INCERCAREA LA TRACTIUNE

INCERCAREA LA TRACTIUNE

CURBA CARACTERISTICA. DEFINIREA

CARACTERISTICILOR MECANICE DE REZISTENTA

Incercarea la tractiune a metalelor este incercarea la care sunt supuse epruvetele si consta in aplicarea pe directia axei longitudinale a unei forte progresive de intindere pana la rupere. Dependenta dintre tensiunile normale si deformatiile specifice ce sunt efectul solicitarii axiale a epruvetei, reprezinta curba caracteristica a materialului incercat la tractiune.

Pentru un otel moale curba caracteristica (fig.1.1) prezinta mai multe puncte ce definesc cele mai importante caracteristici mecanice ale otelului.

Fig.1.1

a - reprezinta curba caracteristica conventionala unde:

(1.1)

b - reprezinta curba caracteristica reala unde:

(1.2)

In figura 1.1 s-au facut urmatoarele notatii:

aria sectiunii initiale a epruvetei;

lungimea initiala intre cele doua sectiuni transversale ale epruvetei;

aria sectiunii momentane reale a epruvetei;

limita de proportionalitate conventionala; reprezinta tensiunea pentru care abaterea dintre modulul de elasticitate curent si modulul de elasticitate initial este de 10% (fig.1.2).

	Fig.1.2

Abaterea se calculeaza cu relatia: , si limita de proportionalitate se noteaza: .

, limita de elasticitate tehnica, pentru o deformatie specifica liniara remanenta prescrisa, uzual se considera si se noteaza .

"palier de curgere", in cazul otelurilor cu continut redus de carbon deformatiile plastice sunt foarte mari si se produc la o forta exterioara constanta sau descrescatoare.

limita de curgere aparenta, reprezinta tensiunea corespunzatoare momentului in care cresterea fortei inceteaza, in timp ce procesul de deformare a epruvetei continua.

La materialele care nu au limita de curgere aparenta stabilirea acesteia se face conventional:

- limita de curgere conventionala, pentru o alungire neproportionala prescrisa de

- limita de curgere remanenta, pentru o alungire remanenta prescrisa de 0,2 %.

zona de ecruisare (de intarire), pe masura ce se accentueaza gradul de deformare plastica in zona de curgere, metalul se ecruiseaza si forta necesara deformarii epruvetei incepe sa creasca.

zona de curgere locala, la un moment dat, intr-o anumita zona a epruvetei apare o subtiere (gatuire), care se accentueaza destul de rapid. In continuare deformarea epruvetei se efectueaza numai in zona gatuirii, la forte tot mai mici si in final se produce ruperea reprezentata prin punctul .

rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre forta maxima ce se realizeaza in punctul si aria sectiunii transversale initiale a epruvetei:

(1.3)

EPRUVETE PENTRU INCERCAREA LA TRACTIUNE

Rezultatele incercarilor la tractiune trebuie sa fie comparabile, si din acest motiv este necesar ca epruvetele sa respecte anumite conditii de forma, dimensiuni si prelucrare.

In mod obisnuit, epruvetele au sectiunea circulara (epruvete rotunde) sau dreptunghiulara (epruvete plate), cu raportul laturilor mai mic decat .

Forma cea mai uzuala si principalele dimensiuni ale unei epruvete pentru incercarea la tractiune sunt prezentate in figura 1.3, unde s-au facut urmatoarele notatii:

lungimea totala a epruvetei,

lungimea calibrata a epruvetei (lungimea zonei de sectiune constanta in limitele tolerantelor prescrise),

lungimea initiala intre repere (marcata prin doua repere trasate in interiorul zonei calibrate in vederea determinarii alungirii la rupere),

diametrul initial al epruvetei.

Fig.1.3

Lungimea initiala si diametrul initial se aleg astfel incat raportul , numit factor dimensional sa aiba valoarea sau . Corespunzator acestor valori epruveta se numeste proportionala normala sau proportionala lunga. Impunerea factorului dimensional este necesara pentru a se obtine alungiri la rupere comparabile, la epruvete cu diferite sectiuni transversale.

MASINA DE INCERCAT

Partile componente principale ale masinii pentru incercari statice la tractiune sunt urmatoarele:

- batiul,

- dispozitivul de fixare a epruvetei,

- dispozitivul de producere a sarcinii,

- dispozitivul de masurare a sarcinii,

- dispozitivul de inregistrare a curbei caracteristice.

Asupra epruvetei se aplica o sarcina progresiva, lenta, fara socuri, in general pana la rupere.

In figura 1.4 este prezentata masina universala ce realizeaza sarcina maxima de 50 t obtinuta hidraulic si notatiile facute au urmatoarea semnificatie:

I - masina de incercat cu dispozitivul de prindere a epruvetelor,

II - pompa de ulei reglabila cu dispozitivul de comanda,

III - indicatorul de forta si inregistratorul de diagrame,

1- cadru fix,

2- batiul masinii,

3 - cadrul mobil,

4 - masa mobila pentru incercarea la incovoiere si compresiune cat si pentru fixarea partii superioare 5 de prindere a epruvetei,

6 - maner de actionare a partii superioare de prindere a epruvetei,

7 - partea superioara de prindere a epruvetei actionata mecanic,

8 - electromotor,

9 - comanda pentru deplasarea partii inferioare,

10 - partea inferioara de prindere a epruvetei,

11 - cilindru,

12 - piston,

13 - conducta de ulei sub presiune,

14 - conducta pentru recuperarea scaparilor de ulei,

15 - reglajul fin al pompei de ulei,

16 - reglajul grosier al pompei de ulei,

17 - conducta de actionare hidraulica a indicatorului de forta,

18 - bara articulata a carei deplasare este proportionala cu forta indicata pe cadranul

19, 20 - inregistratorul diagramei de incercare la tractiune.

	Fig.1.4

EXPRIMAREA REZULTATELOR INCERCARII

Incercarea la tractiune permite determinarea urmatoarelor caracteristici mecanice uzuale: limita de curgere aparenta, rezistenta la rupere, alungirea la rupere, gatuirea la rupere.

Limita de curgere aparenta se determina vizual: se urmareste continuu deplasarea acului indicator de pe cadranul de masurare a fortei, impreuna cu acul remorca. La un moment dat, desi lungirea epruvetei se produce in continuare, acul indicator se opreste sau se intoarce la forte mai mici; in aceasta situatie acul remorca indica valoarea fortei maxime , care se considera in calculul limitei de curgere aparente:

(1.4)

Rezistenta la rupere se determina pe baza sarcinii maxime , care se inregistreaza in timpul incercarii:

(1.5)

Alungirea la rupere pentru incercarea efectuata in laborator, cand lungimea initiala a epruvetei se divizeaza in zece parti egale, se va calcula cu relatia urmatoare:

(1.6)

unde reprezinta lungimea dupa rupere (lungimea ultima).

Lungimea dupa rupere se determina prin cumularea masuratorilor lungirilor partiale din zona de rupere, pe baza procedeului urmator:

- Pentru par, conform fig.1.5, se calculeaza cu urmatoarea relatie:

(1.7)

unde: reprezinta numarul total de intervale a lungimii initiale,

reprezinta numarul de intervale a lungimii .

Lungimea , care contine sectiunea de rupere, este delimitata de reperul marginal al zonei scurte a epruvetei rupte si reperul ce marcheaza primul interval intreg de pe zona lunga a epruvetei rupte.

Fig.1.5

Lungimea , care contine sectiunea de rupere, este delimitata de reperul marginal al zonei scurte a epruvetei rupte si reperul ce marcheaza primul interval intreg de pe zona lunga a epruvetei rupte.

- Pentru impar, conform fig.1.6, se calculeaza cu urmatoarea relatie:

(1.8)

	Fig.1.6

Gatuirea la rupere se apreciaza cu relatia urmatoare:

(1.9)

unde este aria sectiunii ultime a epruvetei si reprezinta aria sectiunii transversale a epruvetei in ruptura.

Diametrul sectiunii de rupere se considera ca fiind media aritmetica a dimensiunii transversale maxime si a celei minime.

INCERCARI SPECIALE LA TRACTIUNE

Incercarea la tractiune a sarmelor si cablurilor

In cazul sarmelor nu se pot executa epruvete cu capete proeminente. In ceea ce priveste prinderea epruvetei pe masina de incercat, nu s-au realizat dispozitive care sa produca aceeasi solicitare atat in zona de prindere, cat si in restul epruvetei.

Sistemul de prindere creeaza tensiuni locale de strivire si din aceasta cauza ruperea se produce in zona de fixare si la o forta mai mica. Ca urmare, se determina rezistente la rupere mai mici decat cea reala, dar nu este influentata comportarea materialului in prima parte a incercarii, deci nu sunt afectate limita de proportionalitate, limita de curgere si modulul de elasticitate.

Incercarea la tractiune a sarmelor ( cu exceptia sarmelor pentru beton precomprimat) se efectueaza conform STAS 6951-76, care se refera la sarme cu sectiunea rotunda, patrata sau hexagonala cu dimensiunea nominala pana la 10mm si la sarme cu sectiunea dreptunghiulara, trapezoidala, semicirculara etc. cu grosimea pana la 3 mm si raportul laturilor sub 4.

Lungimea totala a epruvetei trebuie sa asigure, in afara partilor de prindere pe masina, urmatoarele dimensiuni:

,

unde este sectiunea initiala.

In cazul cand intereseaza numai sectiunea la rupere, se admite folosirea unei epruvete scurte cu .

Efectuarea incercarii si stabilirea rezultatelor se fac conform standardului general STAS 200-75.

In cazul cablurilor, incercarea la tractiune are drept scop determinarea sarcinii de rupere si a alungirii. Incercarea se efectueaza conform STAS 2172-74, pe cablul intreg (pe epruveta luata din cablu) sau separat pe fiecare sarma activa componenta a cablului, dar in acest caz sarcina de rupere a cablului este egala cu suma sarcinilor de rupere ale sarmelor componente.

Masina de incercat la tractiune trebuie sa aiba dispozitive speciale pentru prinderea epruvetei.

Incercarea la tractiune a tablelor si benzilor subtiri

La incercarea tablelor si a benzilor metalice apar probleme de prindere similare celor de la incercarea sarmelor. Pentru a realiza o epruveta cu capete proeminente se poate proceda astfel: banda metalica se aseaza intre doua sabloane de otel si se polizeaza pe contur ( sabloanele absorb caldura degajata), apoi pe capete se sudeaza prin puncte niste placute executate din aceiasi banda.

Pe o astfel de epruveta ruperea se produce in zona centrala si se obtine valoarea corecta a rezistentei la rupere.

Pentru determinarea limitei de proportionalitate, a limitei de curgere si a modulului de elasticitate nu sunt necesare epruvete cu capete proeminente, ci se foloseste direct banda metalica.

Benzile inguste se pot incerca direct, fara a executa o portiune calibrata de latime mica. Toate definitiile si simbolurile, precum si modul de determinare a caracteristicilor mecanice sunt aceleasi ca in cazul incercarii obisnuite la tractiune, cu o singura exceptie, nu se determina gatuirea la rupere.