Materialenes mekaniske egenskaper

1. Materialenes mekaniske egenskaper Per-Einar Rosenhave

2. Prøvemetoder for mekaniske egenskaper • Strekkprøving • Hardhetsmåling • Slagseighetsprøving • Sigeforsøket

3. Strekkprøving • Viktigste prøvemetode for måling av mekaniske egenskaper som styrke, elastisitet og duktilitet • Prøvestaven spennes opp i en strekkprøvemaskin og påføres en stadig økende aksialkraft inntil staven ryker.

4. Prøvestaven • 9: Opprinnelig tverrsnittsareal S0 • 5: Opprinnelig målelengde L0 • 10: Minste tverrsnittsareal etter brudd Su

5. Måler vi kraften F og forlengelsen l somprøvestaven får, kan vi lage kraft- forlengelsesdiagram Kraft - forlengelsesdiagram

6. Proporsjonalitet • Den første delen av kurven er en rett linje. Det betyr at forlengelsen er proporsjonal med kraften F. • Prøvestaven oppfører seg som en spiralfjær. Når kraften øker, blir prøvestaven lengre. Dersom kraften avtar, blir prøvestaven kortere igjen.

7. Stive og myke materialer • Danner den rette linjen i starten av diagrammet en stor vinkel med horisontalaksen, er materialet stivt. • Er linjen mindre steil, er materialet mykt

8. Duktilitet = formbarhet • Materialer som skal formes plastisk, må kunne tøyes langt uten å ryke. De må være duktile • Kontraksjonen Z og bruddforlengelsen A angir duktiliteten

9. Måling av duktilitet

10. Teknologisk spenning - tøyningskurve • X – aksen viser nominell tøyning  • Y – aksen viser nominell spenning  • Gir sammenlignbare kurver • Interessante størrelser: Re, Rp0,2, Rm, E

11. Flytegrensen Re • Bestemmes for materialer som har markert overgang mellom elastisk og plastisk deformasjon • Mykt stål er mest aktuelt eksempel

12. Rp0,2 • Beregnes for materialer uten markert flytegrense, som for eksempel aluminium

13. Strekkfastheten Rm

14. E-modul • E-modulen er vikkelkoeffisienten til den rette linjen i spenning-tøyningsdiagrammet • E – modulen brukes når vi skal beregne nedbøyning • E – modulen endrer seg praktisk talt ikke ved legering eller herding

15. Oppsummering teknologisk spenning - tøyningskurve

16. Forskjellige kurver • Metall-formerens drømme-kurve • Dreierens drømme-kurve Konstruk- tørens drømme-kurve

17. Sann spenning - tøyningskurve • Sann spenning er kraft delt på virkelig areal • Sann tøyning er summen av lengdeendringen delt på momentan lengde • Kan brukes matematisk

18. Hardhetsmåling etter Vickers metode • En diamantpyramide trykkes inn i materialet med en bestemt kraft • Diagonalene til avtrykket måles, arealet av avtrykket beregnes og Vickers-hardheten regnes ut

19. Hardhetsmåling etter Brinells metode • En stålkule presses inn i overflaten på et polert prøvestykke • HB=F/A • F=Kraften i kg • A = Projiser areal av kulesegmentets inntrykning i mm²

20. Prøving av slagseighet

21. Praktisk nytte av slagseighetsdata • Prøver gjøres ved forskjellige temperaturer og plottes i diagram • Kurven blir S-formet. Vendepunktet kalles omslagstemperatur • Brukstemperaturen til materialet bør være høyere enn omslagstemperaturen

22. Utmatting • Mikrosprekk • Sprekkvekst • Restbrudd

23. Utmatting

24. Oppsummering • Strekkforsøket er viktigste målemetode for metallenes mekaniske egenskaper. Teknologisk kurve viser nominelle verdier • Brinell til innhomogene, myke materialer, Vickers til harde og homogene materialer • Sann spenning-tøyningskurve kan brukes matematisk i beregning av formgivningsprosesser • Utmatting blir stadig viktigere i dimensjonering