INCERCAREA LA TRACTIUNE Deoarece tipurile de solicitari ntlnite n practica sunt foarte variate, este imposibila determinarea caracteristicilor mecanice pentru fiecare caz n parte. innd cont de faptul ca o stare de tensiuni oarecare se poate echivala pe baza unor criterii (teorii de rezistenta) cu starea de tensiuni cea mai simpla si cea mai usor de realizat practic, aceea de ntindere monoaxiala, ncercarea la tractiune este ncercarea de baza a materialelor. n cazul solicitarii de ntindere monoaxiala, prezentata n figura 2.1, starea de tensiuni se caracterizeaza prin eforturile unitare normale c, uniform distribuite pe sectiunea de diametru d al piesei, date de relatia: = F/S (F este forta exterioara, S - sectiunea piesei), iar starea de deformatii prin deformatia specifica x = L/L ( L= ) si de deformatia transversala = (d1-d)/d. Legatura dintre aceste deformatii specifice este data de relatia x x, unde poarta denumirea de coeficientul lui Poisson. tr = -

Figura 2.1 Starea de tensiuni si deformatii la solicitarea de ntindere monoaxiala 1. PRINCIPIUL NCERC RII; EPRUVETE ncercarea consta n aplicarea, n general pna la rupere, pe directia axei longitudinale a unei epruvete, a unei forte crescatoare si masurarea (nregistrarea) variatiei lungimii acesteia. Viteza de solicitare se alege n functie de caracteristicile de determinat ntre limitele 10 ... 30 N/mm2s.

Formele si dimensiunile epruvetelor sunt functie de natura materialului si de tipul semifabricatului din care se preleveaza. n tabelul 2.1 sunt prezentate cteva din formele tipice de epruvete utilizate, iar n tabelul 2.2 termenii si notatiile specifice acestei ncercari mecanice. n functie de valoarea factorului dimensional, epruvetele utilizate pot fi: - epruvete proportionale normale, n = 5; - epruvete proportionale lungi, n = 10. 2. DIAGRAMA NCERC RII LA TRAC IUNE; CURBA CARACTERISTIC LA TRAC IUNE Determinarea lungirii epruvetei n timpul ncercarii se poate face n doua moduri: prin masurarea distantei ntre doua puncte ale sistemului de prindere al epruvetei n masina de ncercat, sau prin utilizarea unui extensometru fixat pe epruveta ntre sectiunile aflate la distanta L0. Reprezentarea n coordonate rectangulare a variatiei sarcinii curente functie de lungirea epruvetei, L, poarta numele de diagrama ncercarii la tractiune sau caracteristica epruvetei. Reprezentarea n coordonate rectangulare, a variatiei tensiunii functie de deformatia specifica liniara x, poarta numele de curba caracteristica a materialului.

I - Zona comportarii elastice; II - Zona de ecruisare

(ntarire); III - Zona deformarii locale. Figura 2.2. Diagramele ncercarii la tractiune: a - caracteristica epruvetei; b - caracteristica materialului; c - curba caracteristica conventionala la tractiune Avnd n vedere ca trasarea acestei curbe este dificila, se definesc marimile conventionale R si At (vezi tabelul 2.2). Reprezentarea n coordonate rectangulare a variatiei marimii R functie de alungirea totala At poarta numele de curba caracteristica conventionala la tractiune. n figura 2.2 sunt prezentate cele trei caracteristici, sesizndu-se faptul ca alura caracteristicii epruvetei este identica cu cea a caracteristicii conventionale la tractiune. Diferenta dintre acestea si curba caracteristica a materialului este numai n zona III, zona deformarii locale, care indica faptul ca starea de tensiuni este crescatoarea pna la rupere. 3. DEFINIREA CARACTERISTICILOR DE ELASTICITATE DETERMINATE PRIN NCERCAREA LA TRAC IUNE n zona I a diagramei caracteristice conventionale la tractiune, comportarea materialului este elastica, fiind valabila legea lui Hook. innd seama de faptul ca n aceasta zona R, deoarece deformatia transversala a epruvetei este mica, panta portiunii liniare va fi tocmai modulul de elasticitate longitudinal al materialului. n cazul materialelor care nu prezinta o portiune elastica liniara (fontele), modulul de elasticitate se exprima sub forma: - modulul de elasticitate tangential, care poate fi curent E sau initia1 E0 (vezi figura 2.3 a); - modulul de elasticitate secant Es (vezi figura 2.3 b); Punctul A (de pe curba caracteristica), n care se sfrseste comportarea liniara (proportionala) sau punctul B, care face trecerea la zona deformatiilor plastice, nu au pozitii clar precizate din punct de vedere fenomenologic. Din acest motiv, aceste puncte se definesc conventional, conform STAS 10290, prin: - limita de proportionalitate, (vezi tabelul 2.2);

Figura 2.3 Determinarea modulului de elasticitate initial, curent si secant

- limita de elasticitate conventionala p,0,01, sau limita de elasticitate tehnica r,0,01, (vezi tabelul 2.2). Aria de sub portiunea liniara a curbei caracteristice conventionale la tractiune (sau a curbei caracteristice a materialului) reprezinta energia nmagazinata n unitatea de volum prin deformare elastica. Este evident ca, pentru un material dat (de exemplu otel) cu o anumita panta a curbei caracteristice (E modul de elasticitate), aceasta arie va fi cu att mai mare cu ct limita de elasticitate este mai ridicata. Aceasta caracteristica poate fi influentata prin tratament termic, rezultnd deci ca, desi elasticitatea este dependenta de natura fortelor de coeziune din reteaua cristalina, deci independenta de structura, totusi exista modalitati tehnologice de influentare indirecta a acesteia (de exemplu tratamentul termic aplicat otelurilor pentru arcuri). 4. CARACTERISTICILE DE PLASTICITATE SI CARACTERISTICILE DE REZISTEN Zona a doua a curbei caracteristice poarta numele de zona de ecruisare si ncepe, n cazul otelurilor moi, cu un palier denumit palier de curgere. La depasirea punctului B, deformatia totala a epruvetei are o componenta elastica el, care se relaxeaza la ncetarea actiunii fortei exterioare (descarcarea se produce dupa o dreapta paralela cu portiunea liniara a diagramei) si o componenta plastica, pl, deformatie remanenta. Caracteristicile de plasticitate definite conform STAS 200 - 84 sunt: - limita de curgere aparenta Re, conventionala Rp02 remanenta Rr02; - alungirea la rupere An; - gtuirea Ia rupere Z;

De o deosebita importanta este caracteristica, - rezistenta materialului, definita ca valoarea maxima a raportului R (Rm = Fmax/S0). 5. CRITERII DE APRECIERE A COMPORT RII LA RUPERE PE BAZA REZULTATELOR NCERC RII LA TRAC IUNE Zona a treia a curbei caracteristice poarta numele de zona deformarii locale. Daca pna la atingerea maximului deformarea s-a produs aproximativ uniform n ntreg volumul de material al epruvetei, din acest moment deformarea se localizeaza ntro anumita zona, producndu-se gtuirea. Forma curbei caracteristice poate fi cu palier de curgere (curba a din fig. 2.4 - otel cu continut scazut de carbon), sau fara palier de curgere (curba b - Cu, Al, Pb s.a.) pentru materialele cu comportare plastica la rupere si fara zona a treia (curba c) n cazul materialelor cu comportare fragila la rupere (otel cu continut ridicat de carbon, de scule, pentru arcuri etc. fonta s.a.). Aprecierea tipului de material (ductil sau fragil) se poate face si prin: - valorile alungirii si gtuirii la rupere; - aria cuprinsa sub domeniul comportarii plastice, Ut (masura a tenacitatii materialului - capacitatea acestuia de a absorbii energie n domeniul deformarii plastice);

Figura 2.4. Aprecierea comportarii la rupere pe baza formei curbei

- raportul Rm/Rp0,2. caracteristice conventionale la tractiune;

6. APARATURA SI MATERIALE FOLOSITE. Pentru efectuarea ncercarii la tractiune se va utiliza masina de ncercat universala de 10 tf (100 kN) si extensometre mecanice cu precizia de 0,01 mm. Epruvetele, de tipul celor prezentate n tabelul 2.1, vor fi confectionate din materiale si semifabricate diferite. Pentru determinarea caracteristicilor de elasticitate si a limitei de curgere conventionale, datele solicitarii n domeniul OC (vezi figura 2.2, c) se trec ntr-un tabel de forma: L [mm] Nr. Forta Valoare crt. [daN] Stnga Dreapta medie 0 1 2 3 4 Pe baza rezultatelor din tabelul de mai sus se traseaza, conform indicatiilor din paragraful 1, caracteristica epruvetei si caracteristica conventionala la tractiune determinndu-se limita de curgere conventionala Rp0,2 si modulul de elasticitate secant. Pentru determinarea celorlalte caracteristici, datele experimentale se trec ntr-un tabel de forma celui de mai jos, iar baza indicatiilor din paragraful 1, se stabilesc caracteristicile: Re, Rm, An si Z. Epruveta Nr. Fmax Fe ln dn Material d0 l0 A0 crt. [daN] [daN] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] 0 1 2 3 4 5 6 7 8