ANYAGVIZSGÁLAT I. évfolyam

Átírás

1 ME ANYAGVIZSGÁLAT GÉIK I. évfolyam BSc 1. előad adás 2010/2011. tanév, 2. félévf A) BEVEZETŐ ISMERETEK Előad adó: : Dr. Lukács János J egyetemi tanár Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék

2 A tantárgyr rgyról l I. Oktatási cél: c : a gépészmg szmérnöki gyakorlatban alkalmazott fontosabb mechanikai és s hiba- feltáró vizsgálatok alapjainak és s alkalmazási lehetőségeinek elsajátítása Oktatási formák: előad adás: elméleti leti ismeretek átadása, alkalmazási ismeretek közlk zlése gyakorlat: gyakorlati ismeretek átadása, bemutatók,, vizsgálatok elvégz gzése és s kiért rtékelése Tankönyv, nyv, oktatási segédlet dlet: tankönyv: nyv: Gál, G I.; Kocsisné,, B. M.; Lenkeyné,, B. Gy.; Lukács, J.; Marosné,, B. M.; Nagy, Gy.; Tisza, M.: Anyagvizsgálat. Szerk.: Tisza, M. Miskolci Egyetemi Kiadó,, ISBN előad adás s vázlat: v Internet

3 Az előad adási anyag elérhet rhetősége az Interneten edu.uni-miskolc.hu/

4 A tantárgyr rgyról l II. témakörök Az anyagvizsgálat feladatai, az anyagvizsgáló eljárá- sok csoportosítása sa A szakítóvizsg vizsgálat és s alkalmazásai A nyomóvizsg vizsgálat és s alkalmazásai A keménys nységmérések és s alkalmazásaik Ismétl tlődő igénybev nybevételek, fárasztf rasztóvizsgálatok, biztonsági diagramok Az állapottényezők, ridegség és s szívóss sság A kúszk szásvizsgálat Az ütővizsgálat és s alkalmazásai A hajlítóvizsg vizsgálat és s alkalmazásai Vizuális vizsgálatok Ultrahangvizsgálatok latok Radiográfiai vizsgálatok Mérések és s mérőszm számok: matematikai-statisztika az anyagvizsgálatban

5 A tantárgyr rgyról l III. két t metodikai megfontolás Általános törekvt rekvés s a különbk nböző anyagvizsgáló eljárások sokoldalú felhasználhat lhatóságának megteremtése ennek megvalósul sulását t az eljárások alkalmazásain ain keresztül l mutatjuk be Az anyagvizsg vizsgálatok eredményeit különféle szakemberek (tervező,, gyárt rtástechnológus, üzemeltető) ) használj lják ezt a vonatkozó mérőszámok segíts tségével szemléltetj ltetjük

6 A tantárgyr rgyról l IV. a hallgatóság Szak, képzk pzés Előad adás Gyakorlat Zárthelyi Vizsga Gépész BSc 00 kurzus ( ) nincs Gépész BSc korábbr bbról l nincs aláí áírás 00 kurzus Gépész BSc korábbr bbról l van aláí áírás CG kurzus Ipari termék- és s formatervező BSc 00 kurzus kötelező; ; ( )( ) ajánlott ( ) nincs ( ) ( ) nincs ( ) van

7 A tantárgyr rgyról l V. követelmények Az aláí áírás s megszerzésének feltételei telei: a kötelezk telezően en előírt gyakorlatok (5 gyakorlat!) teljesítése se (mindkét t szak) a két k t zárthelyi z dolgozat pontszámainak és s az előad adások,, valamint a nem kötelező 4. gyakorlat látogatásáért kapott többlet t pontoknak (ellenőrz rzési alkalmanként nt pont) az összege haladja meg az össz pontszám m 40 %-át% t (Ipari termék- és s formatervező Szak) A gyakorlati jegy megszerzésének feltételei telei (Gépészm szmérnöki Szak): a két k t zárthelyi z dolgozat pontszámainak és s az előad adások látogatl togatásáért,, valamint a nem kötelezk telező 4. gyakorlat kapott többlet t pontoknak (ellenőrz rzési alkalmanként nt 2-22 pont) az összege haladja meg az össz pontszám m 40 %-át% Nem pótolhatp tolható az aláí áírás s (mindkét t szak): : ha a kötelezk telezően en előírt gyakorlatok bármelyikb rmelyikének teljesítése se elmarad Pótlási lehetőségek (mindkét t szak): a kötelezk telezően en előírt gyakorlatok külön k n időpontban pótzárthelyi dolgozat a félév f v teljes anyagából A gyakorlati jegy kiszámítása sa (Gépészm szmérnöki Szak): két t zárthelyi z dolgozat összegzett pontszáma és s az előad adások,, valamint a nem kötelező 4. gyakorlat látogatásáért kapott többlet t pontok alapján, 81 pont ( ( 40 %) elégs gséges ges (2), 161 pont ( ( 80 %) jeles (5), közötte k a skála lineáris pótzárthelyi dolgozat pontszáma alapján, 41 pont ( ( 40 %) elégs gséges ges (2), 81 pont ( ( 80 %) jeles (5), közötte k a skála lineáris Vizsga (Ipari termék- és s formatervező Szak): írásbeli és s szóbeli vizsga, osztályzat

8 A tantárgyr rgyról l VI. kötelezően en előírt gyakorlatok 2. Anyagvizsgáló berendezések bemutatása; szakító- és nyomóvizsg vizsgálati próbatestek; szakítóvizsg vizsgálatok elvégz gzése; vizsgálatok kiért rtékelése. (Pótl( tlás: március m 4., péntek p ) 3. Keménys nységmérő eljárások, illetve berendezések bemutatása; vizsgálatok elvégz gzése; vizsgálati eredmények kiért rtékelése. (Pótlás: március m 18., péntek p ) 5. A szakítóvizsg vizsgálat alkalmazása: fajlagos törési t munka meghatároz rozása. Az ütővizsgálat berendezéseinek bemutatása; ütővizsgálat elvégz gzése fémes f anyagokon, környezeti k és s negatív hőmérsékleteken. (Pótl( tlás: április 15., péntek p ) 6. Ultrahangos vizsgáló berendezések bemutatása; ultrahangos vizsgálatok alkalmazása: termékek vizsgálata (lemez, csővezet vezeték, vasúti sín), s hegesztett kötések k vizsgálata. (Pótl( tlás: április 29., péntek ) 7. A vizuális vizsgálatok alkalmazásai: hegesztett kötések k vizsgá- lata,, csővezet vezetékek és s nyomástart startó edények vizsgálata; festék- diffúzi ziós s vizsgálat alkalmazása: hegesztett kötés k s vizsgálata; a radiográfiai vizsgálatok berendezése és s a vizsgálat alkalmazása: hegesztett kötések k vizsgálata. (Pótl( tlás: május m 13., péntek p )

9 A tantárgyr rgyról l VII. kötelezően en nem előírt gyakorlat 4. Anyagvizsgáló berendezések bemutatása; nagyciklusú fárasz- tóvizsgálatok értékelése; biztonsági diagramok alkalmazása. Gyakorlat normál l időpontban: 1BG2, 1BG7, 1BG8, 1BG9 és s 1BGA Gyakorlat külön k n időpontban: 1BG5, 1BG6 és s 1BF Külön n időpont: március m 25., péntek p

10 Informáci ciók k a fólif liák k olvasásához A tananyag tagolása a (fejezetek, részek r számoz mozása, címek, alcímek) az előad adásokon és s a fólif liákon azonos Az alkalmazott színek segíts tséget kívánnak k nyújtani a tananyag megért rtéséhez azzal, hogy felhívj vják k a figyelmet egy-egy részletkr szletkérdésre (a a zárójelben z sárga s színnel írott rész r példp ldát t jelent) (a a zárójelben z zöld z színnel írott rész r korábban alkalmazott és/vagy rokon értelmű,, illetve idegen nyelvű jelölést, kifejezést,, tovább bbá rövidítést jelent) a piros színnel írott és/vagy bekarikázott rész r figyelem- felhívást jelent, amelyhez az előad adáson általában szóbeli magyarázat is kapcsolódik a fehér r hátterh tterű dia tájékoztatt koztató,, magyarázó,, szemléltet ltető jellegű Az előad adási anyag végén v n megtalálhat lhatók azok a források sok,, amelyek az anyag összeállításánál felhasználásra kerültek a felkész szüléshez shez ajánlott tankönyv nyv vonatkozó részeinek oldal- számai, a tananyag tagolásához rendelve

11 A tantárgyr rgyról l II. témakörök Az anyagvizsgálat feladatai, az anyagvizsgáló eljárá- sok csoportosítása sa A szakítóvizsg vizsgálat és s alkalmazásai A nyomóvizsg vizsgálat és s alkalmazásai A keménys nységmérések és s alkalmazásaik Ismétl tlődő igénybev nybevételek, fárasztf rasztóvizsgálatok, biztonsági diagramok Az állapottényezők, ridegség és s szívóss sság A kúszk szásvizsgálat Az ütővizsgálat és s alkalmazásai A hajlítóvizsg vizsgálat és s alkalmazásai Vizuális vizsgálatok Ultrahangvizsgálatok latok Radiográfiai vizsgálatok Mérések és s mérőszm számok: matematikai-statisztika az anyagvizsgálatban

12 A) 1. Az anyagvizsgálat szerepe, célja, c feladatai gépekkel, szerkezetekkel, berendezésekkel szemben támasztott követelmk vetelmények különböző szakemberek igényei konstrukciós/technol s/technológiai tervező ( mérőszámok) anyagtervező ( tulajdonságok mérőszámok) gyárt rtó/kivitelező ( technológiai próba és/vagy hibafeltáró vizsgálat lat) üzemeltető ( roncsolásos sos és/vagy roncsolásmentes smentes vizsgálatok latok) célok és s feladatok anyagdiagnosztika tulajdonság g meghatároz rozás tulajdonság g ellenőrz rzés alkalmasság-vizsg vizsgálat káreset elemzés megbízhat zhatóság- és s kockázatelemz zatelemzés

13 A) 1. Az anyagvizsgálat szerepe, célja, c feladatai káreset elemzés (Boeing 737, április 28.) kb. 8 m

14 A) 1. Az anyagvizsgálat szerepe, célja, c feladatai káreset elemzés

15 A) 2. A szerkezeti anyagok csoportosítása sa szerves anyag természetes polimer (fa( fa) mesterséges polimer vagy műanyagm hőre lágyull gyuló polimer (PE,( PVC) hőre keményed nyedő polimer (epoxi( epoxi) műkaucsuk (PUR( PUR) szervetlen anyag fémes anyag színf nfém m (alum( alumínium) ötvözet (ac( acél) fémüveg (Fe( 80 B 20 ) kerámia (grafit,( Si 3 N 4, cement) kompozitok fém m mátrixm trixú kompozit (MMC( = Metal Matrix Composite) polimer mátrixm trixú kompozit (PMC( = Polymer Matrix Composite) kerámia mátrixm trixú kompozit (CMC( = Ceramic Matrix Composite)

16 Az anyagfejlesztés s hajtóer erői

17 A) 3. Igénybev nybevételek és s károsodk rosodásoksok az igénybev nybevételek csoportosítása sa a ható hely alapján térfogatra ható felületre letre ható az igénybev nybevételi típusok alapján mechanikai (M)( termikus (T)( környezeti (K)( speciális (S)( követelmény!

18 A) 3. Igénybev nybevételek és s károsodk rosodásoksok károsodásoksok alakváltoz ltozás: : külsk lső igénybev nybevétel hatására bekö- vetkező méretváltozás törés: : a szerkezeti anyag szétv tválása repedések makroszkópikus tartományban való terjedése következtében korrózi zió: : az anyag és s környezete k között k fellépő reakció,, amely a szerkezeti anyag mérhetm rhető elvál- tozását okozza kopás: : a szilárd test felület letén n végbemenv gbemenő, mecha- nikai okok által előid idézett anyagveszteség leromlás: anyagszerkezettani változás(ok) s(ok)ra visz- szavezethető tulajdonságroml gromlás

19 Károsodásoksok

20 A) 3. Igénybev nybevételek és s károsodk rosodásoksok az igénybev nybevétel és s a károsodk rosodás s kapcsolata mechanikai (M)( alakváltoz ltozás rugalmas (szak( szakító-, nyomó-, hajlítóvizsg vizsgálat) maradó (szakító-, nyomó-, hajlítóvizsg vizsgálat) törés kvázistatikus igénybev nybevétel (szak( szakító-, nyomó-, hajlítóvizsg vizsgálat, technológiai hajlító próba ba) ismétl tlődő igénybev nybevétel (kisciklus( kisciklusú fárasztás, nagyciklusú fárasztás,, fáradf radásos repedésterjed sterjedés) dinamikus igénybev nybevétel (ütővizsg( vizsgálat) kopás súrlódásos kopás kontakt fáradf radás

21 A) 3. Igénybev nybevételek és s károsodk rosodásoksok az igénybev nybevétel és s a károsodk rosodás s kapcsolata mechanikai + termikus (M+T( M+T) alakváltoz ltozás rugalmas (meleg( szakítóvizsg vizsgálat, kúszásvizsgálat) maradó (meleg szakítóvizsg vizsgálat, kúszásvizsgálat) törés kvázistatikus igénybev nybevétel (meleg( szakítóvizsg vizsgálat, kúszásvizsgálat) ismétl tlődő igénybev nybevétel ( ) dinamikus (ütővizsg( vizsgálat) kopás

22 A) 4. MéretezM retezés, ellenőrz rzés s szilárds rdsági jellemzőkre anyagfolytonossági gi hiányok nem megengedettek 1) feszülts ltségi elemzés s = ébredő feszülts ltségek meghatároz rozása ( ( i, i ) 2) redukált feszülts ltségek számítása sa ( ( red i ) 3) karakterisztikus anyagjellemző(k) és/vagy anyagi mérőszm szám(ok) kiválaszt lasztása sa (R( i ) 4) biztonsági tényezt nyező(k) megválaszt lasztása sa (n i ) 5) megengedhető feszülts ltség( g(ek) ) számítása sa ( ( meg i 6) a redukált feszülts ltség g ( ( red i ) összehasonlítása sa a megengedhető feszülts ltséggel ( ( meg i ) meg i )

23 A) 4. MéretezM retezés, ellenőrz rzés s szilárds rdsági jellemzőkre mitől l függ f a biztonsági tényezt nyező értéke? méretezési eljárás egységes ges biztonsági tényezt nyezős s eljárás osztott biztonsági tényezt nyezős s eljárás a méretezm retezési módszer m megbízhat zhatósága az anyagjellemző vagy anyagi mérőszm szám megbízhat zhatósága a szerkezeti elem fontossága

24 Gépészeti szerkezetek biztonsági tényezt nyezői Alkalmazási terület általános gépszerkezetek kvázistatikus törés (húzás, hajlítás) A biztonsági tényezt nyező értéke A tönkremenetel t (károsod rosodás) s) oka fáradás alakváltoz ltozás stabilitás vesztés (kihajlás, horpadás) drótk tkötelektelek dugattyúrudak fogaskerekek acél l nyomástart startó edények, csővezet vezetékek acélöntv ntvényeknyek acélszerkezetek

25 Biztonsági tényezt nyezők és s azzal rokon mennyiségek különbk nböző előírásokban (egyenes( cső szilárds rdsági méretezm retezése belső túlnyomásra) Előírás MSZ 2970/1 MSZ 2970/4 MSZ 13822/1 NEN 3650 ASME B31.8 EN 1594 Alkalmazás Összefüggés Érték folyáshat shatárhoz n T /v e szakítószil szilárdsághoz n B /v e stabilitási si számításokhoz sokhoz n U folyáshat shatárhoz n T /v szakítószil szilárdsághoz n B /v stabilitási si számításokhoz sokhoz n U mechanikai sérülések s sek elkerülésére re F egyszerűsített feszülts ltségelemzéshez f rugalmas és s képlk plékeny elméletre letre alapozott elemzésekhez méretezéshez f /(F*E) általános estre 1/f különleges esetekre n n = biztonsági tényezt nyező v, E = hegesztett kötés k s szilárds rdsági vagy kötési k tényezt nyezője F = falvastagság g vagy tervezési tényezt nyező f = tervezési faktor f 0 = hasznosítási si tényezt nyező

26 A) 5. (Gyárt rtás)technológiák anyag technológia konstrukció egysége ge a technológi giák k csoportosítása sa gyárt rtási folyamat szemléletben letben (fémek( és ötvözeteik) alapanyaggyárt rtás s (koh( kohászat) előgy gyártmányok,, félgyf lgyártmányok alakadása (öntés, képlékenyalakítás,, porkohászat szat) gyártm rtmány elemek alakadása, tulajdonságainak beáll llítása (képl( plékenyalakítás,, forgácsol csolás, s, hőkezelés,, felületkezel letkezelés) gyártm rtmányok létrehozl trehozása (hegeszt( hegesztés,, forrasztás, s, ragasztás, s, szerelés)

27 A) 6. Az anyagvizsgáló eljárások csoportosítása sa a cél c és s a feladat szerint átfogó koncepció szerint a minta vizsgálat közbeni k károsodk rosodása sa alapján a vizsgálat célja c alapján a vizsgálati egyed méretei m alapján a vizsgálati hőmérsh rséklet szerint a vizsgálati közeg k alapján az igénybev nybevétel módja m szerint az igénybev nybevétel sebessége alapján

28 A) 6.1. Az anyagvizsgáló eljárások csoportosítása sa a minta vizsgálat közbeni k károsodk rosodásasa alapján roncsolásos sos vizsgálatok roncsolásmentes smentes vizsgálatok

29 A) 6.1. Az anyagvizsgáló eljárások csoportosítása sa a minta vizsgálat közbeni k károsodk rosodásasa alapján néhány ny sajátoss tosság az elhatárol rolás általában egyértelm rtelmű on-line vizsgálatok korábban: leáll llás és s roncsolásos sos vizsgálat napjainkban: roncsolásmentes smentes vizsgálat üzemeltetés közben

30 A) 6.2. Az anyagvizsgáló eljárások csoportosítása sa a vizsgálat céljac alapján felhasználói i tulajdonságok meghatároz rozása méretezési alapadat vagy képletbe k helyettesíthet thető mérőszám szolgáltat ltatása (szak( szakítóvizsgálat felső folyáshat shatár, R eh ) a méretezm retezésnél l közvetlenk zvetlenül l nem használhat lható anyagi mérő-m szám m szolgáltat ltatása (ütővizsg( vizsgálat ütőmunka, KV) a megmunkálhat lhatóságot és/vagy feldolgozhatóságot got megítélő vizsgálatok, illetve próbák k (hegesztett( kötések k hajlítóvizsg vizsgá- lata törési szög, α) minősítő, összehasonlító vizsgálatok (kem( keménységmérés Rockwell-kem keménység, HRc) hibakereső anyagvizsgálatok okkereső anyagvizsgálatok

31 Források jegyzéke I. 13. dia: dia: dia: A megjelenítés sorrendjében Full-scale Fatigue Testing of Components and Structures. Ed.: MARSH, K. J. Butterworths, London Boston Singapore Sydney Toronto Wellington, Figure 6.3 p dia: A megjelenítés sorrendjében Moga, P. et al.: Az acélhidak elavulás-felmérésének gyakorlati kérdései. Műszaki Szemle, 19. p ábra, p. 26. Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék Randall, R. B.: Detection and diagnosis of incipient bearing failure in helicopter gearboxes. Engineering Failure Analysis 11 (2004) Fig. 9., p Moga, P. et al.: Az acélhidak elavulás-felmérésének gyakorlati kérdései. Műszaki Szemle, 19. p ábra, p. 26. Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék 24. dia: HÜTTE: A mérnöki tudományok kézikönyve. Springer Verlag, Budapest Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona, D9-8. táblázat. p. D 56.

32 Források jegyzéke II. 25. dia: A táblázatban való előfordulás sorrendjében MSZ 2970/1-84: Acél csővezetékek szilárdsági számítása. Általános előírások. MSZ 2970/4-86: Acél csővezetékek szilárdsági számítása. Egyenes csövek és csőidomok méretezése külső túlnyomásra. MSZ 13822/1-80: Nyomástartó edények szilárdsági számítása. Általános előírások. NEN 3650: Requirements for steel pipeline transportation systems. ASME B31.8: Gas transmission and distribution piping systems. MSZ EN : Gázellátó rendszerek. 16 bar-nál nagyobb maximális üzemi nyomású szállítóvezetékek. Műszaki követelmények. 28. dia: A megjelenítés sorrendjében Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék

33 A felkész szüléshez shez ajánlott tankönyv nyv és s a vonatkozó oldalszámok Gál, I.; Kocsisné,, B. M.; Lenkeyné,, B. Gy.; Lukács, J.; Marosné,, B. M.; Nagy, Gy.; Tisza, M.: Anyagvizsgálat. Szerk.: Tisza, M. Miskolci Egyetemi Kiadó,, A) 1. p A) 6. p

34 ME ANYAGVIZSGÁLAT GÉIK I. évfolyam BSc 1. előad adás 2010/2011. tanév, 2. félévf A) BEVEZETŐ ISMERETEK Köszönöm m a figyelmet!