Anyagi tulajdonságok. Anyagismeret a gyakorlatban. Dr. Orbulov Imre Norbert Anyagtudomány és Technológia Tanszék

Hasonló dokumentumok
Mechanikai tulajdonságok és vizsgálatuk

Mechanikai tulajdonságok és vizsgálatuk 1-2

A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika

BME ANYAGTUDOMÁNY ÉS. Mechanikai anyagvizsgálat. Szakítóvizsgálat. A legelterjedtebb roncsolásos vizsgálat

Anyagvizsgálatok. Mechanikai vizsgálatok

Fémtechnológiák Fémek képlékeny alakítása 1. Mechanikai alapfogalmak, anyagszerkezeti változások

Kúszás, szuperképlékenység

Kúszás, szuperképlékenység

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

ANYAGISMERET A GYAKORLATBAN. KATONA BÁLINT ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

Anyagismeret a gyakorlatban (BMEGEPTAGA0) KEMÉNYSÉGMÉRÉS

Az eloadás során megismerjük: Az eloadás fo pontjai. Szerkezet, folyamat és tulajdonságok

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

5. Az acélszerkezetek méretezésének különleges kérdései: rideg törés, fáradás. BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

2. Tantermi Gyakorlat A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata Nyomóvizsgálat, hajlítóvizsgálat, keménységmérés

Építőanyagok I - Laborgyakorlat. Fémek

Anyagismeret I. Nyomó, hajlító vizsgálat Keménységmérés. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2007/08. Károsodás. Témakörök

A töréssel szembeni ellenállás vizsgálata

Anyagszerkezet és vizsgálat

Hőkezelő- és mechanikai anyagvizsgáló laboratórium (M39)

Anyagismeret I. A töréssel szembeni ellenállás vizsgálata. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

tervezési szempontok (igénybevétel, feszültségeloszlás,

1 Mechanikai anyagvizsgálatok.

Kisciklusú fárasztóvizsgálatok eredményei és energetikai értékelése

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

Műszerezett keménységmérés alkalmazhatósága a gyakorlatban

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16. Törés. Dr. Krállics György

Az Anyagvizsgálat című tantárgy követelményei

5. Az acélszerkezetek méretezésének különleges kérdései: rideg törés, fáradás.

Polimerek vizsgálatai

ANYAGSZERKEZETTAN ÉS ANYAGVIZSGÁLAT SZAKÍTÓVIZSGÁLAT

Anyagismeret a gyakorlatban (BMEGEPTAGA0) SZAKÍTÓVIZSGÁLAT

Törés. Az előadás során megismerjük. Bevezetés

WESSLING Közhasznú Nonprofit Kft. Qualco MAE jártassági vizsgálatok

Polimerek vizsgálatai 1.

Mechanikai tulajdonságok Statikus igénybevétel. Nyomó igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása

Hidak Darupályatartók Tornyok, kémények (szélhatás) Tengeri építmények (hullámzás)

Ütőmunka meghatározása acél próbatesten, Charpy-kalapáccsal, amely ingás ütő-hajlítómű (Charpyinga) Dr. Kausay Tibor

Nagyszilárdságú lemezanyagok alakíthatósági vizsgálatai

Atomerőművi anyagvizsgálatok. 2. előadás: Roncsolásos anyagvizsgálati eljárások elvének ismertetése I. rész (a jegyzet 4.

Anyagismeret és anyagvizsgálat. Kovács Attila

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2018 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

A töréssel szembeni ellenállás vizsgálata

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

12. Polimerek anyagvizsgálata 2. Anyagvizsgálat NGB_AJ029_1

ANYAGSZERKEZETTAN ÉS ANYAGVIZSGÁLAT

Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás

Elsőként ellenőrizzük, hogy a 2,5mm átmérőjű golyóval vizsgálható-e az adott vastagságú próbadarab.

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Szilárd testek rugalmassága

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2018 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Forgácsnélküli alakítás NGB_AJ010_1. Beugró ábrajegyzék

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai. Kalmár Emília ÓE Kandó MTI

A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai

Mechanikai tulajdonságok Statikus igénybevétel. Nyomó igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása

Diffúzió 2003 március 28

Szilárdsági számítások. Kazánok és Tüzelőberendezések

Szilárdságnövelés. Az előkészítő témakörei

A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai

Anyagvizsgálat I. 1. oldal

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (3) a NAH /2014 nyilvántartási számú 2 akkreditált státuszhoz

MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (3) a NAH /2014 nyilvántartási számú 2 akkreditált státuszhoz

GEOTECHNIKA I. LGB-SE TALAJOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI

Nemzeti Akkreditáló Testület. MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Tömeg (2) kg/darab NYLATRON MC 901 NYLATRON GSM NYLATRON NSM Átmérő tűrései (1) mm. Átmérő mm.

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

1. Feladat. a) Mekkora radiális, tangenciális és axiális feszültségek ébrednek a csőfalban, ha a csővég zárt?

ahol m-schmid vagy geometriai tényező. A terhelőerő növekedésével a csúszó síkban fellép az un. kritikus csúsztató feszültség τ

Hegeszthetőség és hegesztett kötések vizsgálata

Reális kristályok, kristályhibák

Anyagvizsgálati módszerek

Reológia Mérési technikák

1. Ütvehajlító vizsgálat

Szilárd anyagok mechanikája. Karádi Kristóf Fogorvosi biofizika Biofizikai Intézet, PTE ÁOK

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások

Előadó: Dr. Bukovics Ádám 11. ELŐADÁS

KÉPLÉKENY HIDEGALAKÍTÁS

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT (MSc.)

NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT

Anyagok az energetikában

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VEGYIPAR ISMERETEK EMELT SZINTŰ GYAKORLATI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

merevség engedékeny merev rugalmasság rugalmatlan rugalmas képlékenység nem képlékeny képlékeny alakíthatóság nem alakítható, törékeny alakítható

r0 = 1,53 anizotrópia a heng.irányban

Nemzeti Akkreditáló Testület. MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAT /2012 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Atomerőművi anyagvizsgálatok (Erőművi berendezések élettartam számításának alapjai)

4. POLIMEREK SZAKÍTÓ VIZSGÁLATA

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT

Átírás:

Anyagi tulajdonságok Anyagismeret a gyakorlatban Dr. Orbulov Imre Norbert Anyagtudomány és Technológia Tanszék

Az előadás fő pontjai A tulajdonságok csoportosítása Szerkezetérzékeny és érzéketlen tulajdonságok Mechanikai tulajdonságok Anyagvizsgálat Mikroszerkezeti vizsgálatok Szakítóvizsgálat Keménységmérés Ütővizsgálat Technológiai próbák

Anyagi tulajdonság csoportok Mechanikai terhelés és alakváltozás hatása, szakítószilárdság Elektromos elektromos tér hatása, vezetőképesség Hőfizikai hőmérsékletmező hatása, fajhő Mágneses mágneses tér hatása, mágneses viselkedés Optikai elektromágneses tér hatása, törésmutató Károsodási kémiai reaktivitás hatása, korrózióállóság

Szerkezetérzékenység Szerkezet = mikroszerkezet, szövetelem Szerkezetérzéketlen Fajhő Curie-hőmérséklet Sűrűség stb. Szerkezetérzékeny Mechanikai tulajdonságok Vezetőképesség Koercitív tér stb.

Szerkezet tulajdonság Például: lehűtési sebesség ( mikroszerkezet ) keménység összefüggése HB 600 500 (a) (b) (c) (d) 400 300 200 100 4 mm 30 mm 30 mm 30 mm Lehűlési sebesség (ºC/s) 0.01 0.1 1 10 100 1000

Rugalmas alakváltozás Kezdeti 1. Initial állapot Terhelve 2. Small load 3. Unload Leterhelve ΔL kötések megnyúlása visszatérés az eredeti állapotba Rugalmas = reverzibilis F F Lineárisan rugalmas Rugalmas alakváltozásnál a térfogat nem állandó. L Nemlineárisan rugalmas

Lineáris rugalmas tulajdonságok Rugalmassági modulusz: E (Young-modulusz) Hooke- törvény: E Poisson-tényező, n: r fémek: ν ~ 0,33 kerámiák : ν ~ 0,25 polimerek : ν ~ 0,40 σ ε r 1 E Lineárisan rugalmas -ν 1 ε ε F F Egytengelyű igénybevétel Egységek: E: (GPa) vagy (MPa) r - radiális alakváltozás E kerámia > E fém >> E polimer

Csúsztató rugalmassági modulusz, G Hooke- törvény: G Térfogati rugalmassági modulusz, K p = - K ΔV Vo K E 3(1 2 ) G t 1 G E 2(1 ) p -K 1 g ΔV Vo Hidrosztatikus nyomás alkalmazása kezdeti térfogat : V o térfogat változás: dv p M M p p csavaróvizsgálat p

Képlékeny alakváltozás Kezdeti állapot Terhelve Leterhelve kötések megnyúlása, síkok elcsúszása a síkok elcsúszva maradnak L rugalmas+képlékeny L képlékeny F F Képlékeny = maradó Képlékeny alakváltozásnál a térfogat állandó. Lineárisan rugalmas L képlékeny ΔL rugalmas ΔL

Húzó- és nyomó igénybevétel Alakváltozás l l0 l Feszültség F S S S 0 S 0 Δl/2 Δl/2 l 0 l l 0 l F F S F S 0 Rugalmas állapotban = E F Húzás Δl/2 F Nyomás Δl/2 (Hooke-törvény)

Nyíró igénybevétel S 0 F r M F Egyszerű nyírás F S F S 0 Rugalmas állapotban Csavarás M I p G r

ANYAGVIZSGÁLATOK

Szakítóvizsgálat Leonardo Da Vinci (~1492) Acél huzalok vizsgálata Statisztikus mechanika Szabványosított MSz EN ISO 6892 Próbatest Erő- és nyúlásmérés Erőmérőcella Finomnyúlásmérő

Szakítóvizsgálat I. rugalmas alakváltozás Hooke σ = Eε II. egyenletes képlékeny alakváltozás F, N F m Holomon σ = Ke n K anyagjellemző (σ(0,01)) F eh F u n keményedési kitevő (n = ϕ m ) F el III. Kontrakció, befűződés F eh F el Egy pontba koncentrált alakváltozás I. II. III. L, mm

Jellegzetes szakítódiagramok

Szabványos mérőszámok F eh F el Feszültség Felső folyáshatár (MPa) R eh = F eh S 0 Alsó folyáshatár (MPa) R el = F el S 0 Egyezményes folyáshatár (MPa) R p0,2 = F p0,2 S 0 Szakítószilárdság (MPa) Alakváltozás Szakadási nyúlás (%) A = L L 0 L 0 100 A 5 L 0 =5d 0 A 11,3 L 0 =10d 0 A 80 L 0 =80 mm Kontrakció (%) Z = S 0 S S 0 100 R m = F m S 0

F Egyezményes folyáshatárok F l 1 l Terhelt állapotban mért (adott nem arányos nyúlásnál) R p0,2 = F p0,2 S 0 Névleges (adott teljes nyúlásnál) F l 2 l R t0,5 = F t0,5 S 0 Terheletlen állapotban mért (adott maradó nyúlásnál) l 3 l R r0,2 = F r0,2 S 0

Mechanikai mennyiségek Mérnöki rendszer Kezdeti méretekre vonatkoztat Feszültség (MPa) σ M = F S 0 Alakváltozás (-, vagy %) ε = L L 0 L 0 = S 0 S 1 Valódi rendszer Aktuális méretekre vonatkoztat Feszültség (MPa) σ V = F S Alakváltozás (-, vagy %) φ = ln L L 0 = ln S 0 S

Feszültség alakváltozás görbe M M F S S0 1 ln 1 - u - Feszültség e m W m-u - u W e W e-m alakváltozás

Fajlagos törési munka W C = φ u σdφ R m + σv u φ 2 u (Jcm 3 ) 0

Mérnöki feszültség Képlékeny / rideg viselkedés rideg képlékeny Mérnöki alakváltozás Ha a maradó alakváltozás közel nulla, akkor rideg, Ha a maradó alakváltozás jelentős, akkor képlékeny ÁLLAPOTTÉNYEZŐK

Mérnöki feszültség Szívósság Az anyag törésig tartó energiaelnyelő képessége. kerámia: kis szívósság (nagy szilárdság, rideg viselkedés) fém: nagy szívósság (közepes szilárdság, képlékeny viselkedés) polimer: kis szívósság (kis szilárdság, képlékeny viselkedés) Mérnöki alakváltozás

Különböző anyagok mechanikai tulajdonságai 20 o C-on Anyag E (Gpa) R p0,2 (Mpa) R m (Mpa) A 5 (%) Acél 190-210 200-1700 400-1800 65-2 Alumínium-ötv. 69-79 35-550 90-60 45-4 Réz és ötv. 105-150 75-1100 140-1300 65-3 Titán és ötv. 80-130 340-1400 410-1450 25-7 Kerámiák 70-1000 - 140-2600 0 Gyémánt 820-1050 - - - Polimerek 1,4-3,4-7-80 1000-5 Karbonszál 275-415 - 2000-3000 0 Kevlárszál 62-120 - 2800 0

Charpy-féle ütővizsgálat 1902, Budapest Szabványosított MSz EN ISO 148 ISO-V, ISO-D Ütőmunka, KV (J) TTKV

Ütőmunka hőmérséklet diagram Jellegzetes töretfelület Görbeillesztés TTKV meghatározási módok KV T = A + Btgh T T 0 C

Lineáris expanzió a törött próbatest méretváltozása az átmeneti hőmérséklet kijelölése adott expanziós értékhez, pl. exp = 0,9 mm -hez

Erő Nyomóvizsgálat h növekvő súrlódás F e súrlódás nélkül h 0 h elmozdulás d 0 h0 1,5 d 0 2

Ideális súrlódási viszonyok Alakváltozások h h0, ln h 0 h h 0 v zöm h nagyviszkozitású kenőanyag Nyomó folyáshatár: Feszültségek F 4F F 4F, S d S d R e F S e 0 M 2 2 0 0

Hordósodás jelensége R g d 0 d min h h 0 zz 1 ln d rr max zz R d g max R g 2 max d 4 r 2 d max d0 dmax z 2ln, r ln, d d max 0 z

Csavarónyomaték Csavaró vizsgálat A l d M max M B Z,z t dt 0 t 0 1 3 r l d dt dt 1 3 r l R, r z 3 M e Csavaró folyáshatár R e 2 3M r e 3 max Θ e Elcsavarodás szöge

Hajlító vizsgálat F L/2 L/2 x 3 x 2 x 2 d max x 1 M x 3 M a b L/2 F L/2 x 1 L 1 M L 1 F M e F 3 pontos hajlítás 4 pontos hajlítás 2 2 FL L M e FL1 3L 4L E E 4 f 12I A Re rmax max I 48Ifmax FL M e FL1 const max Re b 2K 2I K f max 2 1

Keménységmérés A statikus keménység fogalma A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben A keménység kapcsolata más tulajdonságokkal A keménységi adatokból becsülhetők a szilárdsági és technológiai tulajdonságok A keménységmérés kivitelezése Alakváltozás létrehozásával, vagy fizikai hatások alkalmazásával (dinamikus keménységmérés)

Brinell-keménységmérés (MSZENISO6506) HBW 0.102F 0.102F 0.204F A D h D D D d 2 2 keményfémgolyó F terhelőerő A 2 lenyomat felület mm D golyóátmérő d lenyomat átmérő h lenyomat mélység N mm mm mm Átlagos keménység értéket ad (inhomogén anyag vizsgálatánál előnyös). Következtetni lehet az anyag szilárdságára. Öntöttvasak, színes- és könnyűfémek, lágyacélok mérésére alkalmazható.

Vickers-keménységmérés (MSZENISO6507) gyémántgúla HV 0.102F A 0.189 F d 2 F terhelőerő A 2 lenyomat felület mm d lenyomat átló N mm Lokális keménység pontos meghatározása. Tetszőleges anyagminőség laboratóriumi vizsgálata. A kis terhelésű és mikro-vickers eljárás vékony lemezek, rétegek és szövetelemek vizsgálatára használható.

Knoop-keménységmérés (MSZENISO4545) gyémánt gúla 0,102F 1,14487F HK 2 A l F terhelőerő N A lenyomat felület mm 2 l a lenyomat hosszabbik átlója mm Pontos eljárás. Hasonló a Vickers-eljáráshoz. Fémek és nagyon rideg anyagok (üveg, műszaki kerámiák) vizsgálatára alkalmas.

Rockwell-keménységmérés (MSZENISO6508) F 0 F 0 +F 1 F 0 1 5 6 2 3 4 1 - a lenyomat mélysége az F 0 előterhelésnél 2 - a lenyomat mélysége az F 0 + F 1 terhelésnél 3 - a rugalmas visszarugózás az F 1 főterhelés levétele után 4 - a maradó lenyomat h mélysége 5 - a mintadarab felülete 6 - a mérés referenciasíkja

Rockwell-eljárások Jel Szúrószerszám Előterhelés Főterhelés Keménység HRA 120 98,07 N 490,3 N 100-h/0,002 HRB 1,5875 mm 98,07 N 882,6 N 130-h/0,002 HRC 120 98,07 N 1373 N 100-h/0,002 HRH 3,175 mm 98,07 N 490,3 N 130-h/0,002 HR15N 120 29,42 N 117,7 N 100-h/0,001 HR45T 1,5875 mm 29,42 N 411,9 N 100-h/0,001 Gyors, egyszerű, de kevésbé pontos, minden anyagminőségre és geometriai formára. - gyémántkúp - acél- vagy keményfém golyó

Műszerezett keménységmérési eljárások Erő - benyomódás görbe felvétele Erő mn F=h p E=tan terhelés h 0 tehermentesítés F=a(h-h 0 ) m benyomódási mélység nm Vékony rétegek mérésére

Dinamikus keménységmérő eljárások Gyors, lökésszerű erőhatással végzett mérések Kivitelezés szúrószerszámmal lenyomatot mérve Poldi kalapács rugalmas visszapattanást mérve A vizsgált tárgy felületére adott energiával ráejtett kalapács vagy golyó visszapattanásának magassága arányos a tárgy keménységével Szkleroszkóp, duroszkóp

Mérés Poldi-kalapáccsal minta etalon HB HB HB HB d d m x m x m x 2 d x dm a minta keménysége az etalon keménysége a próbatest keménysége a lenyomat átmérője a mintán az etalonon a lenyomat átmérője a próbatesten próbatest

Szkleroszkóp 1. Ejtősúly (gyémántvéggel) 2. Üvegcső 3. Libella 4. Mérendő tárgy Roncsolásmentes, egyszerű és gyors módszer. A mérendő tárgy tömege befolyásolja a mérési eredményt: kis tömeg rezgések kisebb visszapattanás.

Duroszkóp 1. Mérőkalapács 2. Doboz 3. Mérendő tárgy 4. Mutató A tömeg és felület minősége befolyásolja.

Keménység konverzió 400 350 HB 3000 MSz EN ISO 18265 HRB, HRC, HB500,HB3000 300 250 200 150 100 50 HB 500 HRB HRC 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 HV 10

Kúszás Tartósfolyás vagy kúszás: állandó terhelés hatására növekszik az anyag alakváltozása. Tartósfolyási határ: az a feszültség, amely végtelenül hosszú idő alatt sem okoz az előírtnál nagyobb alakváltozást (σ T0.2 ) Időtartam szilárdság: az a feszültség, amely t idő alatt előírt ε t alakváltozást hoz létre (pl σ 0.2/1000 ) A tartósfolyás tipikusan magas hőmérsékleten lejátszódó jelenség, T>0,4 T olv Mérnöki alkalmazás: Gázturbina üzemi hőmérséklete 1300 C, utasszállító repülőgép leszállás nélkül átrepüli az óceánt. Erőművi gőzvezeték csövek.

Alakváltozás Időtől függő (a) és független (b) alakváltozás a ε e σ = állandó b ε e ε p Idő

Alakváltozás A kúszás általános görbéje σ, T nő III dε/dt Q 2 A m exp kt c I II I II σ, T nő III Idő A, m - anyagjellemzők, Q c - aktivációs energia, k Boltzmann állandó, σ - terhelő feszültség Idő

A kúszási görbe három szakasza I. Elsődleges (primer) kúszás Az alakváltozási sebesség az idővel és az alakváltozással csökken. A diszlokáció sűrűség nő, a diszlokációs cellaméret csökken az idővel és az alakváltozással. II. Másodlagos (szekunder) kúszás (állandósult állapot) A keményedési és a megújulási folyamatok egyensúlyban vannak. III. Harmadlagos (tercier) kúszás Rekrisztallizáció, a második fázisú részecskék durvulása kezdődik a az üregek és repedések kialakulása indul be.

Kúszási mechanizmusok A kúszási folyamat megvalósulásában a feszültségtől és a hőmérséklettől függő különböző anyagszerkezeti folyamatok vesznek részt. Diszlokációs csúszás és mászás (megújulás) Keményedést okoz, diszlokációs hálózat jön létre, keményedés és megújulás együtt megy végbe Krisztallithatárok csúszása Ponthibák rendezett diffúziója által okozott alakváltozás Ponthibák krisztallithatáron végbemenő rendezett áramlása a szemcsehatárok mentén fejti ki a hatását. A szemcsén belül alakváltozást, a határokon üregeket eredményez. A szemcse határmenti elcsúszás csökkenti az üregeket

Csúszás Mászás Forrás Akadály X X X Y Y Y Y Z Z Z

Kúszásnak ellenálló anyagok tervezése A kúszási ellenállás növelhető: Diffúziós tényező csökkentésével nagy olvadáspontú anyagok alkalmazása Csúsztató rugalmassági modulusz növelésével Szemcseméret növelésével egykristály alkalmazása Rekrisztallizációs hőmérséklet növelésével Diszlokációs mozgást gátló második fázisú kiválások alkalmazásával

Kúszási vizsgálatok ε σ 3 σ 2 σ 3 i 30 5 25 i 30 25 i Kemence 5 i σ 1 σ 2 σ 1 σ T Próbatest 25 30 t óra 10 3 % i / h ε % 1 σ 1 σ 2 Több mérés után meghatározható az a feszültség, amely előírt idő alatt (10 5 h) okoz 1%-os alakváltozást (σ 1/10000 ) 4 5 log t

Ismétlődő igénybevételek A kifáradás jelenségét August Wöhler ismerte fel az 1800-as évek végén. Biztonságra méretezett vasúti tengelyek hosszabb üzemidő után az ismétlődő igénybevételek hatására eltörtek, annak ellenére hogy a terhelő feszültség jóval a folyáshatár alatt volt. Ez a jelenség hívta fel a figyelmet a kifáradásra. σ t Valós feszültségváltozás Szinuszos feszültségváltozás

A ciklikus terhelés jellemzői σ Lüktető (pozitív) t Lengő (nullkezdésű) Lüktető (negatív) max min m a t R max max min max m m m a 2 2 a a min min f t

Kis és nagyciklusú fáradás A ciklikus terhelés szintje kisebb mint a folyáshatár : nagyciklusú fáradás (N~10 6-10 8 ) A ciklikus terhelés szintje nagyobb mint a folyáshatár : kisciklusú fáradás (N~10 3-10 4 )

Forgó-hajlító fárasztógép y σ M I M b F 4 d M d y, I, max, max 64 I 2 t sin(2n )

Wöhler-görbe a a σ m = állandó σ m = állandó σ 1 σ 2 σ N σ 3 σ k N 1 N 2 N 3 lg N N 2 10 6 lg N Kifáradási határ: az a feszültségamplitúdó (adott középfeszültségnél), amely végtelen sok igénybevétel esetén sem okoz törést. Tartamszilárdság: az a feszültségamplitúdó (adott középfeszültségnél), amely megadott igénybevételi számig nem okoz törést.

Kifáradási határ és tartamszilárdság 500 különböző anyagoknál a MPa 400 300 200 100 acél alumínium 0 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 igénybevételek száma

A kifáradás mechanizmusa +σ a σ r ε Minden fáradási ciklus egy bizonyos mértékű képlékeny alakváltozási munkát fogyaszt. Minden ciklusban a próbatest keményedése (lágyulása) történik. Δε - σ a 1. Repedések keletkezése; 2. Nem terjedő repedések szakasza; 3. Repedés terjedés szakasza

Repedés keletkezés Lassú terjedés (kagylós felület) Ridegtörés

A kifáradási határt befolyásoló tényezők A feszültségi állapot jellege, feszültséggyűjtő helyek A feszültség időbeli lefolyása Az igénybevétel frekvenciája A próbatest mérete Az a közeg, amelyben a fáradás lefolyik

Bemetszések, feszültséggyűjtő helyek hatása n k F, A k k max k n σ n σ max 7 k 6 5 k 4 3 2 1 5 10 15 20 25 30 k 62

Statikus és váltakozó feszültség együttes hatása a a0 Haigh-diagram a a a0 max a m a m 1 m min állandó m 1 Smith-diagram m lg N a0 Biztonsági diagram

Egyszerűsített Smith-diagram a a0 R p0,2 m 0 a0 a1 m1 a1 m a a1 m m1 lg N állandó a0 lg N

Az igénybevételi frekvencia hatása amplitudó MPa 350 300 250 200 150 100 50 10/s 32/s 100/s 300/s 1000/s 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 lg N

A fáradás statisztikus jellege amplitudó MPa 300 250 200 150 100 50 0 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 ln N x f x 1 т n i1 s x i, s n i1 1 exp 2 1 2 x i n 1 x x x s Gauss-féle valószínűség sűrűség-függvény 1 2 2

TECHNOLÓGIAI PRÓBÁK

Alakítási szilárdság A képlékeny alakváltozás megindításához majd fenntartásához szükséges feszültség egytengelyű feszültségi állapotban. Függ az alakítás mértékétől, a hőmérséklettől és az alakváltozás sebességétől (állapottényezők) Folyási feltétel (Mohr) βk f = σ 1 σ 3, β = 1 1,15

Alakítási szilárdság mérése v F z k f Acél T=20 ºC Al ötvözet h 0 d 0 k f d h r 4F h, ln 0, d 2 h h Ólom ötvözet v alakváltozás

Watts-Ford mérés Geometriai feltételek: b (a) w 6 F w 2 < s < 4 (b) 3 Szerszám méretek: w = 6,62 5,00 3,02 1,81 1,21 mm s o 2 1 b = min. 40 mm F

Watts-Ford mérés A Watts-Ford módszer a többi eljáráshoz képest jelentősen nagyobb alakváltozásokig használható, ha azt a geometriai feltételek betartásával (szerszámcserékkel), kis lépésekben, a kenést minden lépésnél felújítva, szakaszosan végzik. Az alakítási szilárdság és az egyenértékű alakváltozás a síkbeli alakváltozás ismert egyenleteivel számítható : F w b k f 0 3 2 és Mérendő adatok: F és s, ha b értékét állandónak tekintjük. 2 3 ln s s

Alakíthatóság, mint anyagjellemző Törés (képlékeny instabilitás) nélkül elviselt alakváltozás Az alakváltozási azon mértéke, amelynél az anyagban makroszkópikus károsodás (instabilitás) lép fel A rideg-képlékeny állapot állapottényezők hatása (Kármán Tódor, Kolmogorov )

Alakíthatóság t aexp bk ϕ t törési alakváltozás T állandó állandó A törési határgörbe B zömítés csavarás szakítás 1 2 3 k k f -1 0 1 k, feszültségállapot mutató

Alakítási határgörbe (FLD vagy Keller-Goodwin) Lemezalakító technológiák esetében az alakíthatóságot az alakíthatósági határgörbe tartalmazza. ε 1 a görbe felett törés várható a görbe alatt biztonságos + 0 + ε 2

Alakítási határgörbe Az alakítási határgörbe felvétele Nakazima próbával 1 Acéllemez alakíthatósági diagramja 2

Erichsen-féle húzóvizsgálat Tapasztalati próba Hasonló a csészehúzás is Repedésig alakítják Fülesedés Anizotrópia Ráncosodás

Lemezanyag alakíthatóságának ØD vizsgálata s l A hajlítást a lemez repedéséig végezzük, és mérjük a töréshez tartozó hajlítási szöget

Nyomáspróba Célja: a gáz, vagy folyadéktömörség biztosítása, szivárgásvizsgálat Ledugózott csövön történik p próba =1,5p üzemi Szivárgás ellenőrzése Nagy nyomás / szerkezet esetén folyadékkal Kis nyomás / szerkezet estén gázzal Kritikus feszültség a tangenciális σ = pd 2s (MPa)

Gyűrűszakító vizsgálat (MSZENISO8496) A gyűrű jellemző méretei Külső átmérő, D>150 mm Belső átmérő, d>100 mm Falvastagság, a Szélesség, b=15 mm Ha t>15 mm, akkor b=t Tüskeátmérő, d t >3t Vizsgálati sebesség v<5 mm/s Egyéb követelmények Merőleges vágás Sorjázott élek 10 C<T<30 C T opt =23±5 C Hegesztési varrat? Értékelés előírásoknak megfelelően

Gyűrűtágító vizsgálat (MSZENISO8495) A gyűrűk jellemző méretei 18 mm < D < 150 mm 2 mm < a < 16 mm 10 mm < L < 16 mm Kúposság, 1:5 Vizsgálati sebesség v<30 mm/s T = D u D 0 D 0 100 (%) Egyéb követelmények Merőleges vágás Sorjázott élek 10 C<T<30 C T opt =23±5 C Kenés Hegesztési varrat? Értékelés előírásoknak megfelelően Törés / alakváltozás

Tágító vizsgálat (MSZENISO8493) A cső jellemző méretei D < 150 mm a < 10 mm L = L β β < 30 L = 2D β > 30 L = 1,5D Kúpszög, 30, 60, 90 Vizsgálati sebesség v<50 mm/min T = D u D 0 D 0 100 (%) Egyéb követelmények Merőleges vágás Sorjázott élek 10 C<T<30 C T opt =23±5 C Kenés Hegesztési varrat? Értékelés előírásoknak megfelelően Törés / alakváltozás

Peremező vizsgálat (MSZENISO8494) A cső jellemző méretei D < 150 mm a < 10 mm L = 1,5D Kúpszög, 90 C Vizsgálati sebesség v<50 mm/min Hegesztési varrat? Értékelés előírásoknak megfelelően Egyéb követelmények Merőleges vágás Sorjázott élek T opt =23±5 C, kenés

Lapítóvizsgálat (MSZENISO8492) A cső jellemző méretei D < 600 mm a < 0,15D 10 mm < L < 100 mm Vizsgálati sebesség v<25 mm/min Hegesztési varrat? Értékelés előírásoknak megfelelően Egyéb követelmények Merőleges vágás Sorjázott élek T opt =23±5 C, kenés

Dr. Orbulov Imre Norbert orbulov@eik.bme.hu KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!