ÎNCERCĂRI DE REZILIENŢĂ LA OŢELURI SUDATE

AUTORI:

SEGHEDIN Florin

SIBICEANU Elena - Mădălina

TUDOR Loredana – Mihaela

ÎNDRUMĂTOR:

Prof.Univ. Radu – Nicolae DOBRESCU

CUPRINS

1. Scopul lucrării

2. Noţiuni teoretice

3. Mijloace de realizare a încercărilor

4. Desfăşurarea lucrării

5. Rezultate şi concluzii

6. Bibliografie

1. Scopul lucrării

Lucrarea îşi propune determinarea comportării la solicitarea de şoc mecanic a unei asamblări sudate realizată prin topire cu arc electric descoperit.

Incercarea de rezilienţă s-a efectuat pe epruvete standard.

2. Noţiuni introductive2. Noţiuni introductive

2.1. SUDAREASUDAREA

Prin sudare se înţelege unirea, asamblarea a două obiecte, din materiale de obicei metalice sau termoplastice – utilizând căldura sau presiunea – cu sau fără ajutorul unor materiale de adaos.

Atunci când îmbinarea este realizată în urma schimbării de fază (topirii) a materialului, procesul se numeşte sudare prin topire. Sudării prin topire îi este specifică apariţia unei zone denumite zona influenţată termic (ZIT), în care pot apărea modificări microstructurale ce conduc la reducerea rezistenţei produsului metalic sudat. Se recomandă ca această zonă sa fie cât mai mică pentru a nu afecta proprietăţile mecanice ale celor doua materiale ce trebuie îmbinate prin sudare. Îmbinarea este asigurată de cordonul de sudură, care realizează continuitatea structurii cristaline a celor două materiale. Sudarea prin topire poate fi realizată folosind energie chimică sau energie electrică.

Cu electrod fuzibil MIG

In baie de zgura

Cu arc electric

Cu plasma

Cu termit

Cu flacara

Corpusculara

Electromagnetica

Cu energie electrica

Cu energie chimica

Cu energie de radiatie

Prin topire

Acoperit

Sub strat de flux

In gaze inerte

In hidrogen atomic

In CO2

Cu electrod nefuzibil WIG

Descoperit

Sudarea cu arc electric descoperit este procedeul cel mai folosit în executarea construcţiilor metalice realizate cu ajutorul oţelurilor nealiate, ca de exemplu OL 60.

Principiul acestui procedeu este compusă din elementele prezentate în schema următoare.

MaterialeMaterialelele care intervin încare intervin în procesul de sudare sunt materialul procesul de sudare sunt materialul de bază (MB) şi materialde bază (MB) şi materialulul de adaos (MA), care este opţional. de adaos (MA), care este opţional. MMaterialul de adaosaterialul de adaos se foloseşte fie sub forma unui electrod se foloseşte fie sub forma unui electrod consumabil, fie sub forma unei baghete sau sârme. Elconsumabil, fie sub forma unei baghete sau sârme. El ttrebuie astfel rebuie astfel ales ales încâtîncât să interacţioneze cu material să interacţioneze cu materialul/ materialele de bazăul/ materialele de bază adică adică săsă formeze soluţii solide sau constituenţi nefragiliformeze soluţii solide sau constituenţi nefragili,, realiz realizând în acest ând în acest modmod puntea de legătură între materiale puntea de legătură între materialele pieselor de sudatle pieselor de sudat. Alegerea . Alegerea acestui material depinde şi de caracteristicile pe care trebuie sa le acestui material depinde şi de caracteristicile pe care trebuie sa le aibă cordonul aibă cordonul de de sudsudurăură. Aceste caracteristici pot privi duritatea, . Aceste caracteristici pot privi duritatea, tenacitatea, rezistenţa la coroziune , etc.tenacitatea, rezistenţa la coroziune , etc.

Inima electrodului

Inveliş

Protecţie gazoasă

Inveliş protejat

Zgură Adâncimea de pătrundere

Metalul de bază

Metal depusBaie de metal

topitCrater

Imbinarea sudată prin topire este caracterizată de un gradient de structuri, de la cele de solidificare (în cordonul de sudură), trecând prin cele de supraîncălzire (în zona influenţată termic), pentru a ajunge la structura metalului de bază.

Micrografie transversală printr-un

cordon de sudură

Zona supraîncălzită

Zona de legătură

Zona topită

Zona de transformare

Metalul de bază

Zona de transformare Ac3

Centrul sudurii

Metalul de bază

a. b.a – microstructura cordonului de sudură : structură de

solidificare; b – microstructura zonei influentate termic – ZIT: structură de supraîncălzire, tip Widmannsttaeten (mărire 500 x)

c – microstructura metalului de bază (mărire 100 x)

c.

Încercarea pentru determinarea rezistenţei la şoc mecanic a materialelor are drept scop măsurarea energiei necesare pentru ruperea unei epruvete – cu sau fără crestătură – dintr-o singură lovitură, prin căderea liberă a unui pendul de la o înălţime determinată. Altfel spus, prin această încercare se poate evalua tenacitatea unui material în anumite condiţiile de solicitare (creşterea forţei deformatoare de la zero la maxim într-un interval de timp foarte mic, scăderea accentuată a temperaturii sub 0°C, medii de lucru fragilizante etc) .

Rezistenţa la şoc mecanic, cunoscută si sub denumirea de rezilienţă, este notata cu litera K si se poate calcula cu relaţia :

K=W/S=m*g(h-H)/a*b , J/cm²,unde : W- energia cinetică a pendulului care loveşte epruveta, J; m – masa pendulului, kg ; g – acceleraţia gravitaţională, (=9,81 m/s²);

h- înălţimea poziţiei iniţiale a pendulului ; H – înăţimea poziţiei finale a pendulului, m ; S – aria suprafeţei transversale a epruvetei în zona de impact, cm² ; a,b – laturile secţiunii transversale a epruvetei în zona de impact.

Există mai multe metode pentru determinarea rezistenţei la şoc mecanic, dintre care cele mai cunoscute sunt CHARPY si IZOD. Ambele folosesc epruvete cu crestătură in formă de U sau de V, de diferite adâncimi, sau epruvete fără crestătură.

Pentru fiecare metodă, formele si dimensiunile epruvetelor sunt standardizate, în funcţie de materialul supus încercării. Metoda CHARPY este folosită mai mult pentru încercarea materialelor metalice, pe când metoda IZOD este mai puţin folosită la metale, fiind aplicată cu precădere pentru încercarea tenacităţii altor materiale, ca de exemplu materialele plastice.

2.2. 2.2. REZILIENŢA

3. Mijloace de realizare a încercărilor

3.1. Epruveta Charpy U este de formă paralelipipedică, de dimensiuni 10 x 10 x 55 mm. Crestătura este de 2 mm lăţime şi de 5 mm adâncime, având forma din figură. Rezilienţa determinată prin această metodă este simbolizată Kcu şi este exprimată în J/cm2.

3.2. Schema încercării la rezilienţă

Axa de articulaţie a pendulului

Gradaţia unghiulară a cadranului

Poziţia iniţială a pendulului

Masa pendululu

i

Poziţia finală a pendulului

Epruveta

Pendulul în momentul

contactului cu epruveta

3.3. Dimensiunile standardizate ale epruvetelor cu crestătură în formă de U

Dimensiunile epruvetei Epruveta in U

Lungime 55

Lăţime 10

Inălţime 10

Înălţimea epruvetei la fundul crestăturii 5

Raza la fundul crestăturii 1

2.6 Poziţia unei epruvete pe

suportul ciocanului-pendul

Pendulul

Suportul

epruvetei

4. Desfăşurarea lucrării

ETAPE:

Alegerea a 4 epruvete, dintre care: - 2 cu cordon de sudură lat; - 2 cu cordon de sudură îngust. 

 

Realizarea crestăturilor

Pregătirea ciocanului pendul ;Aşezarea epruvetei pe ciocanul pendul;• incercare la rezilienţa cu ajutorul ciocanului-pendul Charpy  

Pentru a efectua încercarea, pendulul este plasat la o înălţime parametrizată care va elibera o energie de maxim 294 Jouli (dacă ţinem cont de gravitaţia g=9,81 m/s²);

pendulul este lăsat să cadă, datoritt greutăţii proprii , lovind epruveta pe suprafaţa opusă crestăturii;

epruveta va absorbi o parte din energia pendulului, deformându-se;

pendulul va continua mişcarea sa până la o anumită înălţime, ceea ce permite măsurarea energiei absorbite de epruvetă.

5. Rezultate şi concluzii

Cu valoarea energiei citită pe cadranul aparatului va fi calculată rezilienţa , cu ajutorul relaţiei :

K= W/S kgm/cm2,unde W – energia consumată de ciocanul-pendul pentru deformarea epruvetei, kgm; S – aria suprafeţei supusă deformării de către ciocanul – pendul, cm2.

In cazul nostru:

Tipul epruvetei W, kgm S, cm2

Cu cordon lat 11 18

Cu cordon lat 14.5 18

Cu cordon îngust 16 5

Cu cordon îngust 16 5

Masa pendulului este m=30 kg

Epruveta 1 : cu cordon lat (18 mm)W=11 kgmS=50 mm², rezultă că S=0,50 cm²K=11/0,50 .Rezultă că rezilienţa pentru epruveta 1 este K= 22 kgm/cm2.

Epruveta 2 : cu cordon latW=14,5 kgmS=50 mm² , rezultă că S=0,50 cm²K=14,5/0,50 Rezultă că rezilienţa pentru epruveta 2 este K=29 kgm/cm2.

Epruveta 3 : cu cordon îngust (12 mm)W=16S=50 mm² . rezultă că S=0,5 cm²K=16/0,5 .Rezultă că rezilienţa pentru epruveta 1 este K= 32 kgm/cm2.

Epruveta 4 : cu cordon îngustW=16S=50 mm² , rezultă că S=0,5 cm²K=16/0,5 .Rezultă că rezilienţa pentru epruveta 1 este K= 32 kgm/cm2.

Deformarea epruvetelor cu cordon lat:

Deformarea epruvetelor cu cordon îngust :

CONCLUZII:

1. Din analiza rezultatelor reiese că epruvetele cu cordon îngust au avut o bună repetabilitate, pe când cele cu cordon lat de sudură au prezentat valori foarte diferite, mai mici decât cele corespunzătoare epruvetelor cu cordon îngust.

2. Ruperea epruvetelor a fost de tip ductil, cu fisuri pronunţate, având loc în zona influenţată termic, unde s-au observat şi smulgeri de material.

6. Bibliografie

1. DOBRESCU, Radu – Nicolae: Tehnologii de semifabricare, curs, Piteşti, 2011

2.