Određivanje zateznih svojstava plastičnih masa

1. POLIMERI I PLASTIČNE MASE

Opšte napomene

Polimeri su složene organske supstance koji se dobijaju hemijskom sintezom jednostavnih jedinjenja - monomera. Ova vrsta hemijske sinteze naziva se polimerizacija.

Polimerizacija predstavlja reakciju dobijanja polimera iz odgovarajućih monomera, tako da u opštem slučaju važi relacija:

  nM → Mn++

(monomer) (polimer)

Veličina "n" naziva se stepen polimerizacije.

Polimeri pripadaju kategoriji visokomolekularnih jedinjenja, čiji se molekuli sastoje od nekoliko stotina ili nekoliko hiljada atoma međusobno spojenih valentnim vezama.

Ovako veliki molekuli nazivaju se makromolekulima. Makromolekuli se sastoje u najvećem broju slučajeva od velikog broja strukturnih jedinica koje se višestruko ponavljaju.

Kao što iz naziva proizilazi, ove materije se sastoje iz više mera, koji predstavljaju osnovnu jedinicu jednog molekula-monomera (od grčke reči mono = jedan i meros= dio). Povezivanjem velikog broja monomera u dugačak lančasti molekul dobija se polimer (od grčke reči polis = mnogo, meros = dio) kako je prikazano na slici. 

Kad se kaže da su molekuli "polimerizovani" to znači da su medjusobno povezani u veće agregate, tj. makromolekule ili velike molekule.

U procesu sinteze polimera, zbog srazmerno velikog stepena polimerizacije "n",

praktično je nemoguće dobiti sve potpuno jednake makromolekule.

Polimeri se dele na prirodne i veštačke. Odlikuju se manjom ili većom tvrdoćom,

lepljivošću, sposobnošću omekšavanja na povišenim temperaturama, određenim

stepenom poroznosti. Veoma mnogo podsećaju na prirodne materijale za koje se koristi opšti naziv "smole" (vosak, ćilibar, bitumen, prirodni kaučuk i dr.)

1.2. Struktura i ponašanje polimera

Polimeri od značaja za rudarstvo predstavljaju čvrste supstance, koje se dobijaju iz monomera. Monomeri mogu biti u sva tri agregatana stanja - čvrstom, tečnom ili gasovitom.

Struktura polimera je u opštem slučaju amorfna, što znači da kod njih ne postoji pravilan raspored čestica.

Prema načinu ponašanja na toploti polimeri se dele na: termoplastične i termostabilne polimere.

1.2.1. Termoplastični polimeri su polimeri koji se pri zagrjavanju razmekšavaju, a zatim tope. Nakon hlađenja ponovo očvršćavaju zadržavajući osnovna svojstva.

Postupak razmekšavanja i stvrdnjavanja može se ponoviti više puta bez opasnosti od menjanja tehničkih karakteristika.

Karakterišu se malim specifičnim masama (1000-1200 kg/m3), malom toplotnom

provodljivošću i visokom hemijskom otpornošću. U nedostatke im spadaju:

nepostojanost na povišenim temperaturama, nizak modul elastičnosti, krtost na nižim temperaturama, sklonost ka starenju itd.

1.2.2. Termostabilni polimeri su polimeri koji pokazuju stabilnost na povišenim

temperaturama, ali zagrjavanjem mogu samo jednom da omekšaju i pređu u plastično stanje. Na povišenim temperaturama trpe deformacije, dok na visokim temperaturama sagorevaju.

Za primenu u građevinarstvu i rudarstvu termoplastični i termostabilni polimeri se

ispituju na temperaturama koje odgovaraju području staklastog (čvrstog) stanja, a to su najčešće normalne (radne) temperature u opsegu od -200 do +400C.

Sa povećanjem temperature, po pravilu dolazi do opadanja čvrstoće Rm i modula elastičnosti polimera, kao i do povećanja njegove žilavosti.

Kriva σ-ε (naprezanje-izduženje) termostabilnih polimera uglavnom karakteriše monotonost.

Skupljanje polimera zapaža se samo tokom procesa njihovog dobijanja, dok u daljem vremenskom periodu pokazuju stabilnost.

U termoplastične polimere spadaju: polietilen, polivinilhlorid, polistirol, poliamidi, polimetilmetakrilat, polivinilacetat, poliizobutilen i dr.

U termostabilne polimere spadaju: fenolaldehidi, epoksidi, poliestri, poliuretani, silicijum-organski polimeri (silikoni) i dr.

Polimeri se dobijaju polimerizacijom zasićenih i nezasićenih ugljovodonika (etilena, acetilena, izobutilena, vinil hlorida, stirola, fenola i dr.). Proizvode se u praškastom stanju u vidu granula ili u tečnom stanju.

Odlikuju se malom specifičnom masom, relativno malom tvrdoćom i čvrstoćom, vodonepropustljivošću i otpornošću na različite hemijske reagense, ograničenom otpornošću na povišene temterature, otpornošću na mraz itd.

Polimeri se koriste za dobijanje plastičnih masa, hidro i termo izolacionih materijala, materijala porozne strukture (stiropora, poliuretana), lepila, lakovatrostalnih lakova i emajla, vezivnih sredstava, dodaju se betonima u fazi izrade itd.

2. PLASTIČNE MASE

U praksi se vrlo retko koriste "čisti" polimeri, s obzirom na visoku cenu polimera.

Modifikovanjem svojstava polimera dobija se vrlo širok spektar materijala koji nose opšti naziv plastične mase.

U sastav plastičnih masa ulaze:

− veziva (neki od polimera),

− punioci (inertni materijali),

− aditivi .

Kod najvećeg broja plastičnih masa najveći deo otpada na punioce (80-90%), dok polimeri učestvuju sa svega 10 do 20%. Time se znatno smanjuje cena proizvodnje plastičnih masa. Punioci mogu biti:

− praškasti (drveno i kvarcno brašno, kreda, talk, čađ i sl.),

− vlaknasti (staklena i organska vuna, azbest i dr.),

− listasti (hartija, tkanine, drveni furnir i dr.).

Punioci utiču i na tehnička svojstva plastičnih masa: smanjuju skupljanje i deformabilnost, povećavaju otpornost na povišenim temperaturama, smanjuju gorivost I dr. Punioci koji imaju funkciju armature u materijalu (vlaknasti i listasti) značajno povećavaju zateznu i savojnu čvrstoću, otpornost na atmosferske uticaje itd. Najčešće korišćeni aditivi koji se dodaju plastičnim masama su: plastifikatori,

stabilizatori, katalizatori, boje, supstance za formiranje porozne strukture i dr.

2.1 . Plastifikatori su supstance koje se dodaju sa ciljem povećanja plastičnosti mase na normalnim temperaturama. Oni olakšavaju preradu plastičnih masa, snižavajući temperaturu prelaska polimera u visokoplastično stanje. Sadržaj plastifikatora u plastičnim masama može da iznosi i do 50% u odnosu na masu polimera.

2.2. Stabilizatori su supstance koje se dodaju plastičnim masama u cilju sprečavanja njihovog starenja.

2.3. Katalizatori su supstance čijim se korišćenjem smanjuje vreme očvršćavanja

plastične mase. Za bojenje plastičnih masa upotrebljavaju se razni pigmenti ili organske boje. Sadržaj ovih dodataka obično iznosi 3-5% u odnosu na masu polimera.Porozna struktura plastičnih masa postiže se dovođenjem polimera u penasto stanje ili uvođenjem u polimer supstanci koje razvijaju gasove usled kojih dolazi do ekspanzije mase.

2.4. Osnovna svojstva plastičnih masa

Specifične mase plastičnih masa kreću se od 1000 do 2000kg/m3, dok zapreminska masa zavisi od ostvarene poroznosti i kreće se u vrlo širokim granicama. Plastične mase odlikuju se niskom toplotnom provodljivošću i visokom vrednošću koeficijenta linearnog širenja (5-10 puta veći nego kod drugih konstrukcionih materijala).

Čvrstoća plastičnih masa može biti vrlo velika, naročito u slučajevima kada je material armiran vlaknima ili listovima. Tada zatezna čvrstoća može iznositi 200-300MPa (npr. plastične mase armirane staklenom tkaninom). Čvrstoće pri zatezanju i savijanju su vrlo bliske. Modul elastičnosti plastičnih masa je znatno niži nego kod drugih materijala.

Najveći broj plastičnih masa je otporan prema delovanju vode i vodenih rastvora kiselina, baza i soli. Međutim, mnoge plastične mase se lako rastvaraju ili bubre u organskim rastvaračima. Starenje predstavlja vrlo ozbiljan nedostatak mnogih plastičnih masa. Do njega dolazi tokom vremena usled zagravanja, delovanja svijetlosti, kiseonika i drugih faktora.

Plastične mase nisu postojane na povišenim temperaturama. Najviše njih podnosi temperaturu 100-2000 oC, dok plastične mase na bazi silikona postojane su i na temperaturama 300-5000 oC. Pri višim temperaturama dolazi do topljenja i sagorevanja plastičnih masa, što predstavlja jedan od njihovih velikih nedostataka.

3. PRERADA PLASTIČNIH MASA

Plastične mase prerađuju se postupcima: brizganja, kontinualnog brizganja, valjanja i presovanja.

3.1. Metoda brizganja podrazumeva da se termoplastični polimer u vidu granula ubacuje kroz levak u cilindar mašine za brizganje, gdje se masa zagreva do temperature razmekšavanja, a zatim putem klipa brizga - utiskuje u kalup čiji oblik odgovara obliku elementa koji se proizvodi.

Proces se završava hlađenjem elementa i njegovim vađenjem iz kalupa. Na ovaj način proizvode se elementi manjih dimenzija.

Slika 1. - Metoda brizganja

Na slici je:

1- rezervuar

2- cilindar

3- klip

4- kalup

Slika 2. - Delovi dobijeni metodom brizganja

3.2. Proces kontinualnog brizganja izvodi se na sličnim mašinama uz upotrebu pužne prese, koja razmekšanu masu neprekidno istiskuje kroz usnik.

Na ovaj način proizvode se cevi, trake, profili i sl.

Slika 3. - Šema kontinualnog brizganja

Na slici je:

1- rezervoar

2- cilindar

3- puž

4- grejač

5- matrica

3.3. Postupak valjanja izvodi se tako što plastična masa u rastopljenom stanju prolazi kroz sistem valjaka, gdje se vrši njeno valjanje i svođenje na potrebnu debljinu. Na ovaj način proizvode se jednoslojni i višeslojni materijali koji se isporučuju u rolnama (folije i sl.).

Na slici je:

1- rezervoar

2- radni valjci

3- kalem

4- pomoćni valjak

Slika 4. - Šema postupka valjanja (kalandrovanja)

3.4. Postupak presovanja sastoji se u tome da se rastopljena plastična masa uliva u matricu kalupa, a zatim izlaže pritisku gornjeg elementa kalupa (matrice). Dobijeni element se u kalupu hladi određeno vreme, a zatim vadi iz njega.

Slika 5. - Postupak presovanja

Više od polovine svih plastičnih masa prerađuje se postupcima brizganja i presovanja (livenja). Proizvodi od termostabilnih masa vade se iz kalupa još dok su vrući, dok predmeti od termoplastičnih masa moraju se prje vađenja hladiti u kalupima određenovreme.

Termostabilne plastične mase obrađuju se postupcima rezanja.

Termoplastične mase zavaruju se (spajaju) postupcima toplog zavarivanja pod pritiskom. Elementi rudarskih mašina, izloženi velikom habanju i abraziji, pre ugradnje najčešće se podvrgavaju plastificiranju.

Kompoziti dobijeni plastificiranjem, tj. nanošenjem plastičnih masa na elemente od čelika ili livenog gvožđa, imaju znatno veću otpornost na habanje i koroziju, postojanost u agresivnoj sredini i dr. Nakon proizvodnje kompozita sledi "pečenje" na odgovarajućoj temperaturi.

Plastificirani elementi se široko primjenjuju u rudarstvu, npr. radna kola centrifugalnih pumpi, cevovodi za transport pulpe, krivine i račve cevovoda, ventili, plastificirani limovi, delovi kotrljajućih ležaja itd.

4. Definicije

4.2. “Zatezno naprezanje” (nazivno) R – zatezna sila (opterećenje) F na jedinicu početne površine najmanjeg poprečnog preseka epruveta Ao, u bilo kom trenutku ispitivanja i izračunava se po obrascu:

[ R ] = F/Ao

  4.3. Zatezna čvrstoća (nazivna) Rm - najveće zatezno naprezanje (nazivno) koje izdrži epruveta za vrijeme ispitivanja pri dejstvu najveće sile Fm i izraćunava se po obrascu:

Rm =Fm/Ao

4.4.Prekidna čvrstoća R1 – zatezno naprezanje u trenutku kidanja epruvete. 

4.5.Granica razvlačenja Rr – zatezno naprezanje u onoj tački na krivoj

naprezanje – izduženje, u kojoj dolazi do povečanja jediničnog izduženja bez povećanje naprezanja (vidi krivu A na slici 1).

Slika 6. – Dijagram naprezanje-izduženje

Napomena: Granicu razvlačenja imaju samo oni materijali čija kriva naprezanje- izduženje pokazuje jasan nagib jednak nuli (tangenta u toj tački ima koeficijent pravca ravan nuli). Neki materijali imaju dve takve tačke.

Prva se naziva gornjom granicom razvlačenja, a druga donjom granicom razvlačenja.

4.6 Konvencionalna granica razvlačenja σkr - zatezno naprezanje u

onoj tački na krivoj naprezanje-izduženje, u kojoj tu krivu seče prava koja je paralelna sa početnim linearnim delom krive naprezanje-izduženje a pomerena je od koordinatnog početka (ishodišta) zaodređeni iznos izduženja.

Napomena: Određivanje konvencionalne granice razvlačenja korisno je za one materijale čija kriva jediničnog izduženja nema jasne granice razvlačenja, već u tom području ima blagu promenu.

4.6.1. Konvencionalna granica zatezanja σkz – naprezanje pri kojem kriva naprezanje-izduženje odstupa od pravolinijskog dela pri utvrđenom procentu jediničnog izduženja (to je zatezno naprezanje koje odgovara unapred pdređenom jediničnim izduženju, vidi krivu B na slici 1).

4.6.2. Merna dužina l0 – prvobitna (početna) dižina između mernih oznaka (linija) epruvete (tj. razmak nezategnute epruvete) na kojoj se određuju promene dužine pri zatezanju.

4.6.3.Izduženje Δl – povećanje početne merne dužine epruvete.

4.6.4.Jedinično izduženje (istezanje) ε - promjena jedinice poćetne dužine epruvete merene između mernih linija i izračunava se po obrascu:

ε =Δl/lo

4.6.5.. Procentualno jedinično izduženje εx – jedinično izduženje izraženo u % (gdje se umjesto x stavlja odgovarajuća oznaka).

Napomena: Merenje jediničnog izduženja i naprezanja ima smisla samo ako ne nastaje neujednačeno sužavanje epruvete između mjernih linija. S obzirom da to sužavanje nije ujednačeno na čitavoj dužini epruvete unutar mernih linija, te vrednosti imaju samo kvalitativno značenje posle postizanja granice razvlačenja (ukoliko je ista uopšte izražena). Ako se materijal isteže još dalje iza razvlačenja, u tom slučaju određuje se granica zatezanja do koje se vrši ispitivanje.

4.6.6 Procentualno jedinično izduženje na granici razvlačenja εr –

izduženje nastalo na merenoj dužini epruvete pri naprezanju na granici razvlačenja, izražava se kao promena merne dužine u %.

4.6.7. Procentualno jedinično izduženje pri kidanju ε1 ili pri

najvećem opterečenju εm – jedinično izduženje mjerene dužine epruvete pri kidanju ili pri najvećem opterećenju, izraženo u %.

4.6.8.Granica proporcionalnosti – najveće naprezanje koje materijal može

izdržati, a da ne dođe do odstupanja od proporcionalnosti između naprezanja i jediničnog izduženja (Hukov zakon).

Napomena: Tačno određivanje granice proporcionalnosti i granice elastičnosti kod poliplasta teško se može precizno odrediti i zato se umesto tih granica najčešće meri samo granica razvlačenja (konvencionalna granica razvlačenja).

4.6.9. Granica elastičnosti – najveće naprezanje koje materijal može izdržati bez trajnog izduženja a koje nastane posle potpunog prestanka dejstva zatezne sile.

4.6.10. Modul elastičnosti pri zatezanju E (Jungov modul) – odnos

između zateznog naprezanja i odgovarajućeg jediničnog izduženja unutar granice proporcionalnosti.

Napomena: Kod mnogih plastičnih masa odnos naprezanje-izduženje ne odgovara Hukovom zakonu u celom elastičnom području, odstupanja postoje čak pri naprezanjima znatno ispod granice razvlačenja. Za takve materijale nagib tangente prema krivoj maprezanje-izduženje pri malom izduženju se obično uzima kao modul elastičnosti.

4.6.11. Tangentni modul elastičnosti – nagib tangente na krivoj

naprezanje-izduženje u bilo kojoj tački ispod granice elastičnosti za one materijale koji se ne pokoravaju Hukovom zakonu čak ni pri vrlo malom opterećenju.

Napomena: Odnos između jediničnog izduženja i naprezanja kod poliplasta ne pokorava se uvek Hukovom zakonu čak ni kod vrlo malih opterećenja, i zato se najčešće mjeri sekantni modul elastičnosti jer tangentni nije od praktične koristi.

4.6.12. Sekantni modul elastičnosti – odnos između naprezanja i izduženja u bilo kojoj tački krive ili odnos između promjene naprezanja i odgovarajućeg izduženja između bilo koje dve tačke krive.

4.6.13. Brzina ispitivanja (zatezanjem) – brzina razdvajanja stega za vreme ispitivanja. 

4.6.14. Brzina naprezanja – promjena zateznog naprezanja (nazivnog) u

jedinici vremena.

4.6.15.Brzina istezanja – promena zateznog istezanja u jedinici vremena, iz

brzine ispitivanja ne može se odrediti brzina istezanja, jer se može jako razlokovati.

4.6.16. Kruti poliplasti – poliplasti čiji je modul savijanja veći od 700 MPa, a to odgovara Jangovom modulu 1000 MPa.

5. Epruveta

 Oblik i mere

Za ispitivanje zateznih svojstava primjenjuju se tri tipa epruveta prikazane na slikama 7 do 9.

Oblik epruvete zavisan je od vrste poliplasta. Većina epruveta su oblika dvostrukog zvona, a razlikuju se po dimenzijama zavisno od materijala za koji su

namenjeni. Epruvete sa paralelnim stranicama primjenjuju se za pojedine materijale koji su ojačani vlaknima

Slika 7. – epruveta tipa A

Na slici je:

l3 – ukupna dužina epruvete, najmanje 115 mm

R –  veliki radijus 25±2 mm

b1 – širina krajeva 25±1 mm

lo – razmak između mernih oznaka 25±1 mm

l1 – dužina suženog paralelnog diela 33±2 mm

l2 – početni razmak između stega 80±5 mm

b – širina suženog paralelnog diela 6±0,4 mm

t – debljina: najmanje 1 mm, najviše 3 mm preporučene debljine 2 mm.

R1– mali radijus 14±1 mm

Slika 8. – epruveta tipa B

Na slici je:

l3 – ukupna dužina, najmanje 150 mm

b1 – širina krajeva 20±0,6 mm

l2 – dužina suženog paralelnog dela 60±0,5 mm

b – širina suženog paralelnog dela 10±0,5 mm

R – radijus, najmanje 60 mm

l0 – razmak između mernih oznaka 50±0,5 mm

l2 – početni razmak između stega 115±5,0 mm

t – debljina: - za epruvete izrađene mašinskom obradom: najmanje 1mm, najviše 10mm, preporučena debljina 4mm;

- za presovane (direktne ili injekcione) epruvete 4mm.

Debljina suženog paralelnog dela epruvete nigde ne sme odstupati više od 2% od srednje vrednosti.

Slika 9 – epruveta tipa C

Na slici je:

l3 – ukupna dužina, najmanje 250 mm

l1 – dužina između ojačanih delova epruvete 150±5 mm

b – širina 25±0,5 ili 50±0,5 mm

t – debljina najmanje 2 mm, najviše 10 mm

l4 – dužina ojačanih delova, najmanje 50 mm

l2 – razmak između stega 170±5 mm

D – debljina rupe za centriranje 3 mm

Za pojedinačno oblikovane epruvete od materijala oblikovanih pritiskom, debljina

između krajeva (na dužini l1) ne sme odstupati više od 2% od srednje vrednosti.

Četiri krajnja dela epruvete (t1) ne smiju biti tanja od 3mm i izrađuju se od istog ili sličnog materijala od koga je pripremljena epruveta (slika 9).

Pri ispitivanju materijala ojačanih rastresitim staklenim vlaknima, krajnji dodatni delovi se mogu izostaviti, izuzev pri neslaganju rezultata ispitivanja.

Izbor tipa epruvete određen je vrstom poliplasta i naćinom izrade epruveta. Tip epruveta i debljina epruveta utvrđeni su u pojedinačnim standardima za određeni poliplast. Ukoliko nema takvih podataka primjenjuju se uslovi utvrđeni u tabeli.

6. Oprema

6.1 Mašina za ispitivanje zatezanjem

6.1.1 Za ispitivanje zatezanjem koristi mašina za ispitivanje zatezanjem(kidalica) sa stegama, koje se mogu razdvajati jednom ili više brzina (ako to zahtevaju pojedina ispitivanja) koje su utvrđene u tački

6.1.2. Jedna od stega za učvršćivanje epruvete je vezana za nepokretni deo, a druga za pokretni deo kidalice. Stege su sa automatskim podešavanjem pravca, tj tako su učvršćene da pri promeni opterečenja automatski zauzimaju takav položaj da se uzdužna osa epruvete poklapa sa pravcem opterečenja koje prolazi kroz osu stega.

Epruveta se mora tako učvrstiti u stege da je izbegnuto izvlačenje iz stega zbog klizanja za vreme zatezanja. Ovakvo učvršćivanje osigurano je stegama koje se automatski

stežu pri zatezanju. Stege ne smeju oštetiti epruvetu, da nebi došlo do prevremenog kidanja na oštećenom mestu.

6.1.3. Kidalica mora imati pokazivač opterećenja, mehanizam koji pokazuje ukupno opterećenje koje deluje na ispitivanu epruvetu pri ispitivanju zatezanjem. Mehanizam mora biti praktično bez inercije u određenoj oblasti ispitivanja i mora da pokazuje opterećenje sa tačnošću ±1% od mjerene vrednosti, a po mogučnosti i tačnije.

6.1.4. Kidalica takođe mora imati i pokazivač izduženja, mehanizam koji pokazuje razmak mernih oznaka u bilo kom trenutku ispitivanja. Mehanizam mora biti bez inercije pri propisanoj brzini ispitivanja i mora da pokazuje jedinično izduženje sa

tačnošću od najmanje 1%.

Kada je pokazivač izduženja pričvršćen uz epruvetu ne sme doći do oštečenja ili iskrivljenja epruvete, a za vreme ispitivanja ne sme doći do klizanja između epruvete i pokazivača izduženja. Merenje izduženja epruvete ne sme se vršiti na osnovu pomeranja stega, jer takav način nije dovoljno tačan.

6.2 Mikrometri

6.2.1 Kljunasti mikrometar sa tačnošću očitavanja 0,01mm primenjuje se za merenje debljine i širine epruvete iz krutih poliplasta.

6.2.2 Mikrometar sa kružnom skalom (debljinomjer) sa tačnošću očitavanja 0,01mm snadbeven kružnom pločicom koja pritiskuje epruvetu pritiskom od 20±3 kPa, primenjuje se za merenje debljine savitljivih materijala.

7. Brzina ispitivanja

7.1 Brzina iaspitivanja je brzina razdvajanja stega kidalice za vreme ispitivanja.

Brzina ispitivanja određena je jugoslovenskim standardom za određeni tip poliplasta.

Ako takvih podataka nema onda se biraju vrednosti koje su da te u tabeli.

7.2 Brzine koje se primjenjuju za ispitivanje zatezanjem su:

- brzina A                                                           1mm/min ± 60%

- brzina A1                                                         2mm/min ± 20%

- brzina B                                                           5mm/min ±20%

- brzina C                                                           10mm/min±20%

- brzina D                                                           20 ili 25mm/min ± 10%

- brzina E                                                           50mm/min ± 10%

- brzina F                                                           100mm/min ± 10%

- brzina G                                                           200 ili 250mm/min ± 10%

- brzina H                                                           500mm/min ± 10%

Napomena: Kada ispitivanje dozvoljava treba upotrebiti istu brzinu za određivanjenaprezanja i ostalih zateznih svojstava.

Međutim, u nekim slučajevima neophodno je odabrati jednu brzinu za određivanje krive naprezanje-istezanje do granice razvlačenja a veću brzinu za određivanje svojstava iznad te granice. U takvim slučajevima za svaku brzinu upotrebljava se posebna grupa epruveta.

7.3.Za određivanje modula elastičnosti mora se primeniti manja brzina (A ili A1, ili zatezanje izvršiti ručno). Određivanje modula elastičnosti vrši se na posebnim epruvetama, kad god su brzine ispitivanja različite.

7.4.Ako se za ispitivanje koristi proporcionalna epruveta tipa B brzina ispitivanja se mora uskladiti sa odredbama iz prethodnih tačaka.

8. Postupak

8.1 Izmeri se širina i debljina srednjeg paralelnog dela epruvete sa tačnošću 0,01mm, na sredini epruvete i 5mm od svake merne oznake i izračuna srednja vrednost ili najmanji poprečni presek prema potrebi ispitivanja.

Kada se epruvete isecaju iz savitljivih ploča oblikovanim reznim alatom – nožem, centralni paralelni deo epruvete ekvivalentan je oblikovanom nožu.

Ovaj postupak zahteva periodičnu kontrolu alata.

Kod epruveta tipa C izmeri se širina i debljina sa tačnošću 0,01mm, u blizini delova za učvršćivanje u stege i izračuna se srednja vrednost ili najmanji poprečni presek prema potrebi ispitivanja.

Epruveta se učvrsti u stege kidalice, nameštanje epruvete se mora tako izvesti da se uzdužna osa epruvete poklapa sa osom zatezanja. Ovo se postiže pomoću klina za centriranje stege.Epruveta mora biti čvrsto i ravnomerno stegnuta, tako da ne može doći do izvlačenja epruvete iz stega zbog klizanja. Pokazivač izduženja se namesti na merne oznake epruvete. Namesti se odgovarajuća brzina na određenu vriednost i uključi se kidalica.

Za vreme ispitivanja treba zbeležiti ili automatski registrovati sledeće podatke:

- opterećenje i odgovarajuće izduženje (deformaciju) u posebnim i približno

jednakim intervalima istezanja u elastičnom delu ili do postizanja

 specifičnog jediničnog izduženja;

- silu na granici razvlačenja;

- razmak mernih oznaka na granici razvlačenja i pri kidanju;

- silu na određenom razmaku mernih oznaka;

- prekidnu silu i/ili maksimalnu silu;

- silu na konvencionalnoj granici razvlačenja.

8.2 Ako se određuje modul elastičnosti upotrebljava se brzina A ili A1.

Sekantni modul se dobija iz krive opterećenje-izduženje ili se upotrebljava sledeća alternativna metoda. Epruveta se optereti silom koja je približno 10% od očekivane prekidne sile ili 10% od očekivane sile na granici razvlačenja. Zabeleži se izduženje

kod te sile, ili se pokazivač izduženja namesti na nulu. Polako se povečava izduženje za 0,002 i zabeleži sila kod tog izduženja.

Napomena: U slučajevima kada granica razvlačenja nije oštro definisana na krivoj naprezanje-izduženje određuje se konvencionalna granica razvlačenja i odgovarajuće jedinično izduženje u procentima.

9. Izračunavanje rezultata

9.1.Granica razvlačenja i/ili zatezna čvrstoćai/ili prekidna čvrstoća i/ili konvencionalna granica razvlačenja izračunava se po formuli:

R x = Fx/ Ao

Gde je:

Rx – naprezanje, u MPa;

Fx – zatezna sila, u N;

A0 – najmanji početni presjek epruvete, u mm2;

X – indeks odgovarajučeg naprezanja, odnosno sile.

9.2. Procentualno jedinično izduženje na granici razvlačenja i/ili pri kidanju izračunava se po formuli:

εx= lx -l o/ l o

Gde je:

εx – jedinično izduženje, u %;

lx – razmak mernih oznaka u mm;

l0 – početi razmak mernih oznaka, u mm;

X – indeks odgovarajućeg izduženja.

9.3.Modul elastičnosti (Jangov modul) izračunava se iz linearnog dela

krive naprezanje-izduženje pomoču formule: razlika naprezanja između dve tačke na pravolinijskom delu krive

E = razlika naprezanja između dvije tačke na pravolinijskom delu krive

razlika jediničnog izduženja između istih tačaka

9.4.Naprezanje na konvencionalnoj granici razvlačenja dobija se merenjem naprezanja u preseku krive naprezanje-izduženje i paralelno povučene linije sa početnim linearnim dijelom krive naprezanje-izduženje, pomerene od početne tačke za određeno dogovoreno jedinično izduženje εkr. Izračunava se prema formuli:

σ kr = Fkr/ Ao

Gde je:

εkr – konvencionalna granica razvlačenja, u Mpa;

Fkr – sila u tački konvencionalne granice razvlačenja, u N;

A0 – najmanji početni presjek epruvete, u mm2.

9.5. Sekantni modul elastičnosti se izračunava iz vrednosti naprezanja pri određenom referentnom izduženju.

9.5.1. Kada nema prednaprezanja (referentno naprezanje ravno nuli) sekant modulus se dobija po formuli:

Esc = F sc/ε ⋅A s

Gde je:

Esc – sekantni modul elastičnosti pri određenom jediničnom izduženju u %, u MPa;

Fsc – sila koja prouzrokuje određeno jedinično izduženje, u N;

ε - jedinično izduženje prouzrokovano silom Fsc;

As – srednja vrednost početnog preseka epruvete, u mm2.

(1) V. prof. dr. Haračič Nađija: Nemetalni materijali (predavanja), Mašinski fakultet, Zenica, 2007.god.

(2) ***Dejan Pejčić; Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Magistarski rad, Beograd 2003.god.

(3) ***Dr. Dragan Adamović; Mašinski materijali (Polimerni materijali), Univerzitet u Kragujevcu, Mašinski fakultet, Kragujevac 2000.god.

(4) ***www.google.com

 preuzmi seminarski rad u wordu » » » 

Besplatni Seminarski Radovi