LOGO

ISPITIVANJE ŽILAVOSTI MATERIJALA

Pojam žilavosti

Žilavost se može definisati kao energija koju je

potrebno utrošiti da bi se izazvalo razaranje strukture

materijala, odnosno da bi se ostvario lom.

Ako je taj energetski iznos manji, materijal je veće

krtosti, a ako je veći, materijal je veće žilavosti.

Žilavost se najčešće određuje testom za ispitivanje

udarne žilavosti po Šarpiju (Charpy).

Uređaj za ispitivanje- Šarpijevo klatno

https://www.youtube.com/watch?v=tpG

hqQvftAo

Uređaj za ispitivanje- Šarpijevo klatno

Šarpijevo klatno je fizičko klatno kod koga se

kinetička energija kretanja malja troši na razaranje

(lom) epruvete fiksirane na osloncima.

Osnovna varijanta Šarpijevog klatna sadrži:

telo uređaja sa postoljem,

polugu ili šipku klatna,

teg ili malj,

element za blokiranje klatna u početnom položaju -

visina h,

epruvetu,

oslonce epruvete i

skalu sa kazaljkama.

Uređaj za ispitivanje- Šarpijevo klatno

Kod starijih uređaja merni deo uređaja omogućavao

je čitavanje samo uglova α i β koji su srazmerni

početnoj (ukupnoj) raspoloživoj energiji (visina H) i

preostaloj enrgiji (visina h). Do potrebnih rezultata

dolazi se naknadnim preračunavanjem.

Savremene varijante imaju izbaždarenu skalu sa

energetskom podelom i mogućnošću očitavanja

raspoloživog i preostalog rada ili direktnog očitavanja

utrošenog rada.

Savremeni uređaji sa kompjuterskom podrškom

direktno daju konačne rezultate.

Vrste Šarpijevog klatna

Princip rada Šarpijevog klatna

U središnjem delu malja je nožasti profil sa

zaobljenim vrhom koji udara u epruvetu i razara je.

Epruveta se pravilno postavi na oslonce, a zatim se

teg ručno ili uz pomoć dopunskih uređaja postavi u

početni položaj koji odgovara maksimalnoj raspoloživoj

energiji (radu) (visina H). Posle aktiviranja slobodnog

pada malja dolazi do udara u epruvetu i njenog loma.

Teg prolazi vertikalu koja ide kroz osu obrtanja i pravi

otklon koji odgovara preostaloj (neutrošenoj) energiji

(visina h). Zavisno od karakteristika mernog dela

uređaja vrši se očitavanje energija i eventualno

izračunavanje parametra žilavosti.

Položaj epruvete

Epruvete

Oblik i dimenzije epruvete utiču na rezultate

ispitivanja žilavosti. Najveći uticaj ima žljeb na sredini

epruvete. Upoređenje rezultata ima smisao samo ako

je korišćena potpuno ista epruveta.

Standardna epruveta je sa „U” žljebom dubine 5 mm

(dozvoljava se i dubina žljeba od 2 ili 3 mm) ili

epruveta sa „V” žljebom dubine 2 mm.

Vrste epruveta

Vrste epruveta

Uslovi ispitivanja

Nije dozvoljeno upoređivanje brojnih vrednosti žilavosti

dobijenih ispitivanjem različitim tipovima epruveta,

širinama i dubinama;

Posebna pažnja se mora obratiti na obradu epruvete, a

naročito pri izradi zareza;

Brzina kretanja klatna pri udaru mora biti u granicama 5-

5.5 m/s;

Kontrola konstanti klatna (ugla - α i raspoložive energije-

A1) obavlja se tako što se klatno pušta sa početne visine

H da slobodno pada na "prazno". Pri tome dozvoljeno je

da ugao otklona klatna bude manji za najviše 1% od

početnog ugla.

Uslovi ispitivanja

Temperatura epruvete pri ispitivanju mora biti u trenutku

loma 23±5 ºC. Ako temperatura odstupa od ove

vrednosti, to se mora posebno navesti u izveštaju.

Oslonci na mašini moraju biti udaljeni 40+0.1 mm i sa

odgovarajućim radijusom, pri čemu osa malja prolazi

tačno kroz sredinu njihovog rastojanja;

Epruveta se postavlja na oslonce klatna, pomoću

šablona ili bez njega, tako da zarez bude na sredini

oslonca i okrenut nasuprot udara tega klatna. To se

proverava laganim dovodenjem u kontakt noža malja sa

epruvetom i proverava da li je oštrica noža simetrala

zareza;

Uslovi ispitivanja

Kontrola položaja vertikalnosti se utvrđuje posmatranjem

da li oštrica tega klatna dodiruje epruvetu po celoj visini;

Očitavanje utrošenog rada na skali mašine mora se

izvesti sa tačnošću do 1%;

Merodavni su rezultati ispitivanja sa najmanje dve

epruvete, pri čemu svaka epruveta mora da prođe

između oslonaca.

Tok ispitivanja

Klatno se iz najnižeg položaja neznatno povuče unazad i

postavi epruveta na oslonce mašine, uz proveru da li je

zarez na sredini njihovog rastojanja (pomoću šablona ili

vizuelnim posmatranjem);

Klatno se pažljivo podigne do visine H i tu ukoči;

Voditi računa o bezbednosti ispitivača i posebno posmatrača

(da ne budu u neposrednoj zoni kretanja klatna);

Oslobađanjem kočnice klatno se pušta da pada na

postavljenu epruvetu, posle loma klatno se zaustavlja;

Na skali se očita vrednost neutrošenog (odnosno utrošenog)

rada, odnosno položaj klatna;

Na osnovu očitanih vrednosti u J ođreduje se vrednost

udarne žilavosti.

Određivanje žilavosti

Izračunavanje žilavosti

Kao merilo žilavosti po Šarpiju uzima se utrošeni rad

za lom epruvete u J. Zavisno od vrste podele skale za

registrovanje položaja klatna posle loma epruvete,

izračunavanje utrošenog rada A0 za lom epruvete

moguće je na sledeći način:

a) Ako je skala energetska (u J):

A0 = A1-A2 (J)

A1 – raspoloživi rad

A2 – neutrošen rad

Izračunavanje žilavosti

b) Ako je skala iskazana preko ugaonih stepena:

Energija klatna u početnom položaju – raspoloživi

rad:

A1 = G(R-Rcosα) = GR(1- cosα)

Energija klatna posle loma epruvete – neutrošeni

rad:

A2 = G(R-Rcosβ) = GR(1- cos β)

Utrošeni rad:

A0 = A1-A2 = GR(cosα - cos β) (J)

Označavanje izmerene žilavosti

Obrada rezultata

Izveštaj o ispitivanju mora da sadrži:

vrednosti koje se odnose na ispitivanje sa

epruvetom određene dubine zareza, širine epruvete,

podatke o materijalu,

načinu uzimanja uzoraka u odnosu na pravac

valjanja i dr.

Prikaz rezultata ispitivanja

Izveštaj o ispitivanju

Ispitivanje žilavosti na sniženim temperaturama

Cilj ispitivanja žilavosti na sniženim temperaturama je

formiranje zavisnosti pokazatelja žilavosti od temperature i

definisanje temperature naglog pada žilavosti (prevojna

tačka krive – prelazna temperatura) ili provere pada

žilavosti po kriterijumu koji je predviđen za odgovarajući

element ili konstrukciju.

Vrste loma u zavisnosti od temperature

Krti lom Žilav lom

LOGO

Korišćen je materijal za vežbe sa Mašinskog fakulteta Kragujevac