformare lentă şi continuă în timp, a materialelor metalice,

su" acţiunea unor sarcini constante.

%enomenul de fluaj este influenţat de temperatură, fiind puternic amplificat la temperaturide lucru superioare temperaturii de recristaliare nefaică şi se poate manifesta şi în caul în caresolicitările determină stări de tensiuni care nu depăşesc limita de curgere.

##

Page 23: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 23/28

+omportarea la fluaj a unui material metalic poate fi redată sintetic prin cur"a de fluaj: ε=  f(τ), unde ε este deformaţia specifică, iar τ  - timpul. e această cur"ă, preentată în figura#.##, se pot eidenţia cele trei etape de desfăşurare a fenomenului de fluaj:

a) În etapa iniţială su" acţiunea sarcinii constante aplicate iau naştere eforturile unitare σcare determină deformaţia specifică iniţială ε*  de natură elastică (dacă σ  <    p()) sau elasto-

 plastică (dacăσ >   p()).

%ig. #.## +ur"a de fluaj

 ") În etapa @, numită fluaj primar sau nesta"iliat (.fig. #.##), se manifestă un fenomen

de creştere continuă a deformaţiei ε, itea de fluaj ( ε  ε

τ=

  d

d) fiind descrescătoare ( ε

  ε

τ=

  d

d

#

# < *).

În această etapă sediul principalelor procese ce au loc este interiorul grăunţilor cristalini. În prima parte a acestei etape este predominant un proces de ecruisare a materialului, caredetermină creşterea reistenţei faţă de deformaţii şi în consecinţă micşorarea iteei de fluaj. emăsura desfăşurării procesului de ecruisare au loc şi procese de restaurare - recristaliare (funcţiede temperatură) moti pentru care itea de fluaj, la sf'rşitul acestei etape nu atinge, de o"icei oaloare nulă.

c) Din momentul în care procesele de ecruisare şi de restaurare- recristaliare si-auec!ili"rat reciproc efectele, itea de fluaj deine constantă şi începe o nouă etapă, etapa a @@ - anumită fluaj secundar sau sta"iliat. În această etapă principalele procese ce se desfăşoară suntlocaliate la limitele grăunţilor. Aceste procese conduc la apariţia unor goluri intergranularesu"microscopice (acestea se formeaă prin mecanisme de deplasare şi interacţiune a

dislocaţiilor) care, a'nd posi"ilitatea să se unească între ele, cresc în timp.d) Datorită apariţiei şi creşterii golurilor intergranulare, de la un moment dat, itea defluaj creşte, acest fapt marc'nd intrarea în etapa a @@@ - a , etapa fluajului terţiar sau accelerat carese înc!eie în momentul producerii ruperii.

Din cele preentate reultă că, factorii principali ce influenţeaă comportarea la fluaj aunui material metalic sunt tensiunea de solicitare σ  şi temperatura . @nfluenţa acestor factoriasupra desfăşurării fenomenului de fluaj reultă din analia diagramelor preentate în figura#.#0.

1a realiarea construcţiilor te!nice exploatate în condiţii de temperaturi ridicate tre"uieaute în edere :

- pericolul ruperii datorită fenomenului de fluaj/

- apariţia unor deformaţii inadmisi"ile.Din această cauă la proiectarea unor astfel de construcţii te!nice se impune utiliareaunor criterii de dura"ilitate limitată (funcţionarea construcţiei este asigurată un timp limitat luat

#0

Page 24: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 24/28

în considerare la proiectare). entru aceasta tre"uiesc cunoscute caracteristicile de fluaj, caresunt:

- limita de fluaj conenţională (te!nică) repreintă tensiunea practic constantă care produce după o durată de încercare dată τ, o alungire la fluaj de o aloare prescrisă, la o anumitătemperatură. Această caracteristică se determină conform 6A6 <9B<, şi se sim"olieaă  ε4τunde ε = $ L şi τ = $***** ore ( $4$*****).

- reistenţa conenţională de durată, repreintă sarcina statică constantă raportată la ariasecţiunii transersale iniţiale a epruetei care produce ruperea după o durată de timp prescrisă, lao anumită temperatură. Această caracteristică se determină conform 6A6 B8 şi sesim"olieaă  r4τ(), unde τ = $***** ore ( r4$*****).

%ig. #.#0 @nfluenţa stării de tensiuni şi a temperaturii asupra fenomenului de fluaj

2. !"oseala materialelor

M"oseala materialelor metalice este fenomenul de rupere al acestora la tensiuni desolicitare aria"ile în timp, ce au alori mai mici dec't  m.

De regulă, solicitările aria"ile la care sunt supuse piesele metalice au caracter periodic şise pot caracteria prin ciclul de solicatare, care repreintă ariaţia alorilor tensiunii de solicitareîn timpul unei perioade (. fig.A.$.#8). 7n ciclu de solicitare se defineşte cu ajutorul următorilor 

 parametrii :

- amplitudinea ciclului, σσ σ

  =

−max min

#/

- tensiunea medie, σσ σ

med  =

+max min

#/

- tensiunea maximă, σmax/- tensiunea minimă, σmin/

- coeficientul de asimetrie a ciclului, :  =σ

σ

min

max

.

%ig. #.#8 +iclul de solicitare la o"oseală

#8

Page 25: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 25/28

+iclurile de solicitare pot fi :- cicluri ondulante (σminσmax ≥ *)/ un ca important este ciclul de solicitare pulsator ale

cărui caracteristici sunt : σmin = *, σ = σmed = σmax4#, = */- cicluri alternante (σminσmax ≤ *)/ un ca important este ciclul de solicitare pulsator ale

cărui caracteristici sunt : σmax = σ min/ σmed = * / σ = σmax/ = -$.&xperimental se eidenţiaă următoarele aspecte priind comportarea la o"oseală a

materialelor metalice :a) Dependenţa dintre σ - amplitudinea ciclului şi C - numărul de cicluri de solicitare

 p'nă la rupere poate aea două forme :- pentru fier şi aliajele fierului, titan şi aliajele titanului etc.(. fig. #.#9 cur"a @@) se

constată că la alori ale amplitudinii ciclului de solicitare mai mici dec't aloarea σ , piesa(eprueta) nu se rupe, teoretic , la un număr infinit de cicluri de solicitare. ?aloarea tensiunii σ 

 poartă numele de reistenţa la o"oseală a materialului, caracteristică care se determină pentru unnumăr de cicluri de solicitare de $*< ... $*> .

- pentru aluminiu şi aliajele sale şi pentru caul solicitării în medii coroie (. fig. #.#9cur"a @), practic nu se poate or"i despre o reistenţă la o"oseală .

 ") +ele trei stadii ale ruperii sunt foarte "ine puse în eidenţă de aspectul suprafeţelor derupere la o"oseală al pieselor, suprafeţe care preintă trei one distincte:

- ona de iniţiere a ruperii, de extindere foarte mică/- ona de propagare a ruperii, cu aspect neted şi lucios ca urmare a tasării

microgeometriei la inc!iderea şi desc!iderea repetată a fisurii, în etapa de propagare/- ona ruperi finale prin smulgere, cu aspect cristalin strălucitor.uperile la o"oseală sunt deose"it de periculoase deoarece interin fără un aertisment

 preala"il a'nd caracterul ruperilor fragile, fără deformaţii glo"ale importante.Dintre factorii care influenţeaă reistenţa la o"oseală a pieselor, un rol important îl are

 preenţa concentratorilor de tensiune, starea structurală, puritatea şi dimensiunile grăunţilor şicalitatea suprafeţei.

%ig. #.#9 Dependenţa σ = f(C)/ cur"a HNller.

#ddenda

♦ tensiune (tangenţială şi normală)/

♦ deformaţie specifică (liniară şi ung!iulară)/

♦ elasticitate/ deformare elastică a monocristalului/

#9

Page 26: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 26/28

♦  plasticitate/ deformare plastică a monocristalului şi a agregatelore policristaline/

♦ ecruisare

♦ textură

♦ ruperea fragilă şi ruperea plastică/

♦ comportarea la rupere (fragilă şi ductilă)/

♦ factorii care determină comportarea la rupere/

♦ concentratori de tensiuni/

♦ iteă de solicitare/

♦ încercări mecanice/

♦ caracteristici mecanice/

♦ epruetă/

♦ cur"a caracteristică conenţională la tracţiune/

♦ legea lui 2oo3/

♦ modul de elasticitate/

♦ limita de elasticitate/

♦ limita de curgere/

♦ reistenţa materialului/

♦ alungire la rupere/

♦ g'tuire la rupere/

♦ încercarea de încooiere prin şoc/

♦ reilienţa/

♦ energia consumată la rupere/

♦ cristalinitate/

♦ fi"roitate/

♦ temperatura de traniţie/

♦ duritate Erinell/

#<

Page 27: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 27/28

♦ grad de solicitare (la încercarea de duritate Erinell)/

♦ restaurare/

♦ recristaliare primară/

♦ creşterea grăunţilor/

♦ recristaliare secundară/

♦ defromare plastică la rece/

♦ deformare plastică la cald/

♦ fluaj/

♦ itea de fluaj/

♦ dura"ilitate limitată/

♦ limita de fluaj conenţională (te!nică)/

♦ reistenţa conenţională de durată/

♦ o"oseala materialelor/

♦ ciclu de solicitare/

♦ cicluri ondulante/ ciclu pulsator/

♦ cicluri alternante/ ciclul alternant simetric/

♦ reistenţa la o"oseală.

Teme de casă

$. Definiţi şi explicaţi noţiunile şi termenii din Addenda

#. 1a încercarea de duritate după metoda Erinell a unui oţel car"on, în condiţiile %

= 0*** 3gf, 3 = 0* s-a o"ţinut d = 8 mm.

a) 6ă se întocmească sc!ema încercării şi să se explice modul de lucru şi

 particularităţile metodei.

 ") 6ă se calculee duritatea şi reistenţa la rupere a materialului.

#>

Page 28: Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

8/18/2019 Tema Nr 2 - Proprietati Mecanice

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-2-proprietati-mecanice 28/28

c) resupun'nd că o epruetă de tracţiune cu d* =  mm, proporţională normală

executată din acelaşi material este solicitată la o forţă de $9** daC, să se

sta"ilească lungimea dintre repere după îndepărtarea sarcinii. 6e cunoaşte &* =#,$

$*9

 C4mm#

 şi lungirea apruetei la sarcina aplicată ∆l = *,*< mm.0. %iguraţi (în principiu) cur"a caracteristică conenţională la tracţiune pentru două

epruete confecţionate din materialele: a) M1+ 89/ ") %c #9*. +oncluii

8. entru o epruetă de încooiere prin şoc confecţionată din M+6 9#.9a s-a

determinat G?0**4#4$*  =  09 = la temperatura de încercare de O 8**+. 6c!iţaţi

eprueta, explicaţi principiul încercării şi trageţi o concluie cu priire la

reultatele încercării.9. 1a încercarea de duritate prin metoda Erinell s-a o"ţinut aloarea #9* 2E. &xplicaţi principiulîncercării şi principalele particularităţi ale metodei. +are este aloarea diametrului urmeiremanenteP<. 1a încercarea de duritate prin metoda ?ic3ers pentru stratul superficial al unei piese din oţeltratate termoc!imic s-a o"ţinut aloarea <** 2?9. &xplicaţi princiupiul încercării şi principalele

 particularităţi ale metodei. +are este (aproximati) aloarea reistenţei la rupere a stratuluisuperficialP>. 1a încercarea de duritate prin metoda oc3Jell s-a o"ţinut aloarea 8# 2+. &xplicaţi

 principiul încercării şi principalele particularităţi ale metodei. +'t este ad'ncimea urmei

remanenteP