Hogyan befolyásolják a különböző próbatest geometriák a szakítóvizsgálati eredményeket?
A szakítóvizsgálati eredmények közé tartozik a szakítószilárdság, a folyáshatár, a Young-modulus, a képlékenység és a nyúláskeményedési exponens. Mindezek a tulajdonságok kiszámíthatók a megfelelő vezérlővel, szoftverrel, fogantyúkkal és tartozékokkal felszerelt univerzális vizsgálógéppel. A markolat kiválasztása az anyagtípustól, a geometriától és a méretektől függően változhat. Sok esetben a próbatestek méretét és geometriáját az ASTM szabványok diktálják.
Ez a blog azt tárgyalja, hogy befolyásolja-e a szakító tulajdonságokat, ha ugyanazt a szabványos anyagot különböző geometriával vagy méretekkel vizsgáljuk. A rövid válasz az, hogy ez a szakítótulajdonságtól és a vizsgált anyag jellemzőitől függ. Adott keresztmetszeti terület és bármilyen mérőhossz esetén a különböző próbatestgeometriáknak nincs hatása a szabványos anyagok szakítószilárdságára és folyáshatárára. A különböző mérőhosszok és keresztmetszeti területek azonban módosító hatással vannak bizonyos tulajdonságokra, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.
1- A különböző mérőhosszok hatása
Hasonlítsunk össze két, azonos anyagból készült, két különböző mérőhosszúságú próbatestet:
1. ábra. Két különböző mérőhosszúságú dogbone próbatest
A próbatest A mérőhossza > B próbatest B mérőhossza
Az A vagy B próbatest húzópróbájának megkezdésekor a feszültségvizsgálat a mérőhossz mentén egyenletes feszültséget mutat egészen addig a pontig, ahol a maximális erő elérkezik és a nyákosodás bekövetkezik. A nyúlás mindkét anyagban egyenletes addig a pontig. Ezután az erő csökkenni kezd, amint azt az alábbi feszültség-alakváltozás görbe mutatja, és a terület csökkenése már nem lesz arányos az anyagban lévő nyúlás mértékével.
2. ábra. A képlékeny próbatest alakja megváltozik a szakítóvizsgálat során
A nyákos régió a B próbatest 1 hüvelykes mérőhosszán sokkal nagyobb részt fog elfoglalni, mint az A próbatest 2 hüvelykes mérőhosszán elfoglalt rész. Amikor a vizsgálat véget ér, és a próbatestek két törése egymáshoz illeszkedik, a kisebb mérőhosszúságú B próbatest mért százalékos nyúlása nagyobb lesz, mint a nagyobb mérőhosszúságú A próbatest százalékos nyúlása.
1. egyenlet:
százalékos nyúlás = ∆L/L0 x 100
Hol:
- L0 az eredeti mérőhossz
- ∆L az eredeti mérőhossz hosszának változása. A próbatest törése és a próbatest összeillesztése után mérve (lásd a 2. ábrát)
Amint a mérőhossz nő, a százalékos nyúlás csökken.
2- Az eltérő keresztmetszeti területek hatása
Ezúttal az azonos anyagból készült A és B próbatest azonos mérőhosszúságú, azonban az A próbatest keresztmetszeti területe nagyobb, mint a B próbatest keresztmetszeti területe. Hasonlóan a mérethossz és a nyákosodás által elfoglalt rész koncepciójához, a nyákosodás területe sokkal nagyobb részt fog elfoglalni a B minta kisebb keresztmetszeti felületén, mint az A minta nagyobb keresztmetszeti felületén elfoglalt rész.
A minta keresztmetszeti területe jelentős hatással van a nyúlás mérésére. A karcsúsági arányt a mérőhossz és a keresztmetszeti terület négyzetgyökének hányadosával mérjük, ezért fordítottan arányos a keresztmetszeti területtel.
2. egyenlet:
Karcsúsági arány = L0/√A0
Hol:
- L0 az eredeti mérőhossz.
- A0 a próbatest eredeti keresztmetszeti területe
Amint a karcsúsági arány növekszik és a keresztmetszeti terület csökken, a százalékos nyúlás csökken
.