Fluajul materialelor

7/26/2019 Fluajul materialelor

1/12

Prezentarea unei instalatii specifice pentru incercarea

materialelor la fluaj

1. Notiuni generale

La temperaturi ridicate, materialele metalice de deformeaza plastic inmodcontinuu sub actiunea unor tensiuni permanente de un nivel scazut. In acestesituatii multe metale si aliaje se rup de-a lungul limitelor de graunte cu odeformare plastic relativ scazuta, cand sarcina este mentinuta un timpindelungat. Cauza producerii fluajului o constituie cresterea mobilitatiiatomilor prin difuzie la temperaturi ridicate. Fiecare material prezinta o

inclinatie natura la spre unul sau altul dintre mecanismele de rupere. Pentruun material dat mecanismul de rupere care predomina depinde detemperatura, tensiune, viteza de aplicare a sarcinii, conditiile chimice dinmediul inconjurator.

Figura 1 prezinta schematic unele dintre tipurile de rupere produse prinintindere, care pot aparea in metale.

Fig.1 !ipuri de rupere produse prin intindere


2/12

Cateva dintre caracteristicile ruperilor ductile si fragile sunt prezentatein tabelul de mai jos "

!ab.1 Caracteristicile ruperilor

Pentru a face o caracterizare a modului in care se rupe un material, setine seama de o serie factori de ordin general cum ar fi valoarea tensiunii derupere, marimea deformarii plastice ce insoteste ruperea, aspectul suprafeteide rupere, etc. In conditii obisnuite, temperatura si presiune normale, precum

si viteze mici de aplicare a sarcinii, fiecare material se manifesta, depreferinta, intr-unul din cele doua moduri de rupere. #stfel materialele pot fiimpartite in intrinsec fragile si intrinsec ductile.

In desfasurarea lor, atat ruperea fragile cat si cea ductila, urmeaza treietape"1.amorsarea sau germinarea microfisurilor$%.propagarea, cresterea sau e&tinderea microfisurilor$'.oprirea fisurilor.

(uperea,fie ductile, fie fragila, se produce in momentul in care undefect identificat ca o fisura pree&istenta intr-un material, atinge odimensiune critica. ) diferentiere intre cele doua tipuri de ruperi se poateface dupa modul in care fisura evolueaza spre stadiul ei critic, precum si dupaenergia consumata pentru procesul de rupere" ridicata la ruperea ductila siscazuta la ruperea fragila.


3/12

Fig.% Curba tipica de fluaj a materialelor Fig.' Influenta intensitatii tensiu-

metalice nilor si temperaturii asupra compor-

tarii la fluaj a mat. metalice

%. Instalatii experimentale pentru efectuarea incercarilor la fluaj

Fluajul urm*re te deformarea +n timp a unei epruvete, dintr-un anumitmaterial, +n condiiile de meninere la o solicitare i o temperatur* constant*,pe toat* durata +ncerc*rii, +n vederea determin*rii deformaiei remanente dup*o anumit* durat* de solicitare sau a duratei de solicitare la care se produceruperea epruvetei. tudiul fluajului are drept scop s* clarifice relaia +ntretimpul t i urm*torii trei parametrii" temperatura !, tensiunea normal* /efortulunitar normal0 i deformaia specific* 2. 3n cazul general, c4nd se admite c*toi trei parametri variaz* +n timp, deformaia specific* a epruvetei creteconform urm*toarei ecuaii generale"

2 5 d

E 67d!6vfdt /10

+n care" 8 - este modulul de elasticitate longitudinal$ 89d - deformaiaspecific*$ d! 7 - deformaia specific* de dilatare termic*$ 7- coeficient de


4/12

dilatare termic* liniar*$ vf viteza de fluaj$ dt deformaia specific*permanent* sau fluajul.

Fig. : ;iagrama deformatiei izoterme

(eprezentarea grafic* a variaiei lungirii epruvetei +n timp, la +ncercareade fluaj, este dat* +n figura : i se numete diagrama deformaiei izotermesub sarcin* constant*. Pe curba de fluaj se pot distinge urm*toarele zone"


5/12

2.1. Sistemul de solicitare a epruvetei la o for constant

istemul de solicitare trebuie s* asigure" aplicarea unei sarcini de

traciune a&ial* asupra epruvetei$ +nc*rcarea i desc*rcarea lent* i f*r* ocuria epruvetei$ meninerea sarcinii la o valoare constant* pe toat* durata+ncerc*rii$ evaluarea sarcinii aplicate pe epruvet* cu anumit* precizie.oluiile constructive sunt realizate astfel"

> cu +nc*rcarea prin arcuri elicoidale $ meninerea constant* a sarcinii princompensarea automat* a lungirii epruvetei cu ajutorul unor servomotoareelectrice /10, care prin reductorul /%0, asigur* comprimarea la lungimeconstant* a arcului /'0 /figura %.0$ servomotorul este comandat prin sistemul

de contacte /:0$

> cu +nc*rcare prin greut* ile ?, a unor p4rghii, s-au realizat solu iile constructive prezentate +n figura '.

Fig. @ istemul de solicitare al epruvetei


6/12

%.%. Sistemul de asigurare la temperaturi constante

!emperatura constant*, a epruvetei, se realizeaz* prin intermediul

funcion*rii interconectate a trei dispozitive" cuptorul de +nc*lzire$dispozitivul de reglare i meninere automat* a temperaturii constante de-alungul epruvetei i pe toat* durata +ncerc*rii respectiv dispozitivul dem*surare i control a temperaturii.

Fig. A olutii constructive de realizare a incarcarii epruvetei


7/12

;urata mare a +ncerc*rilor la fluaj impune ca sistemul de asigurare atemperaturii constante a epruvetei s* aib* o fiabilitate ridicat*. ;ispozitivelede reglare i meninere automat* a temperaturii constante pot fi"

- cu element sensibil comandat de temperatura din cuptor /figura B, a, b,c0$ alimentarea rezistenei de +nc*lzire /10 este comandat* de traductorul /%0prin amplificatorul de semnal /'0 i releul /:0$ e&ist* scheme care prev*d caalimentarea s* se fac* printr-o rezisten* tampon @ sau prin amplificatormagnetici /A0 care comand* un transformator /B0$

- cu autoechilibrare, pe baza egaliz*rii schimbului de c*ldur* prin cuptorcu e&teriorul /figura B, d0$ rezistena de +nc*lzire /10 este alimentat* de unautotransformator /0 care joac* rol de regulator de temperatur* i un

stabilizator de tensiune /D0.

Fig. B ;ispozitive de reglare si mentinere automata a temperaturii

%.'. Sistemul de masurare a deformatiilor epruvetei

Pentru construirea c4t mai precis* a curbei de fluaj sub sarcin*constant*, lungirea epruvetei se +nregistreaz* continuu sau se determin*

printr-un num*r suficient de citiri, efectuate pe +ntreaga durat* a +ncerc*rii.8&tensometrele utilizate cel mai frecvent sunt" mecanice cu ceasuricomparatoare /f*r* +nregistrarea deformaiei0 i electronice /cu


8/12

+nregistrarea deformaiei0. chemele acestor e&tensometre sunt prezentate+n figura . ;eformaiile epruvetei sunt preluate prin tijele prelungitoare/%0 i transmise la ceasurile comparatoare /'0. emnalul electric altraductoarelor este trimis* amplificatorul /@0 care comand* +nregistratorul

/A0, aparatul fiind alimentat de la blocul /B0 de alimentare.

%.:. Instalatia pentru incercarile la fluaj

Fig. - chema e&tensometrelor mecanice/a0 respectiv electronice/b0

Instalaia de +ncercare la fluaj prezint* urm*toarele caracteristici

constructive i funcionale "-num*rul de posturi de +ncercare" '$

-fora ma&im* realizat* pe fiecare post" @< E$

-domeniul de temperaturi" 1


9/12

Fig. D 8pruvete

-sistemul de solicitare al epruvetei" - cu p4rghie dreapt* care acioneaz* lapartea superioar* a epruvetei$

-raportul de multiplicare al p4rghiei" %


10/12

Fig. 1< Instalatia e&perimentala pentru incercari la fluaj

Proprietatea materialelor metalice de a se deforma lent si continuu subactiunea unor sarcini constante, chiar mai mici decat cele corespunzatoare

limitei de curgere, se numeste fluaj. Fluajul este influentat de timp siprezinta importanta practica la temperaturi mai inalte ca temperaturile derecristalizare.

Comportarea la fluaj se caracterizeaza cu ajutorul Kcurbelor de fluaj carereprezinta variatia alungirii in timp a unei epruvete, la sarcina sitemperatura constanta, ca in figura 11.


11/12

Fig. 11 Curba de fluaj pentru un aliaj de aluminiu

Fluajul se produce prin depasire de catre dislocatii /sub actiuneacombinata a tensiunii aplicate si a fluctuatiilor termice0 a obstacolelor cese opun alunecarii. #precierea comportarii la fluaj se face printr-un

parametru denumit Krezistenta sau limita tehnica de fluaj.


12/12

Bibliografie

1. ?h. Muzdugan (ezistenta Naterialelor%. aleria uciu, Narcel uciu tudiul Naterialelor'. Corneliu Nunteanu tudiul Naterialelor:. F. Jeber Indrumar de laborator pentru (ezistenta Naterialelor@. JiEipediaA. Florentina Nocanu 8lemente de teoria elasticitatii si plastiitatii7. Polimeri curs . Popa

Documents

Fluajul materialelor