Udarnosc, sem 4

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Badanie udarności tworzyw sztucznych
Nr 4
Opracowanie:
dr inż. Dorota CZARNECKA-KOMOROWSKA
1.
Wytrzymałość dynamiczna
Wytrzymałość dynamiczna jest to odporność materiału na obciążenia działające
w sposób uderzeniowy. Określa się ją stosunkiem pracy potrzebnej do dynamicznego
zniszczenia próbki do przekroju poprzecznego w miejscu złamania [2, 3]. Badania udarności
prowadzi się najczęściej podczas próby:
—
ZGINANIA
stosując
metodę Charpy
(rys.1, 2), polegającą na łamaniu
prostopadłościennej beleczki z karbem lub bez, podpartej dwustronnie [PN/C-89029;
ISO R179-61] lub
metodę Izoda,
polegającą na łamaniu prostopadłościennej beleczki z
karbem, zamocowanej jednostronnie [PN/C-89050; ISO R180-61]. Wymienione metody
nie dają porównywalnych wyników i nie można ich nawzajem przeliczać [1, 3, 4, 5, 7].
Rys. 1. Młot Charpy: 1 - obciążenie młota (wymienne 30 lub 15 kg), 2 – ramię, 3 – skala, 4 – hamulec,
5 – dźwignia zwalniająca wahadło
Rys. 2. Sposób mocowania próbki w metodzie Charpy [4]
3
-
ROZCIĄGANIA UDAROWEGO,
stosowanej zarówno do próbek z karbem jak i bez
karbu [ISO 8256] (rys. 3).
Rys. 3. Młot wahadłowy do zrywania udarowego [5]
Do badania wytrzymałości dynamicznej stosuje się przede wszystkim młoty
wahadłowe, które mogą być dodatkowo wyposażone w urządzenia do pomiaru siły
i odkształcenia. Siła powinna być przyłożona z określoną prędkością.
Rozróżnia się udarność zwykłą
U
oraz udarność z karbem
U
k
.
Karb może być wycięty
np. frezem lub ukształtowany podczas formowania próbki i może przyjmować różne kształty
zgodne z PN (w metodzie Charpy - karb typu A i karb typu B), co przedstawiono na rys. 4.
a) karb typu A
b) karb typu B
Rys. 4. Typy karbów stosowne w próbie Charpy [4]
4
Wiele wiadomości o odporności tworzywa na działanie karbu daje stosunek
U/U
k
(udarność względna), podawany jak wartość procentowa (wz. 1). Często jest on przyjmowany
jako wielkość charakteryzującą wytrzymałość dynamiczną [3].
U
=
U
[%]
(wz. 1)
wz
U
k
, gdzie U - udarność bez karbu, [kJ/m
2
]
Pomiary udarnościowe przeprowadzane są tak szybko, że reaguje przede wszystkim
mechanizm odkształcenia sprężystego. Natomiast inne rodzaje deformacji występują w dużo
mniejszym stopniu.
Wielkość uważana za miarę udarności składa się z wielu prac cząstkowych:
odkształcenia próbki, zapoczątkowania i rozprzestrzeniania się złamania, wybicia odłamków.
Praca wybicia odłamków w przypadku kruchych duroplastów stanowi ponad 80% pracy
zniszczenia. Różny udział w przypadku różnych polimerów komplikuje jednoznaczną
interpretację zmierzonych wielkości.
Udarność jest miarą kruchości materiału. W próbie udarności Charpy i Izoda dokonuje
się pomiaru rozpraszanej energii przy złomie próbki, co stanowi istotę w klasyfikacji
przełomów (kruchy, ciągliwy). Dla szybkości, przy których przeprowadzane są praktyczne
próby udarności materiału, trudno jest wyznaczyć krzywe naprężenie - odkształcenie. Tak,
więc odporność na uderzenie jest zwykle wyrażana przez energię zużytą na złamanie
standardowej próbki [7].
Również istotnym symptomem odróżniającym zerwanie kruche od ciągliwego jest
wygląd powierzchni złomu, gdzie przełom kruchy charakteryzuje się dużą chropowatością
powierzchni (rys. 5), a powierzchnia przełomu ciągliwego jest wygładzona (rys. 6) [7].
Rys. 5. Zdjęcie mikroskopowe powierzchni przełomu kruchego pęknięcia poliwęglanu (PC)
5
U
k
- udarność z karbem, [kJ/m
2
]
Rys. 6. Zdjęcie mikroskopowe powierzchni przełomu ciągliwego poli(tereftalanu etylenu) - PET
Na charakter powierzchni pęknięcia ma wpływ prędkość odkształcania oraz ciężar
cząsteczkowy polimeru. Powierzchnie pęknięcia w tworzywach sztucznych noszą liczne
cechy podobieństwa do występujących w metalach. W szczególności występuje często
wyraźnie wyróżniający się obszar zwierciadlany, zapoczątkowujący pękanie, który jest
opasany charakterystycznymi, drobnymi parabolicznymi śladami pęknięć, powstającymi
w wyniku interferencji głównego pęknięcia z nowymi pęknięciami, inicjowanymi na jego
froncie, rys. 7.
Rys. 7. Powierzchnia pęknięcia [7]
Na wynik pomiaru wpływa ponadto wiele czynników zależnych od pracy aparatury:
opór powietrza, tarcie elementów ruchomych, zmiany (nawet minimalne) kierunków
uderzenia, naprężenia w próbce wywołane mocowaniem, historia próbki, itp. Na wartość
U
k
wpływa ponadto sposób wykonania karbu oraz sposób formowania próbki. Kształtki
wtryskiwane są, zwłaszcza na powierzchni, w pewnym stopniu zorientowane, a np.
prasowane nie. Ponieważ karb przecina zorientowaną strukturę przypowierzchniową, stosuje
się czasem kształtki z wywierconym w środku otworem. Stwierdzono, że rozrzut wyników
podczas takiej próby jest znacznie mniejszy, a stosunek
U
k
wiercony do
U
k
nacięty mieści się
w granicach 2÷3. Wartość
U
kw
zależy od średnicy otworka, jednak w mniejszym stopniu niż
U
kn
od krzywizny nacięcia rowka. Minimalne wartości
U
kw
występują, gdy średnica otworka
wynosi około 1±0,5 mm dla tworzyw kruchych i około 4,5 mm dla tworzyw
6
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • emaginacja.xlx.pl

    •