GRUPA: TPM2/2 SEMESTR: VI KIERUNEK: MiBM WYDZIAŁ: WBMiZ IMIĘ I NAZWISKO: Weronika Moniuszko Arkadiusz Dąbek Tomas Izydorczyk Michał Dymek Adam Ben Amer	METODY BADAŃ WYROBÓW I PROCESÓW - LABORATORIUM
		TEMAT: Badanie cech wytrzymałościowych w próbie statycznego rozciągania. Badanie udarności.
Data wykonania ćwiczenia: 16.05.2013r.	Data oddania sprawozdania: 06.06.2013r.	Ocena:

1. BADANIE UDARNOŚCI

1. Cel ćwiczenia - celem ćwiczenia było poznanie metod określania udarności tworzyw sztucznych. Ważnym aspektem w badaniu udarności był wpływ karbu, rodzaj stosowanego obciążenia oraz typ badanego materiału. Cel ćwiczenia realizowany był poprzez porównanie badań przeprowadzonych na próbkach bez karbu oraz z karbem, utworzonych z 2 różnych materiałów. Badanie udarności odbyło się za pomocą próby Charpy'ego.

2. Nr normy: PN/C-89029;ISO R179-61
   Definicje, określenia, wzory:
   

Udarność (wytrzymałość dynamiczna) - odporność materiału na pękanie przy obciążeniu dynamicznym. Określa się jako stosunek pracy potrzebnej do złamania znormalizowanej próbki do pola powierzchni przekroju poprzecznego tej próbki.

Metoda Charpy'ego- polega na łamaniu prostopadłościennej próbki z karbem lub bez karbu, podpartej obustronnie.
Metoda Izoda- polega na łamaniu prostopadłościennej próbki z karbem, zamocowanej jednostronnie.
Udarność względna - stosunek udarności z karbem do udarności bez karbu wyrażony w procentach.

, gdzie:

- udarność względna

- udarność z karbem

- udarność bez karbu

Udarność z karbem
, gdzie:

- energia zużyta do przerwania próbki z karbem

- szerokość próbki w miejscu karbu


- grubość próbki

Udarność bez karbu
, gdzie:

- energia zużyta do przerwania próbki bez karbu

- szerokość próbki


- grubość próbki

3. Zakres ćwiczenia:

Na zajęciach wykonaliśmy w sumie 12 pomiarów dla 2 różnych materiałów (PA6 i POM). Z każdego materiału mieliśmy po 3 próbki z karbem i 3 bez karbu. Karb typu A nacinaliśmy samodzielnie na pile znajdującej się w sali laboratoryjnej.

4. Przebieg pomiaru:

Najpierw pomierzyliśmy wszystkie próbki i odpowiednio oznaczyliśmy a także nacięliśmy karb na odpowiednich próbkach (wyniki w tabeli poniżej). Następnie wykonaliśmy próbę udarność na młocie Charpy'ego. Ostatnim zadaniem było obliczenie udarności i udarności względnej.

1. próbki bez karbu

Tworzywo	Próbka
PA6	1	10,3	4,4	4,43(brak)	-	95,85
		2	10,0	4,1	3,93		95,85
		3	10,3	4,5	4,34(brak)		-
	POM	1	9,8	4,0	3,89		99,23	90,02
		2	9,9	4,0	3,29		83,08
		3	9,8	4,0	3,44		87,76

b) próbki z karbem

Tworzywo	Próbka
PA6	1K	10,1	3,0	0,29	9,57	9,09
		2K	10,3	3,4	0,28		8,00
		3K	10,0	3,2	0,31		9,69
	POM	1K	9,7	2,9	0,69		24,53	28,17
		2K	9,9	2,9	0,95		33,09
		3K	9,8	3,3	0,87		26,90

1. udarność względna:

PA6 -


POM -


5. Wnioski:

Część próbek wykonanych z PA6, które nie miały karbu nie pękło co może świadczyć o dobrej udarność PA6 (próbka, która pękła prawdopodobnie miała jakąś wadę). Jeśli chodzi o przełomy próbek, które pękły (zarówno dla PA6 i POM) miały one charakter kruchy. Pomiary wykazały (zgodnie z założeniem), że udarność próbek z karbem jest zdecydowanie mniejsza - zmniejsza się siła potrzebna do złamania takiej próbki.

2. PRÓBA STATYCZNEGO ROZCIĄGANIA

1. Cel ćwiczenia - celem ćwiczenia było oznaczenie podstawowych cech wytrzymałościowych polimer ow w próbie statycznego rozciągania wykonanego na maszynie wytrzymałościowej.

2. Nr normy: PN-EN ISO 527-1; 2012 (najnowsza norma)
   Definicje, określenia, wzory:
   

Wydłużenie bezwzględne
- różnica między końcową długością odcinka pomiarowego a jego długością początkową:


Wydłużenie względne
- stosunek wydłużenia bezwzględnego do początkowej długości odcinka pomiarowego:


Naprężenie
- stosunek siły odkształcającej F do powierzchni przekroju poprzecznego próbki
, zmierzonej przed przyłożeniem obciążenia:
.
Materiały kruche a materiały ciągliwe (niebieski - kruche, czerwony - ciągliwe)




W początkowej fazie rozciągania wykres każdego polimeru zachowuje zależność prawa Hooke'a, czyli jest prostoliniowy, a wydłużenie jest wprost proporcjonalne do odkształceń.

Rozpatrując wykres materiału ciągliwego wyraźnie zauważyć można granicę proporcjonalności
, umowną granicę plastyczności
odpowiadającej naprężeniom o wartości
, doraźną wytrzymałość na rozciąganie
odpowiadają naprężeniom o wartości
oraz naprężenia zrywające
(zauważalne też dla materiałów kruchych).

Umowna granica plastyczności
- naprężenia, które wywołują w próbce odkształcenia trwałe o wartości 0,2% początkowej długości odcinka pomiarowego.

Doraźna wytrzymałość na rozciąganie
- maksymalne naprężenia nominalne jakie tworzywo może osiągnąć w czasie krótkotrwałego rozciągania.

Naprężenia zrywające
- naprężenia powstałe w chwili zerwania próbki.

Wydłużenie względne
- maksymalne wydłużenie zaobserwowane podczas rozciągania próbki.

3. Zakres ćwiczenia:

Na zajęciach wykonaliśmy w sumie 8 prób rozciągania statycznego dla 2 różnych materiałów (PA6 i POM - z każdego po 4 próbki). Każda próbka wyglądała tak:





- długość pomiarowa próbki


- długość całkowita próbki


- szerokość łopatki próbki


- szerokość próbki na długości pomiarowej


- grubość próbki

4. Przebieg pomiaru:

Najpierw pomierzyliśmy wszystkie próbki i odpowiednio oznaczyliśmy (wyniki w tabeli poniżej). Następnie wykonaliśmy próbę statycznego rozciągania na maszynie wytrzymałościowej dostępnej w laboratorium. Ostatecznie uśredniliśmy i porównaliśmy otrzymane wyniki (dodatkowo wydruk z programu analizującego pracę maszyny - łącznie z wykresami rozciągania).

1. wyniki pomiarów:

Tworzywo	Próbka
PA6	1	9,9	4,0
		2	10,0	4,2
		3	9,9	4,0
		4	10,2	4,1
	POM	5	10,0	3,9
		6	10,0	3,9
		7	10,0	4,0
		8	10,0	4,2

2. wyniki badań:

Tw o r z y w o

Pr ó b k a

Wytrzymałość doraźna,

Odkształcenie,

Max. Obciążenie

Odksz.

Moduł sprężystości wzdł. (MPa)

Umowna granica plastycz.

Odkszt. Niszczące [%]

Odkszt. W chwili zerwania [mm]

Energia pęknięcia [J]

Naprężenia zrywające, pękniecie [MPa]

P A 6

1

<56,61

>17,86

>2,24

14,38

>1633,62

>24,59

>24,23

>19,51

>39,45

>53,98

2

<54,69

>20,04

>2,30

16,04

>1639,88

>21,30

>35,81

>28,67

>60,70

>51,15

3

<59,37

>18,58

>2,35

14,88

>1750,24

>21,79

>29,51

>23,63

>49,97

>51,49

4

<55,08

>19,32

>2,30

15,47

>1694,31

>18,90

>52,16

>41,76

>86,40

>44,19

Śr

<56,44

>18,95

>2,30

15,19

>1679,51

>21,65

>35,43

>18,39

>59,13

>50,20

P O M

5

<61,29

>10,51

>2,39

8,42

>1826,99

>17,45

>16,85

>13,51

>27,01

>60,11

6

<54,27

>5,99

>2,12

4,80

>1632,09

>16,66

>5,99

>4,80

>5,88

>54,27

7

<59,37

>10,74

>2,37

8,60

>1631,10

>21,09

>14,54

>11,64

>22,74

>58,51

8

<44,63

>5,22

>1,87

4,18

>1550,24

>18,19

>5,22

>4,18

>3,77

>44,63

Śr

<54,89

>8,12

>2,19

6,50

>1660,11

>18,35

>10,65

>8,53

>14,85

>54,38

5. Wnioski:

Jeśli chodzi o próbki z PA6 to wyraźnie widać (zarówno obserwując szyjkę próbki, jak i patrząc na wykresy rozciągania), że jest to materiał ciągliwy. Natomiast POM jest materiałem kruchym. Wystarczy spojrzeć na różnicę odkształcenia w chwili zerwania - dla PA6 18,39 mm, dla POM 8,53 mm. Nie wszystkie próbki pękały dokładnie po środku, ale praktycznie w każdej w miejscu pęknięcia zauważyć można było wady materiałowe w postaci pęcherzy gazowych. Analizując wykresy zauważyć można, że nie ma 2 próbek, które miały by identyczne odkształcenie (niby ten sam materiał, a każda odkształcała się inaczej). Próbki 6 i 8 z POM-u pękły przy samej łopatce, co miało wpływ na wyniki pomiarów: widać to patrząc na odkształcenie w chwili zerwania - odpowiednio 4,80 mm oraz 4,18 mm, gdy dla pozostałych próbek z POM-u wyniki to: 13,51 mm i 11,64 mm (wartości te w jakiś sposób obniżają wiarygodność pomiarów dla tego materiału).

---