Zkoušky rázem
Zkoušky rázem
Slouží k zjištění, kolik práce nebo
energie se spotřebuje na porušení zkušební tyče. Zkouší se nejčastěji jedním
rázem, kdy na porušení zkušební tyčky se použije najednou dostatečného množství
energie. Méně často zkoušíme několika rázy, kdy se energie po sobě jdoucích
rázů sčítá. Rázem lze zkoušet pevnost v tahu, tlaku, ohybu nebo krutu.
Zkouška rázem v
ohybu
je ze všech zkoušek nejpoužívanější a je velmi dobrým ukazatelem houževnatosti
nebo křehkosti materiálů. Nejběžnější je zkouška vrubové houževnatosti
(ČSN 42 0381) na Charpyho kyvadlovém kladivu (obr. 16). Těžké kladivo, otočné
kolem osy, se zdvihne a upevní v počáteční poloze. V nejnižší poloze kladiva se
umístí ve stojanu kyvadlového kladiva zkušební tyč ze zkoušeného materiálu. Po
uvolnění z počáteční polohy se kladivo pohybuje po kruhové dráze, narazí na
zkušební tyč, přerazí ji a vykývne do konečné polohy. Tato poloha je nižší než
poloha počáteční, protože na přeražení zkušební tyče se spotřebovala určitá práce.
Této práci říkáme spotřebovaná nárazová práce AR [J] a
vypočítáme ji ze vztahu
AR=G(h1-h2).
Podíl spotřebované nárazové práce AR
a původního nejmenšího průřezu v místě vrubu S0 nazýváme vrubová
houževnatost R:
.
Lomová houževnatost
Podle tvaru zkušebního vzorku se pro zkoušení lomové houževnatosti používá zatížení trojbodovým ohybem nebo excentrickým tahem, majícím kvazistatický charakter.
Metody měření tvrdosti
Všechny důležité podmínky
zkoušky, (zkušební zařízení, tvar zkušebního tělesa, postup zkoušení, čas
zatížení, teplota) jsou jednoznačně určeny normou= srovnatelnost výsledků.
Pro kovy jsou jedny
z nejdůležitějších. Tvrdost= odpor proti
vnikání cizího tělesa
Rozdělování:1. Statické zkoušky a)vrypové b)vnikací(staticko-plastické)
2. Dynamické zkoušky a)
vnikací(dynamicko plastické)
b)rázové(dynamicko elastické)
1.
STATICKÉ ZKOUŠKY
Zkoušky
vrypové- Mohsova stupnice
tvrdosti-mastek, sůl, vápenec, kazivec, apatit,
živec, křemen, topas, korund, diamant (měkká ocel-5, tvrdá ocel-8,5, SK-9,8)
Zkoušky
vnikací (staticko plastické):
Brinellova zkouška (ČSN EN 10003-1)
-Vtlačujeme kalenou ocelovou kuličku (tvrdost HB=630, HV10=850). Max.
tvrdost měřeného materiálu HB=400, pro kuličku z tvrdokovu až HB=650
Tvrdost je definována: HB=F/S (MPa)
Měříme d (2xkolmo na sebe), HB určíme z tabulek (F,D,d) jež jsou
součástí normy nebo vypočítáme:
Podmínky zkoušky:
1. Průměry kuliček: 10, 5, 2.5, 1.25, 1, 0.625
2. Velikost zatížení (9,8N-29,4kN):
F=30D2 *9,81-ocel, litina
F=10D2 *9,81-Cu, Al, mosaz
F=5D2 *9,81-měkká Cu
F=2,5D2 *9,81-Pb a slitiny
Zatížení musí nastat bez rázů a má být takové,
aby vtisk d=(0,2-0,6)D
4.
Doba předzatížení: 2-8s
3. Doba zatížení:
10s….Fe slitiny (HB>140)
30s….Fe (HB<140, barevné kovy HB>40)
60s….barevné kovy HB<40
180s…Pb a jiné
Tloušťka zkušebního tělesa: 8*h, h=hloubka vtisku, v normě stanoveny vzdálenosti středů
jednotlivých vtisků od sebe i od kraje zkušebního tělesa.
závislost Rm-HB: Rm=3,6HB…ocel, Rm=2HB…ŠL
Výsledná informace má zápis: 150 HBS
2,5/187.5/10
Kde: 2,5=Ækuličky(mm), 187.5=velikost zatížení (187,5*9,81N), 10= doba
zatížení(s), 150= číslo tvrdosti, kde: S-kulička z oceli, W-kulička
z tvrdokovu(SK)
Nevýhody: vysoké
zatížení, velký vtisk, zdlouhavé měření
Výhody:
jednoduché zařízení, HB…Rm
Pro měření tvrdosti tuhých polymerních
systémů byla modifikována: = zvětšeny průměry měřících kuliček a snížena síla
při jejich vtlačování.
Schéma zařízení pro zkoušku tvrdosti podle
Brinella
Vickersova zkouška (ČSN EN ISO 6507-1)
-Vtlačujeme diamantový 4boký jehlan
s vrcholovým úhlem 136°.
Tvrdost je definována: HV=F/S (MPa)
Měří se úhlopříčka vtisku u. Tvrdost HV
určíme z tabulek (F,u) nebo vypočítáme:
Plocha vtisku se stanoví ze vzorce:
Podmínky zkoušky:
1) používané zatížení:
9,81*(1,3,5,10,30,60….)N
liší se podle použité metody
HV5-100....F=49-981 N, HV0,2-5...F=2-49N a pro HV0,2....F≤2N
2) doba zatížení-viz. Brinell
Tloušťka tělesa: 1,5*u, u=Æná hodnota úhlopříčky vtisku
Výsledná informace má zápis: 680 HV 10/20 kde:
10= zatížení(9,81*10 N), 20= doba zatížení (s), 680=tvrdost
Výhody: objektivní,
přesné, malá zatížení, malé vtisky, lze měřit i tenké vrstvy, lze použít
různých zatížení, aniž se změní hodnoty tvrdosti.
Nevýhody: zdlouhavé, náročné
na zrak
3typy zkoušek podle Vickerse, podle rozsahu
zkuš. zařízení:
-ČSN EN ISO 6507-1: HV 5-100
-ČSN EN ISO 6507-2: HV 0,2-5
-ČSN EN ISO 6507-3: HV méně než 0,2-zkouška
mikrotvrdosti
zkouška mikrotvrdosti:
-k proměřování struktury polymerních
technických dílců, u nichž lze zkoušet jednotlivé strukturní fáze, např.
amorfní fázi nebo tvrdost sférolitů.
-Zatížení je úměrně menší (g), úhlopříčka
hranolu (mm) a celé zařízení je zamontováno
v mikroskopu- umožňuje změřit s
dostatečnou přesností rozměr úhlopříčky vtisku.
-měření lze provést i u tenkých nánosů
-nejpoužívanějším je mikrotvrdoměr
Hanemannův. Vnikací tělísko – Vickersův jehlan, je součástí objektivu = na
bázi optického mikroskopu.
-
pracují v rozsahu zatížení 4,3 · 10-3
N (0,5 p) ÷ 1,96 N (200 p),
-
označení HM
Schéma Hanemannova mikrotvrdoměru: 1 –
Vickersova pyramida, 2 – nosič objektivu,
3 – závěsné membránové pružiny, 4 – optický hranol, 5 – stupnice
zatížení, 6 – kryt, 7 – výbrus.
Zkouška Rockwellova (ČSN EN 10109-1)
-Vtlačujeme diamantový kužel
s vrcholovým úhlem 120° nebo (pro měkké
materiály) kuličku o Æd= 1,59mm nebo
3,175mm.
Měřítkem tvrdosti je hloubka vtisku na
úchylkoměru. Používají se 3 základní případy měření:
HRC-tvrdost určena diamantovým
kuželem, zatížení 1500N (100+1400)
HRB-tvrdost určena kuličkou,
zatížení 1000N (100+900)
HRA-tvrdost určena kuželem,
zatížení 600N (100+500)
Předzatížením 10*9,81 se vymezí
nepravidelnosti povrchu-hodnota a- měřící zařízení se nastaví do počáteční
polohy
Tlušťka tělesa=10*h pro kužel, 5*h pro
kuličku, h-hloubka vtisku
doba zatížení: při F= 4+-2 s
-při zkouškách na válcových a kulových
površích musí být použity opravné součinitele uvedené v normě
-v normě stanoveny vzdálenosti středů
jednotlivých vtisků od sebe i od kraje zkušebního tělesa
Odečítání tvrdosti: většinou přímo na
měřícím zařízení
Výsledná informace má zápis: 59 HRC
Výhody: rychlá obsluha
Nevýhody: nejednotná
stupnice pro tvrdé a měkké materiály
pozn.: e=h
Používané přístroje:
Ve většině případů je potřebné zatížení
dosaženo použitím pákového převodu.
Přístroje měřící HB a HV jsou obvykle
vybaveny matnicí, pro měření HR mají číselníkový úchylkoměr cejchovaný
v HRC a HRB.
Tvrdost Shore (měření tvrdosti plastů a pryží)(ISO 868, 2783,
ČSN 621432)
- přístroje typu A (F=12,5N) a D
(F=50N).
- založeny na zatěžování pomocí pružin,
které je nutné před měřením cejchovat.
- Shore D (tvrdé plasty)-
v případech, kdy tvrdost daného materiálu překračuje 85 jednotek stupnice Shore
A (pryže).
Tvrdost je nepřímo úměrná vniku ocelového
hrotu do zkoušeného materiálu a závisí na modulu pružnosti a viskoelastickém
stavu vulkanizátu (u pryže). Vyjadřuje se v jednotkách Shore D či Shore A.
Místo měření: 12 mm od okraje a
od sebe 5 mm.
Tloušťka tělesa: nejméně 6 mm.
Doba zatížení: 15±1 sekunda,
výsledná hodnota je aritm.Æ 5 naměřených hodnot.
Tvar čidla tvrdoměru Shore A
Tvar čidla tvrdoměru
Shore D
2. DYNAMICKÉ ZKOUŠKY
Zkoušky vnikací (Dynamicko plastické): Poldi kladívko
Je to nejjednodušší tvrdoměr vůbec.
Měří porovnávací metodou . Pevnost porovnávací tyčky Rm=700MPa.
Úderem kladiva na Poldi kladívko dojde k vtlačení kuličky Æ10mm do zkušebního tělesa i
do etalonu.
HX =F/ SX , HY =F/SY
HX SX = HY SY => HX =HY
SY/ SX
Prakticky měříme 2x Æ vtisku na
porovnávací tyčce i na měřeném materiálu. Tvrdost (z těchto hodnot) vyhledáme
v tabulce příslušné. Není-li pevnost porovnávací tyčky 700MPa , nutno
výsledek násobit koeficientem k.
k= skutečná Rm/700 MPa
Zápis zkoušky: 217 HB Poldi
Baumanovo kladívko
Mobilní tvrdoměrné zařízení
Měří Brinelovou metodou, kuličkou Æ10mm.
Ráz vytvoří cejchovaná pružina-síla je vždy stejná-není nutný etalon
HB vyhledáno z tab. dle Æ vtisku
Zápis zkoušky: 217 HB Baumann
Zkoušky rázové (Dynamicko elastické): Shore skleroskop
Tvrdost posuzujeme podle výšky odrazu tělíska-zkouška založena na
elastické deformaci-není vidět vtisk
Stupnice 140 dílků (ocel HSh=100)
Zápis zkoušky: 100 HSh
Duroskop
Měří odrazovou metodou svislé plochy.
Zkouška je založena na elastické deformaci=žádná stopa.
Měří se úhel odskoku zkušebního tělesa b, měřítko odskoku přímo
v jednotkách tvrdosti.
Zápis zkoušky: 100 HSh
Komentáře
Okomentovat