SIMNume:_ Prenume:_ Data: Grupa:_8111

LUCRAREA NR. 2 Titlul lucrrii: Determinarea caracteristicilor mecanice de rezisten (ncercarea la traciune). Legile deformrii plastice. Scopul lucrrii: determinarea unei serii de caracteristici mecanice, care permit a se face o apreciere asupra comportrii materialului in solicitrile la care va fi supus in timpul solicitrii sale. 1. Teoria lucrarii 1.1. Principii, definitii si formule de calcul;Numim ncercare statica a unui material, aceea la care solicitarea exterioara ,, fora sau cuplu se aplica epruvetei lent, progresiv, ncepnd de la zero pana la valoarea finala,in general pana la rupere. Se considera ca fora se aplica lent in cazul cnd viteza de ncercare nu depaseste ..

1

kgf daN 1 m2s mm 2 s

Pentru un material supus la ntindere,se poate face reprezentare grafica a relaiei ce exista intre eforturile de limitare normale,, ,, ce apar in piesa si deformaiile specifice ,, ,,.Aceasta relaie este reprezentata prin curba caracteristica a materialului , care, pentru otel,are forma din figura 1. Pe acesta curba vom distinge mai multe puncte importante:

1.Limita de proporionalitateLimita de proporionalitate (punctul P) notata cu ,, care este valabila legea lui Hooke:

p ,,este valoarea lui,,

,,pana la

= e0 0

Dup aceasta limita , creterea deformaiei nu mai este proporionala cu creterea efortului unitar.

Ea se calculeaz din relaia :

p =

pp Ao

unde:

Pp este fora la limita de proporionalitate ;Lucrarea nr. 2 SIM 1

SIMCoeficientul de proporionalitate E,care leag efortul unitar , de lungime specificata ,se nu numete modul de elasticitate (longitudinal).Pentru otel , valoarea sa este in jurul a 2,1 x 10 6 Kg / cm 2 .

Ao

aria iniiala a seciunii epruvetei.

2 Limita de elasticitateLimita de elasticitate (punctul E) notat cu

e , este valoarea efortului unitar pana la care

materialul ramane perfect elastic, adic dup anularea efortului de ntindere, revine exact la lungimea iniiala, deci nu are deformaii permanente. S-a ales, in mod convenional valoarea deformaiei permanente ,care sa defineasc limita de elasticitate ,acesta corespunznd unei deformaii permanente de 0.25%, obinuta dup descrcarea epruvetei .

3 Limita de curgereLimita de curgere sau limita deformaiilor mari , (punctul C) notata cu

c , este valoarea

efortului unic la care epruveta se deformeaz fata ca sarcina sa mai creasc. Pentru unele materiale, acest lucru nu poate fi observat la aparatul indicator al mainii de ncercat ; atunci se determina limita de curgere ,in mod convenional , pe baza deformaiei permanente de 0,26, obinuta dup descrcarea epruvetei ; in acel caz ea se noteaz

o1 2 .

4 Rezistenta de rupereRezistenta de rupere (punctul R) sarcinii. Ea este egala cu :

r ,este efortul unitar corespunztor valorii maxime apr Ao

r =

Unde : pr - este fora maxima nregistrata la ncercare ; A0 - este aria seciunii iniiale a epruvetei

5 Lungimea specifica la ruperePunctul unde se produce ruperea (S) este punctul cruia ii corespunde lungimea specifica la rupere rupere ( lr l0 ) si lungimea iniiala l0

r .Acesta este raportul intre creterea lungimii epruvetei intre repere , dup

r =Lucrarea nr. 2 SIM

l l0 l02

SIMAdesea lungimea specifica la rupere se da in procente notndu-se cu :

= 100 r =

l l0 .100[%] l0

De asemenea in urma ruperii se poate determina gtuirea la rupere , care este raportul dintre micorarea suprafeei seciunii transversale a epruvetei dup rupere ( A0 Ar ) si suprafaa iniiala A0 . Ea se exprima tot in procente :

=

A0 Ar .100[%] A0

Atragem atenia ca efortul unitar in ori ce punct a diagramei se calculeaz ca raportul dintre fora P corespunztoare punctului respectiv si seciunea iniiala,chiar daca seciunea transversala a epruvetei s-a micorat in cursul ncercrii din cauza contraciei transversale. Se folosete deci relaia :

=

P . A0

Din aceasta cauza,curba caracteristica pe care o obinem este o curba convenionala C C (fig.2),care pe prima poriune coincide cu cea reala C C (rezultata din raportul dintre fora P si suprafaa contractata A),dar regiunea de rupere se deprteaz tot mai mult de cea reala. A trasa caracteristica reala ar nsemna sa msuram mereu seciunea epruvetei,deci sa complicam inutil ncercarea. Ceea ce ne intereseaz practic din curba caracteristica,este,in special,partea pana la limita de curgere,unde cele doua curbe coincide.

Deformarea plastic este procedeul de prelucrare prin care se realizeaz schimbarea formei unui material aflat n stare solid, la temperaturi nalte sau sczute, fr deteriorarea acestuia (fisurare, fragilizare), n vederea obinerii unor piese finite sau semifabricate. Legile deformarii plastice: Legea volumului constantSuma volumelor deplasate n trei direcii perpendiculare ntre ele este egal cu zero. Aceast lege este important pentru calcularea volumului iniial al semifabricatului.

Legea prezenei deformaiilor elastice n timpul deformrii plasticeDeformarea plastic este ntotdeuna nsoit de deformare elastic. Deformatia totala are o componenta elastica, ale carei efecte se pot diminua dupa indepartarea fortei de deformare si o componenta plastica, numita si remanenta:

La randul sau, componenta elastica are o subcomponenta anelastica si o subcomponenta pur elastica.Componenta anelastica face ca revenirea elastica sa se produca mai lent si introduce abateri ale formei profilului indoit care se manifesta la un anumit timp dupa indepartarea fortei de deformare. Aceast lege este important n cazul deformrii plastice la rece.

t = e + p

Legea minimei rezistene Lucrarea nr. 2 SIM 3

SIM Deplasarea punctelor situate pe suprafaa perpendicular pe direcia de aciune a forelor exterioare are loc dup normala cea mai scurt dus la perimetrul seciunii, n direcia rezistenei minime. Se tinde astfel ctre suprafaa cu perimetru minim, adic spre suprafee circulare. Aceast lege este important n cazul matririi cu bavur, pentru a asigura umplerea cavitii formei. Legea apariiei i echilibrrii eforturilor interne suplimentareSchimbarea formei corpului policristalin genereaz tensiuni interne care se opun deformrii i tind s se echilibreze reciproc. Aceste tensiuni se datoreaz: - frecrilor de contact scul pies; - repartiiei neuniforme a temperaturii; - neomogenitii compoziiei chimice i a structurii; - tendinei de frnare a dislocaiilor. Aceast lege este important la trefilare, tragere, extrudare, unde sunt necesare fore de frecare ct mai mici ntre scul i material.

Legea similitudiniin condiii identice de compoziie chimic, structur, temperatur i caracteristici mecanice, sunt valabile urmtoarele relaii: F l L l = ; = , n care: p = p1; F1 l1 L1 l1 p, p1 presiuni specifice de deformare; Unde: F, F1 fore de deformare; L, L1 lucrul mecanic cheltuit pentru deformare; l, l1 dimensiuni liniare ale corpului deformat. Aceast lege este important n procesele de simulare a comportrii pieselor utiliznd mici corpuri de prob. n acest fel se pot aduce corecii procesului de prelucrare, cu cheltuieli redus.2 3

Lucrarea nr. 2 SIM

4

SIM 1.2. Dispozitiv experimental (masina de tractiune), descriere si caracteristici;

Maina universala de 30 tone , cu acionare hidraulicaMaina universala de 30 tone , cu acionare hidraulica este compusa din :

a) Maina de ncercat propriu-zisa cu dispozitivul de fixare a epruvetelor ( I ),este format din : cadrul fix 1,prins cu batiul mainii si cadrul mobil 2, , care are la partea inferioara masa 3, pentru ncercarea la ncovoiere si fala inferioara 4,ce poate fi acionata de mnerul 5,Fala inferioara 6, se ridica sau cobora nainte de fixarea epruvetei ,in funcie de aezarea acesteia cu ajutorul urubului 6, acionat de electromagnetul 8 fora se aplica asupra epruvetei , care pentru ntindere se prinde intre flcile 4 si 6, introducnd cilindrul 9 uleiul cu ajutorul unei pompe : uleiul apsa asupra pistonului 10 care prin cadrul 2 supune epruveta la ntindere. Pentru compresiune .epruveta se fixeaz intre flcile 11 si 12. a) Pompa de ulei ( II )este formata din electromotorul 13care antreneaz pompa cu 12 pistonase 14, Aceasta se alimenteaz prin conducta 15, din rezervorul 16, si trimite prin

Lucrarea nr. 2 SIM

5

SIMconducta 17,uleiul in cilindru 9 al mainii de ncercat . Uleiul care scap pe inga pistonul 10 se ntoarce in rezervorul 16, prin conducta 18. Dup efectuarea unei ncercri , uleiul este readus din cilindrul 9 in rezervorul de ulei 16, prin ventilul 19, Att ventilul 19 cat si debitul pompei sunt comandate prin axul 20 , care poate fi rotit fie prin minerul 21 (grosier), fie prin melcul 22 (reglaj fin). c) Mecanismul de msurat al sarcinii ( III ) este acionat hidraulic, prin conducta 23 , ce pune in legtura cilindrul 9 cu cilindrul fix 24, in care se mica pistonul mobil 25.Pistonul mobil acioneaz prin sistemul de bare 26, prghia 28, avnd la capt greutatea 29. In funcie de deplasarea prghiei se citete pe cadranul 30 .fora cea acioneaz asupra epruvetei. Prin schimbarea greutii 29,se pot realiza trei scri diferite, cea ce permite mrime preciziei citirea pentru sarcini mici . Cele trei scri sunt: Greutatea A corespunde scrii 0-5000Kg Greutile A+B corespund sacrii 0-15000Kg Greutile A+B+C corespund scrii 0-30000Kg Dispozitivul 31 este un amortizor. Funcionarea. Se introduce epruveta de ncercat la ntindere n falca superioar 4 i se strnge prin apsarea mnerului 5. Se deplaseaz apoi falca inferioar 6 cu ajutorul electromotorului 8,pn ce, ntre cele dou flci, este o distan corespunztoare lungimii epruvetei; apoi se prinde epruveta i n falca inferioar. Dac exist vreo indicaie asupra mrimii sarcinii de rupere, se aeaz greuti pe prghia 28,astfel ca precizia citirii s fie ct mai bun. Se pornete apoi electromotorul 13 i se regleaz vi5teza de deplasare a flcii superioare,respectiv se regleaz debitul pompei, prin rotirea mnerelor 21 i 22. Dup ruperea epruvetei, uleiul care a intrat n cilindrul 9 este readus n rezervorul 16, acionndu-se ventilul 19 cu mnerul 21.

1.3. Mod de lucru.1. nainte de ncercarea lucrriia). Se msoar diametrul epruvetei d 0 si se fixeaz reperele ,conform tabelului 1( l 0 =10 d 0 sau l 0 =5 d 0 ) b) Se prinde epruveta in falca de sus (5) a mainii. Apoi se aproprie falca de jos si se prinde epruveta si in falca de jos. Se va avea grija ca reperele sa romana in afara flcilor mainii. c) Se pornete maina

2.

In timpul lucrriia) Se aplica asupra epruvetei , prin intermediul mecanismului de ncrcare, o sarcina care sa produc un efort unitar sub limita de elasticitate. Se pornete maina si se citete deformaia pe vernierul dispozitivului de msurare a deformaiilor. Acesta operaie se repeta de cteva ori ,la sarcini mrite succesiv. b) Se mrete in continuare sarcina urmrind acul manometrului. Se observa cum arata , la nceput o cretere a sarcinii , pana la un moment dat ,cnd se manifesta o oprire si apoi o tremurare a acului, cea ce corespunde unei sarcini constante sau chiar micorare .In aceasta situaie sa atins limita de curgere a materialului , unde ncepe sa apar vizibil deformaiile epruvetei .Se citete si se noteaz deformaia si fora la limita de curgere ( P0 ). c) Se pornete din nou electromotorul , iar sarcina va creste. Se repeta de cteva ori operaia de citire a deformaiei, oprind maina de cteva oricnd se noteaz fora (P) si lungimea(l).

Lucrarea nr. 2 SIM

6

SIMd) Se observa apoi ca sarcina creste din ce in ce mai ncet. Aceasta nseamn ca materialul s-a apropiat de punctul R din fig. 1.Se va observa cu atenie epruveta ,recunoscnd apariia unei gtuiri,care este premergtoare ruperii materialului. Dup ruperea epruvetei se oprete maina.

3) Dup terminarea lucrriia) Se citete pe ecranul manometrului fora maxima atinsa la ncercarea , corespunztoare punctului R. b) Se scoate epruveta din flcile mainii, se aseaza pe masa, cap la cap, cele doua bucati si se msoar lungimea intre repere ( l r ).Cu ajutorul acesteia , se calculeaz lungimea specifica la rupere ( r ). c) Pentru calculul gtuirii, este necesara msurarea seciunii de rupere a pasei. La epruvetele de seciune circulara se msoar diametrul minim dup rupere , lund media aritmetica a doua diametre perpendiculare. ( fig.10) :d + 2 d dm = 1 2

Iar seciunea de rupere este :

Ar =

m d24

Fig. 10

fig. 11

La epruvetele cu seciune ptrata sau dreptunghiulara , ale cror seciunii de rupere nu au muchiile drepte ,suprafaa seciunii de se va calcula prin nmulirea dimensiunilor minime a si b (fig. 11)

Ar = a * b

Lucrarea nr. 2 SIM

7

SIM 2. Date experimentale si prelucrarea datelor

2.1. Tabel de date; 1. Proba de tractiune t(s) 0 10 20 30 40 50 60 F(t) 0 0 0.3 0.5 0.7 1.2 1.2 Deplasarea (mm) 107 108 108 109 111 117 119

2. Legea minimei rezistente t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 F(t) 0 0,7 1,3 2,4 4,5 9 16 22 25,7 26,9 Deplasarea (mm) 226 227 229 233 239 244 246 246 247 249

Lucrarea nr. 2 SIM

8

SIM 3. Legea volumului constant Proba I t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Proba II t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 F(t) 0 1 1,2 6 6,9 6,9 6,9 6,9 6,5 6,8 5,5 4,7 Deplasarea (mm) 234 236 238 241 246 250 255 269 264 268 273 242 F(t) 0 0,5 3 5 6,5 6,9 6,9 6,5 6,1 6,3 5,9 4,8 Deplasarea (mm) 234 235 237 239 244 248 254 260 265 268 273 273

Lucrarea nr. 2 SIM

9

SIM 2.2. Calcule;

L

l0

Grosimea = 3 mm Latimea = 22 mm l0 = 60 mm Lungimea = 194 mm Vcub = 15 625 mm3 Vcilindru = 18 573 mm3 l = 25 mm h = 37 mm Vcub = 15 625 mm3 Vcilindru = 24426,845 mm3 (6,57 + 6,13 + 6,34) / 3 = 6,35 mm 63,5 mm diametru h = 1,8 = 18 mm R = 31,75 Vf cub = Vcilindru = R2 h = 3,14 * 18 * 1008,0625 = 56 975 h = 8,2 Vcub = R2 h = 15 586 Vcilindru = R2 h = 3,14 * (8,6)2 * 76,6 = 17 789 81,8 5,2 = 76,6 R = 17,21/2 = 8,6

Lucrarea nr. 2 SIM

10

SIM 2.3. Grafice; 1. Proba de tractiune1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 107 0 108 0.3 0.5 0.7 Proba de tractiune 1.2 1.2

108

109

111

117

119

2. Legea minimei rezistente30 25.7 22 20 16 26.9

25

15

10

9

5 0.7 227 1.3 229 2.4 233

4.5

0

0 226

239

244

246

246

247

249

3. Legea volumului constant Lucrarea nr. 2 SIM

11

SIM Proba I

Proba 1 8 7 6 5 4 3 2 1 0Proba II8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 234 1 1.2 6 6.9 6.9 6.9 6.9 6.5 5.5 4.7 6.8

6.5 5

6.9

6.9

6.5

6.1

6.3

5.9 4.8

2 0 0.5 237 239 244 248 254 260 265 268 273 273

234 235

236

238

241

246

250

255

269

264

268

273

242

Lucrarea nr. 2 SIM

12