Sposoby wyznaczania właściwości...

Nauka o materiałach

Sposoby wyznaczania właściwości materiałów

Temat 2

ZASADY DOBORU MATERIAŁÓW

KRYTERIA DOBORU MATERIAŁÓW

TECHNICZNE EKONOMICZNE

Właściwości mechaniczne

Właściwości technologiczne

Wymagania konstrukcyjne

Walory estetyczne

Koszty materiału

Koszty wytwarzania

Koszty utylizacji i recyklingu

TECHNICZNE KRYTERIA DOBORU

MATERIAŁU




Walory estetyczne

Stan naprężenia

wieloosiowy jednoosiowy

Prawo Hooke’a

σ = E ε

ODKSZTAŁCENIE CIAŁA POD WPŁYWEM DZIAŁAJĄCEJ NA NIE

SIŁY JEST PROPORCJONALNE DO TEJ SIŁY.

ROBERT HOOKE, uznany przez

współczesnych za największego wynalazcę

wszech czasów, obecnie uważany za

angielski odpowiednik Leonarda da Vinci.

Urodził się w roku 1635.

W 1662 mianowano go „opiekunem

eksperymentów” w londyńskim

Towarzystwie Królewskim, a w 1677

został jego sekretarzem.

Zmarł w roku 1703

Współczynnik E między siłą a

odkształceniem jest często nazywany

współczynnikiem (modułem) sprężystości

Zależność pozostaje prawdziwa tylko dla niezbyt dużych odkształceń, nie

przekraczających tzw. granicy Hooke’a (zwanej też granicą proporcjonalności), i

tylko dla niektórych materiałów. Prawo Hooke’a zakłada też, że odkształcenia

ciała, w reakcji na działanie sił, następują w sposób natychmiastowy i całkowicie

znikają, gdy przyłożone siły przestają działać. Takie uproszczenie jest

wystarczające jedynie dla ciał o pomijalnie małej lepkości

Prawo Hooke’a

wg M. Blicharski

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Podstawową próbą do wyznaczenia własności mechanicznych metali jest:

statyczna próba rozciągania metali, ujęta normą EN 10002-1:2001

(poprzednio PN-91/H 04310).

Próby te realizowane są w najprostszym stanie naprężeń, jaki powstaje przy

jednoosiowym rozciąganiu.

Wymagany jednoosiowy

stan naprężenia osiągany

jest przez zastosowanie

specjalnie

przygotowanych próbek

zamocowanych w

odpowiedni sposób, przy

pomocy wykonanych w

tym celu odpowiednich

uchwytów.

WYMAGANIA

1. Niezawodne zamocowanie i centrowanie próbki w uchwytach,

2. Możliwość ustawienia i regulowania prędkości w granicach podanych przez normy.

3. Posiadać określoną podatność (sprężystość).

4. Możliwość automatycznej rejestracji zależności pomiędzy obciążeniem a

wydłużeniem badanej próbki, bądź to za pośrednictwem wbudowanych urządzeń

rejestrujących, bądź przy pomocy zewnętrznych systemów pomiarowych.

Próbka okrągła z główkami gwintowanymi Próbka płaska z główkami

Próbka okrągła z główkami cylindrycznymi

http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Statyczna_proba_rozciagania_probka.svg&filetimestamp=20100812093702

STANOWISKO DO STATYCZNEJ PRÓBY

ROZCIĄGANIA

Wykres rozciągania stali miękkiej: umowny (nominalny) 1 i rzeczywisty 2

S

So

wg Kocańda

Krzywa rozciągania z

wyraźną granicą

plastyczności → Re

Krzywa rozciągania bez

wyraźnej granicy

plastyczności → R 0,2

Większość stali Większość metali nieżelaznych

Przybliżone wyznaczanie umownej granicy plastyczności

Zależność liniowa

Zakres opisany prawem

Hooke’a

Jest to naprężenie odpowiadające

punktowi przecięcia krzywej wykresu

naprężenie-odkształcenie z prostą

równoległą do części wykresu w postaci

linii prostej, przesuniętej o określone

odkształcenie. Przesunięcia dla metali

zwykle definiuje się jako 0,2%,

Umowna granica plastyczności R 0,2

wg M. Blicharski

Definicje

Pozostałe pojęcia niezbędne

do porównywania materiałów

Umowna granica sprężystości R 0,05

Wytrzymałość na rozciąganie Rm [Mpa]

Wydłużenie względne A [%]

Przewężenie względne Z [%]

Rm= Fm/So

Fm – siła maksymalna

So – pole przekroju początkowego

tg α = E wg Kocańda

Współczynnik bezpieczeństwa

Współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń stałych dobiera się:

dla stali konstrukcyjnej x=2,0-2,3

dla stali sprężynowej x=1,6

dla żeliwa x=3,5

W przypadku braku bliższych danych, w pierwszym przybliżeniu można określić

współczynnik bezpieczeństwa jako iloczyn czterech współczynników cząstkowych:

n = x1 x2 x3 x4 gdzie:

x1 – współczynnik pewności założeń przy budowie modelu matematycznego,

x2 – współczynnik ważności projektowanego wyrobu,

x3 – współczynnik jednorodności materiału,

x4 – współczynnik zachowania kształtu.

WPŁYW STĘŻENIA WĘGLA NA WYKRES

ROZCIĄGANIA STALI

Podwyższenie zaw. węgla w stali zwiększa wytrzymałość a obniża plastyczność

WNIOSEK

wg Kocańda

WPŁYW ULEPSZANIA CIEPLNEGO NA WYKRES

ROZCIĄGANIA

WNIOSEK

Ulepszanie cieplne stali zwiększa wytrzymałość a obniża plastyczność

wg Kocańda

1. Stal znormalizowana

2. Stal odpuszczona

3. Stal zahartowana

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH I ZGNIOTU NA

WYKRES ROZCIĄGANIA STALI

WNIOSEK

Dodatki stopowe podwyższają granicę

plastyczności Re

wg Kocańda

Wprowadzenie zgniotu w stali

powoduje zanik wyraźnej podwyższają

granicy plastyczności Re

WYKRES ROZCIĄGANIA ŻELIWA

WNIOSEK

wg Kocańda

Żeliwa (szare) zaliczamy do materiałów kruchych

WYKRESY ROZCIĄGANIA DLA METALI

NIEŻELAZNYCH

WNIOSEK

Czyste metale nieżelazne charakteryzują się dużą plastycznością

i zróżnicowaną wytrzymałością.

wg Kocańda

WYKRES ROZCIĄGANIA DLA POLIMERÓW

wg M. Blicharski

WNIOSEK

Podczas rozciągania polimerów przed zniszczeniem

dochodzi do przegrupowań makrocząsteczek

WYKRES ROZCIĄGANIA DLA KOMPOZYTÓW

WNIOSEK Wykres rozciągania kompozytów wykazuje dwa

etapy; obciążanie włókien i osnowy

wg M. Blicharski

WYKRES ROZCIĄGANIA DLA CERAMIKI

wg M. Blicharski

WNIOSEK

Ceramiki nie wykazują odkształceń plastycznych a

ich wytrzymałość jest wyższa od metali

STATYCZNA PRÓBA ŚCISKANIA

Próba statyczna ściskania jest podstawowym

sposobem badania materiałów kruchych takich

jak żeliwo czy beton, które mają znacznie lepsze

własności mechaniczne przy ściskaniu w

porównaniu z rozciąganiem.

Rc = Fc/So[MPa]

wg Kocańda

Rodzaj materiału

stal o zwiększonej zawartości węgla 1%

stal z podwyższoną zaw. dodatków stopowych Mn, Si, Cr

stal po obróbce plastycznej na zimno (zgniot)

stal obróbce cieplnej po wyżarzaniu zmiękczającym

żeliwo szare zwykłe

czysta miedź

czysty nikiel

polimer termoplastyczny

szkło

kompozyt włókno węglowe-polimer

stal obróbce cieplnej po odpuszczeniu

czyste aluminium

stal po obróbce cieplnej po zahartowaniu

czysty cynk

•6. Któremu z wymienionych poniżej materiałów (zaznacz x w prawej kolumnie) odpowiada wykres rozciągania przedstawiony na rysunkach

(B). Zwróć uwagę na kształt wykresu i wartości naprężeń i odkształceń.

Dla porównania na rys. (A) zamieszczono wykres rozciągania stali znormalizowanej o niskiej zawartości węgla.

A

B

TEST EGZAMIN zag. 6

METODY BADANIA TWARDOŚCI

Twardość Mohsa (znaczenie historyczne) Jest jedna z najstarszych metod polega na przyrównywaniu

twardości badanego materiału do twardości wybranych minerałów.

Zaproponowana została przez Mohsa, który wybranym minerałom przyporządkował kolejne liczby

od 1 do 10 . Tworzą one skale twardości minerałów.

Na przykład kwarc zarysowuje ortoklaz, natomiast jest zarysowywany przez topaz i stąd jego

miejsce w skali Mohsa jest między tymi dwoma minerałami.

Definicja

Twardość jest miarą odporności materiału na odkształcenie

plastyczne spowodowane innym materiałem

wg S. Błażewski

Metody badania twardości

Twardość:

•Metoda Brinella - HB

•Metoda Vickersa - HV

•Metoda Rockwella - HR

•Inne

136°

HB HV

HR

Odkształcenie trwałe powstaje na

powierzchni badanego przedmiotu wskutek

wciskania drugiego twardszego materiału

zwanego wgłębnikiem.

wg: L. Dobrzański

Metoda Brinella - HB Nazwa tej metody pochodzi od nazwiska jej twórcy szwedzkiego

inż. J. A. Brinella, który wprowadził ją w 1900 roku.

Metoda jest znormalizowana i stosowana powszechnie.

0,25 D<d<0,6 D

Warunek poprawności pomiaru

Kule ze stali bądź z węglików

1, 2, 2,5, 5 , 10 mm

Schemat pomiaru twardości metali

sposobem Brinella

a) podczas obciążenia,

b) po odciążeniu;

1 – kulka,

2 – element obciążający,

3 – badany materiał,

4 – odcisk

Johan August Brinell

21. 11. 1849 - 17. 11. 1925

wg M. Blicharski

Wartość siły obciążającej oblicza

się według wzoru:

wg Kocańda

Wyliczenie twardości HB

Nie ma potrzeby korzystania ze wzorów

bo w użyciu są tablice twardości lub

przeliczniki elektroniczne

Mikroskop warsztatowy do pomiaru średnicy odcisku

Zapis wyniku pomiaru

350 HB 5/750

wg ZEISS

Zaleta sposobu Brinella:

Twardość Brinella w przypadku niektórych stopów jest proporcjonalna do

wytrzymałości na rozciąganie, co można wykorzystać do przybliżonej oceny

wytrzymałości, np. dla:

•stali Rm [Mpa]= (3,4÷3,6)HB

•stopów miedzi Rm [Mpa]= (4,0÷5,5)HB

•stopów aluminium Rm [Mpa]= (2,4÷3,0)HB

WNIOSEK

Na podstawie pomiaru twardości można oszacować wytrzymałość

Wysoka twardość jest charakterystyczna dla stopów obrobionych cieplnie,

stopów odlewniczych o budowie eutektycznej i materiałów ceramicznych

Metoda Vickersa - HV

136°

Schemat zasady porównywalności wyników

otrzymanych metodą Brinella i Vickersa

Średnia wartość średnicy odcisku równa jest

d=0,375 D.

Zatem obliczona ze wzoru średnia wartość kąta

wgniatania φ = 44°.

Kąt dwuścienny wgłębnika wynosi:

α = 180° − 44° = 136°

Schemat pomiaru metodą Vickersa

a) obciążenie próbki,

b) odcisk;

1 – wgłębnik (penetrator),

2 – siła obciążająca,

3 – próbka, 4 – odcisk

wg M. Blicharski

wg S. Błażewski

Zalety sposobu Vickersa:

Zakres pomiaru twardości metodą Vickersa jest bardzo szeroki i umożliwia pomiar

twardości zarówno metali miękkich jak i ba rdzo twardych.

W metodzie tej stosuje się jedną skalę dla całego zakresu twardości.

Pomiar metodą Vickersa w minimalny sposób uszkadza badany przedmiot, odcisk jest tak

nieznaczny, że można tą metodą badać cienkie warstwy utwardzane o wysokiej twardości

np. po azotowaniu lub węgloazotowaniu oraz ostrza narzędzi po szlifowaniu

Metoda Rockwella – HR

Schemat pomiaru twardości metodą Rockwella

a)÷d) kolejne fazy pomiaru;

F0, F1 – obciążenie wstępne i główne, h0, hc – głębokości odcisku przy

obciążeniach wstępnym i głównym, h – trwały przyrost głębokości

odcisku pod obciążeniem wstępnym bez obciążenia głównego,

wg M. Blicharski

Zalety sposobu Rockwella:

Metoda Rockwella jest bardzo wygodną do kontroli części hartowanych przy masowej

produkcji, ze względu na szybkość pomiaru oraz łatwość odczytu na czujniku.

Wadą metody Rockwella jest znaczna liczba skal twardości i ograniczone możliwości ich

porównywania.

Metoda ta jest bardzo wrażliwa na błędy ustawienia próbki oraz właściwą

obsługę twardościomierza.

wg MITUTOYO

Twardość Shore’a

Badanie twardości Shore`a polega na

pomiarze wysokości odskoku bijaka,

spadającego ze stałej wysokości 275 mm.

Bijak o ciężarze 2,626 g, wykonany jest ze

stali i na końcu posiada diamentowy

wgłębnik. Wysokość odskoku bijaka jest

odczytywana na podziałce, ilość działek

odpowiadająca odskokowi określa

liczbę twardości Shore`a.

Metody uproszczone pomiaru twardości

Schemat pomiaru twardości za pomocą młotka Poldi’ego

wg Kocańda

gdzie: HBW - twardość próbki wzorcowej

Brinella,

Vickersa,

Rockwella, skala C

Rockwella, skala F

Shorea.

Poldi

Rodzaj penetratora 1 Sposób pomiaru 2

Ostrosłup diamentowy o podstawie kwadratu

i kącie wierzchołkowym 136°

Porównanie średnicy odcisku (czaszy

kulistej) w materiale badanym i o znanej

twardości

Kulka stalowa lub węglikowa

1, 2, 2,5, 5, 10 mm

Pomiar średniej arytmetycznej długości

przekątnych odcisku i odczyt z tablic

Bijak z diamentową końcówką Pomiar średnica odcisku (czaszy kulistej) i

odczyt z tablic

Kulka stalowa dowolnej średnicy Pomiar głębokości wnikania bezpośrednio

na twardościomierzu

Kulka stalowa 1,5875, lub 3,175 mm Pomiar wysokości odbicia

Stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym

120°

Porównanie głębokości wnikania kuli w

materiał

3. Jakiego rodzaju jest penetrator oraz na podstawie jakiego pomiaru

wyznacza się twardość w jednej z następujących metod pomiaru:

Zaznacz po jednym polu w kolumnach 1 i 2

TEST EGZAMIN zag. 3

TEST EGZAMIN zag. 4

Metoda pomiaru 1

Brinella,

Vickersa,

Rockwella, skala C

Rockwella, skala F

Shorea.

Poldi

Żadna z powyższych metod

4. Która z metod badania twardości jest odpowiednia

dla następującej grupy materiałów

stal węglowa miękka np. do wyrobu blachy.

stal stopowa po obróbce cieplnej.

stal narzędziowa po obróbce cieplnej.

żeliwo.

staliwo.

stop aluminium.

czysta miedź.

mosiądz, brąz lub miedzionikiel

stop cynku

stop tytanu

stop niklu i kobaltu.

polimer.

materiał spiekany (porowaty)

szkło

Techniczne kryteria doboru materiału

Próba odporności na dynamiczne zginanie

Udarność KC

Próg kruchości Tk

1 – głowica wahadłowa

2 – oś obrotu wahadła

3 - dźwignia hamulca

4 – ramię wahadła

5 – zapadka

6 – dźwignia

7 – wskazówka

8 – tarcza pomiarowa

9 – kolumny młota

10 – podpory do mocowania

próbki

11 – próbka

12 – pas hamulca

13 – podstawa młota wg Kocańda

Próba odporności na dynamiczne zginanie

KC = udarność [J/cm2]

K : energia łamania wskazana na młocie wahadłowym

S : przekrój początkowy próbki

PRÓG KRUCHOŚCI

Tk - temperatura progu kruchości

wg: L. Dobrzański

WNIOSEK

Badanie udarności pozwala wyznaczyć

właściwości stali w warunkach dynamicznych

oraz temperaturę przejścia w stan kruchy

Tk


krzywa Wöhlera

Zmęczenie to zniszczenie materiału pod wpływem

cyklicznych naprężeń poniżej granicy plastyczności

wg: L. Dobrzański

Zg

WNIOSEK

Stale wykazują wytrzymałość zmęczeniową przy nieograniczonej liczbie cykli,

metale nieżelazne tylko ograniczoną do określonej liczby cykli np. 105 , 106 , 107, 2*108 , dla

materiałów porowatych i ceramik nie bada się zmęczenia ze względu na brak powtarzalności

wyników.

Materiały jednorodne (np. roztwory stałe) charakteryzują się wyższą odpornością zmęczeniową

TEST EGZAMIN zag. 5

dla stali.

dla metali nieżelaznych.

dla kompozytów.

dla szkła i ceramiki.

dla materiałów spiekanych.

Przy nieskończonej liczbie cykli obciążenia

Przy liczbie cykli obciążenia 2x108

Przy najmniejszej liczbie cykli powodującej pęknięcie materiału

Przy badaniu odporności na pełzanie

Przy ograniczonej liczbie cykli obciążenia 105 ,106, 107

Na podstawie asymptoty na wykresie zmęczeniowym Wöhlera

Przy największej liczbie cykli powodującej pęknięcie materiału

Przy próbie statycznego rozciągania

Nie wyznacza się żadną metodą

5. W jaki sposób wyznacza się wytrzymałość zmęczeniową

Zg następujących materiałów. Zaznacz właściwą odpowiedź


Pełzaniem nazywamy proces trwałego

odkształcenia plastycznego związany z bardzo małą

szybkością odkształcenia w stałej, wysokiej

temperaturze pod działaniem prawie stałego naprężenia

wg: L. Dobrzański

Odporność na pełzanie określają:

Czasowa granica pełzania Rx/τ/t

Czasowa wytrzymałość na pełzanie Rz/τ/t

Czasową wytrzymałość na pełzanie:

Rz/τ/t - naprężenie powodujące

zerwanie próbki po upływie czasu τ

przy stałej temperaturze t

Z wykresu odczytuje się:

Czasową granicę pełzania:

Rx/τ/t - naprężenie powodujące trwałe odkształcenie,

które po upływie czasu τ przy stałej temperaturze t

powoduje trwałe wydłużenie próbki = x.

Np. x=0,2 % to odpowiada Re

Dla stali granicę pełzania wyznacza się dla: 102, 103,

104, 105 i 2⋅105 h.

wg: L. Dobrzański

WNIOSEK

Badanie odporności na pełzanie pozwala wyznaczyć

właściwości stali; wytrzymałość i odkształcenie w

wysokich temperaturach w warunkach statycznych


Odporność na ścieranie

Do elementarnych procesów zużywania ściernego

należą :

a) bruzdowanie,

b) ścinanie nierówności,

c) ścieranie nierówności ścierniwem przez występ

nierówności,

d) odkształcenie plastyczne materiału.

wg: L. Dobrzański

Rodzaje tarcia

WNIOSEK

Wysoką odporność na zużycie ścierne

wykazują materiały zbudowane z faz o

zróżnicowanej twardości; • stale z dużą zawartością węglików

• stopy podeutektyczne Pomiar współczynnika tarcia

wg: L. Dobrzański


Odporność na korozję

Potencjał elektrochemiczny

Typowe uszkodzenia korozyjne

– zaciemniono strefę objętą

tym rodzajem korozji:

a) korozja równomierna,

b) korozja wżerowa,

c) korozja selektywna,

d) korozja międzykrystaliczna,

e) pękanie korozyjne

Spośród metali tworzących ogniwo

korozyjne anodę stanowi metal o niższym

standardowym potencjale elektrodowym,

wykazując większą aktywność, a zatem

większą podatność na korozję.

Ocenę stopnia korozji przeprowadza się

podczas badań metalograficznych.

wg: L. Dobrzański

WNIOSEK

TEST EGZAMIN zag. 1 1. Jakiemu testowi należy podać materiał, aby ocenić jego

przydatność do wykonania elementu urządzenia

technicznego pracującego w następujących warunkach

Twardości metodą Vickersa

Statycznej próbie rozciągania

Próbie udarności w niskich temperaturach

Próbie odporności na pełzanie

Statycznej próbie rozciągania w niskich temperaturach

Próbie udarności w wysokich temperaturach

Próbie dynamicznego rozciągania

Badaniom odporności korozyjnej

Próbie zmęczeniowej

Próbie ściskania

Twardości metodą Rockwella

Badanie modułu Younga

Badaniom metalograficznym

Twardości metodą Brinella

Próba tarcia

Próbie udarności w temperaturze otoczenia

• statycznego ściskania

• dużych nacisków powierzchniowych

• ścierania

• odkształcenia plastycznego

• długotrwałego narażenia na wysoką temperaturę bez naprężeń

• tarcia tocznego

• pracy w podwyższonej temperaturze • naprężeń o dużej liczbie cykli > 105

• dużej szybkości narastania obciążenia

• bardzo niskiej temperatury

• statycznego rozciągania

• odkształcenia sprężystego

• środowiska agresywnego chemicznie

• bardzo dużego naprężenia

TEST EGZAMIN zag. 2

podatności do przeróbki plastycznej

podatności do obróbki ubytkowej

podatności do odlewania

odporności na korozję

odporności na pracę w wysokich temperaturach

odporności na tarcie np. w hamulcach

podatności do przenoszenia dużej liczby cykli zmiennych

obciążeń

stateczności konstrukcji w obliczeniach wytrzymałościowych

zdatności do pracy w dużym zakresie temperatur

podatność do spawania

podatności do klejenia

odporności na dynamiczne obciążenia

przydatności w technice lotniczej i rakietowej

odporności na kruche pękanie

estetyki wykonania

Wytrzymałość na rozciąganie Rm

Granica plastyczności Rp (Re R0,2)

Moduł Younga E

Wytrzymałość doraźna Rm/

Twardość

Potencjał elektrochemiczny

Wytrzymałość czasowa Z/T/t

Ekwiwalent węglowy

Skurcz

Temperatura progu kruchości Tk

Połysk i kolor

Duża chropowatość

Gładkość powierzchni

Łamliwość wióra

Udarność K

Współczynnik odprowadzania ciepła

Gęstość

Wytrzymałość zmęczeniowa Zg

2. Która z przedstawionych w tabeli właściwości

materiału ma kluczowe znaczenie dla określenia

Badania struktury materiałów

Małe pow. do 50x, zakres makro

Mikroskop stereoskopowy


Duże pow. od 50x do 2000x zakres mikro

Przygotowanie próbek

Szlifowanie i polerowanie ręczne

Szlifowanie i polerowanie automatyczne

Trawienie Niektóre odczynniki chemiczne

stosowane do wytrawiania szlifów

metalograficznych stali Trawienie


Stale o różnym stężeniu węgla

Duże pow. od 50x do 2000x zakres mikro

Mikroskopy metalograficzne


Bardzo duże pow. od 1000x do 200000x

zakres mikroskopii elektronowej

wg: JEOL

Przygotowanie próbek do mikroskopii

elektronowej

Bardzo duże pow. od 1000x do 200000x zakres mikroskopii elektronowej

obserwacji zużycia współpracujących części maszyn.

obserwacji powierzchni metali w zakresie makro do 50x.

obserwacji przełomów zniszczonych części maszyn w zakresie makro do 50x.

obserwacji postępu korozji na powierzchni zniszczonych części maszyn w zakresie makro do 50x

obserwacji wielkości kryształów metali w zakresie mikro do 500x.

obserwacji faz w stopach metali nieżelaznych w zakresie mikro do 500x

obserwacji mikropęknięć zmęczeniowych w zakresie mikro 500x

obserwacji struktury spoin spawalniczych w zakresie mikro do 1000x

obserwacji wpływu obróbki cieplnej na budowę fazową stopu w zakresie mikro do 1000x

obserwacji postępu korozji w głąb zużytych części maszyn w zakresie mikro do 500x

obserwacji powierzchni cząstek proszków metalicznych zakresie do 5000x

do obserwacji linii dyslokacji w powiększeniach do 100000x

Rodzaj mikroskopu lub przyrządu optycznego Kol 1 Sposób przygotowania próbek lub części maszyn do badań Kol 2

Lupa Wycinanie próbek, szlifowanie polerowania i trawienie odczynnikami

chemicznymi

Aparat fotograficzny z obiektywem makro

Mechaniczne czyszczenie części w celu odsłonięcia powierzchni

Mikroskop stereoskopowy 50x

Napylanie próżniowe powierzchni metalami szlachetnymi w celu

zapewnienia odpływu ładunków elektrycznych

Mikroskop metalograficzny (system odwrotny) Inkludowanie w żywicy epoksydowej szlifowanie, polerowanie i trawienie

odczynnikami chemicznymi

Mikroskop biologiczny (system prosty) Mycie i delikatne czyszczenie chemiczne bez naruszenia powierzchni

badanej.

Mikroskop elektronowy skaningowy Wycinanie, szlifowanie i trawienie w celu uzyskania próbki w formie ultra

cienkiej folii metalicznej.

Mikroskop elektronowy transmisyjny Bez przygotowania powierzchni

7. Wskaż rodzaj mikroskopu lub przyrządu optycznego (w kol. 1) oraz sposób przygotowania próbek (w kol 2).

właściwych do przeprowadzenia badań metalograficznych w następującym zakresie:

TEST EGZAMIN zag. 7

TECHNICZNE KRYTERIA DOBORU

MATERIAŁU




Walory estetyczne

TECHNICZNE KRYTERIA DOBORU MATERIAŁU

Właściwości technologiczne:

Skrawalność

Plastyczność

Zdolność do wypełniania formy odlewniczej (lejność)

Spajalność : spawalność i podatność do klejenia


Dobra skrawalność to:

Niskie opory skrawania

Gładka powierzchnia

Łamliwy wiór

Dobra skrawalność występuje w:

Stopach wielofazowych

Żeliwach

Trudna skrawalność:

Stopy jednofazowe

Stopy o silnym umocnieniu zgniotem

Metale twarde lub w stanie zahartowanym

Ceramika wg M. Blicharski


Dobrej plastyczność sprzyja:

Duże wydłużenie ΔL

Równoosiowość odkształceń

Drobnoziarnistość

Jednorodność

Dobra plastyczność występuje w:

Stopach jednofazowych

Metalach o dużej czystości

Trudna obróbka plastyczna:

Stopy wielofazowe

Stopy o silnym umocnieniu zgniotem

Metale twarde lub w stanie zahartowanym

Ceramika

Spieki

wg M. Blicharski


Dobra zdolność do wypełniania formy

odlewniczej to:

Niska temperatura topnienia

Rzadkopłynność (brak fazy półpłynnej)

Dobra zdolność do wypełniania formy

odlewniczej występuje w:

Stopach eutektycznych

Żeliwach

Metalach czystych

Ograniczenia technologii odlewniczych:

Stopy jednofazowe

Stopy o dużej rozpiętości temperatur przejścia

z fazy ciekłej do stałej

Metale wysokotopliwe

Stopy metali o dużej różnicy gęstości

Staliwa wg M. Blicharski


Dobra spajalność to:

Właściwości spoiny zbliżone do materiału

spawanego

Odporność na przegrzanie

Dobra spawalność występuje w:

Stalach węglowych o niskim Ce

Stopy jednofazowe

Tworzywa sztuczne

Ograniczenia spawalności:

Stale stopowe ulepszone cieplnie wysoki Ce

Metale i stopy o dużej przewodności cieplnej

Ceramika

gdzie:

C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu – odpowiadają stężeniu masowemu tych pierwiastków w stali.

W przypadku gdy CEV ≤0,45%, stale są spawalne bez żadnych ograniczeń.

Stale o większym równoważniku węgla wymagają podgrzewania przed spawaniem, regulowanego

chłodzenia albo wyżarzania po spawaniu.

CEV, Ce –równoważnik węglowy

Klejenie (chropowatość powierzchni)

Spawanie

Zasady ekonomicznego stosowania materiałów

Istniejąca sytuacja oraz prognozowanie na przyszłość

wymagają od inżynierów skoordynowanych działań w celu

oszczędzania dostępnych surowców polegających na:

1. Projektowaniu z oszczędnym wykorzystaniem materiałów, zwłaszcza

trudno dostępnych i wyczerpujących się, przy minimalizacji ich

energochłonności

2. Stosowaniu zamienników łatwiej dostępnych i o dużej rezerwie czasu

do wyczerpania się zasobów surowcowych oraz o mniejszej

energochłonności w miejsce trudno dostępnych i wyczerpujących się,

3. Pełnym wykorzystaniu energooszczędnego recyklingu w celu

ponownego wykorzystywania i odzysku materiałów we wszystkich

możliwych i ekonomicznie uzasadnionych przypadkach

Recykling zużytych produktów prowadzi do skrócenia cyklu

produkcyjnego.

Cykl obiegu materiałów

Schemat technicznego cyklu trwania materiałów inżynierskich wg: L. Dobrzański

Schemat postępowania przy projektowaniu nowego wyrobu

wg: L. Dobrzański

Schemat ogólny komputerowego systemu wspomagania doboru materiałów

Komputerowy system wspomagania doboru materiałów inżynierskich

Kolejna grupa programów komputerowych umożliwia wspomaganie doboru materiałów

inżynierskich w wyniku automatycznego przeszukiwania bardzo obszernych baz danych

wg ściśle określonych kryteriów.

Zadaniem użytkownika tego systemu jest określenie kryteriów, jakie powinien spełniać

materiał.

Kryteria te obejmują zarówno własności, skład, możliwe do zastosowania metody obróbki

materiału, postać półproduktu, jak i poszczególne grupy materiałów inżynierskich. Po

dokonaniu przez program selekcji materiałów na podstawie ustalonych kryteriów

użytkownik może przyjąć ewentualne dodatkowe kryteria.

Po ich uwzględnieniu lista wynikowa materiałów zostanie dodatkowo zawężona do tych

materiałów, które spełniają wszystkie zadane kryteria. Tak więc selekcja materiałów może

być procesem iteracyjnym.

Na podstawie listy kryteriów program wyświetla, i na żądanie drukuje, dane materiałów

spełniających te kryteria. Ogólny schemat systemu podano na rysunku

W tym systemie wyróżnia się cztery główne moduły:

- system relacyjnych baz danych,

- wyszukiwania danych na podstawie zbioru zadanych kryteriów,

- wyszukiwanie zamienników materiałów przy kryteriach podobieństwa o podanych przez

użytkownika stopniu zgodności z wymaganymi wartościami,

- prezentacji danych oraz przygotowanie raportów.

wg: L. Dobrzański

Sposoby wyznaczania właściwości...

Documents

Transcript of Sposoby wyznaczania właściwości...