Caractéristiques de contrainte-déformation des aciers

Tension stable de spécimens en acier

Le but de cette expérience :

• Afin de familiariser les élèves avec le test de laboratoire standard pour déterminer les propriétés de traction des matériaux métalliques dans n’importe quelle forme (ASTM E8),
• Pour comparer les propriétés de couramment utilisée d’ingénierie des matériaux métalliques (acier et aluminium), et
• Pour comparer les propriétés testées des métaux aux valeurs publiées.

On supposera qu’une machine d’essai universelle (UTM) avec contrôle de déformation et de capacités d’acquisition de tests et données associées est disponible. Conformément aux procédures recommandées étape par étape pour effectuer des essais de traction fournis par le fabricant de l’UTM, accordant une attention particulière pour les consignes de sécurité. Ne pas aller de l’avant si vous êtes incertain au sujet de n’importe quelle étape et clarifier les doutes avec votre instructeur de laboratoire, que vous pouvez blesser gravement vous-même ou votre entourage si vous ne suivez pas les précautions adéquates. En outre, assurez-vous que vous connaissez toutes les procédures d’arrêt d’urgence et que vous êtes familier avec le logiciel de gestion de la machine.

La procédure ci-dessous est générique et est destinée à couvrir les mesures les plus importantes ; Il peut y avoir des écarts significatifs de lui selon l’équipement disponible.

1. préparer des échantillons :

1. Obtenir des éprouvettes cylindriques pour les deux aciers, un doux et chaud roulé (par exemple A36) et un dur et froid roulées (par exemple un C1018).
2. Mesurer le diamètre de l’éprouvette à la plus proche po 0,002 à plusieurs endroits près du milieu à l’aide d’un pied à coulisse.
3. Maintenir le spécimen et marquer, à l’aide d’un fichier, une longueur de gage approximative de 2 po. Remarque : Noter la longueur de gage avec soin afin qu’il soit clairement gravé, mais pas si profonde quant à devenir une concentration de contrainte qui peut conduire à la pour cassure.
4. Mesurer la véritable longueur de gage à la po 0,002 plus proche à l’aide d’un pied à coulisse a marqué.
5. Si possible installer un extensomètre comme décrit dans JoVE vidéo sur « Constantes de matériau ».
6. Recueillir toutes les informations disponibles sur les données d’étalonnage et de la résolution de tous les instruments utilisés pour évaluer les erreurs expérimentales possibles et les limites de confiance. Ces deux questions sont essentielles à l’obtention de résultats significatifs, mais dépassent la portée de ce qui est discuté ici.

2. les échantillons d’essai :

1. Allumez la machine d’essai et initialiser le logiciel. Assurez-vous que vous avez le programme d’installation toute capacités d’acquisition de graphique et les données appropriées au sein du logiciel. Au minimum, afficher la courbe contrainte-déformation et possèdent des afficheurs pour la charge et la souche.
2. Sélectionnez des tests appropriés au sein du logiciel qui est compatible avec le protocole d’essai ASTM E8. Notez la vitesse de déformation utilisée et si deux taux, un pour l’élastique et un pour la plage d’inélastique, sont utilisés. Définissez également toutes les mesures appropriées dans le logiciel (par exemple, pour la machine à s’arrêter au 15 % de déformation, afin de retirer l’extensomètre et d’enregistrer la valeur maximale de charge est atteinte.).
3. Relever manuellement la traverse tel que toute la longueur de l’échantillon se glisse facilement entre les poignées. Insérez avec précaution le spécimen dans les poignées supérieurs à environ 80 % de la profondeur de la poignée ; aligner le spécimen à l’intérieur des poignées et serrer légèrement, afin d’empêcher la chute de l’échantillon. Remarque : Ne pas serrer la poignée de sa pleine pression à ce stade.
4. Abaissez lentement la traverse supérieure. Une fois l’échantillon se trouve environ 80 % de la profondeur du fond grip, assurez-vous que le spécimen est correctement aligné dans les poignées du bas (c'est-à-dire avec les poignées du bas en position complètement ouverte, le spécimen doit « flotter » au milieu de l’ouverture de poignée inférieure). Désalignement de spécimen, qui se traduira par des contraintes de flexion et de torsion supplémentaires au cours des essais, est l’une des erreurs plus courantes rencontrées lorsqu’on effectue des tests de tension. Si l’alignement est pauvre, travailler avec un technicien pour aligner correctement les poignées.
5. Appliquer une pression latérale appropriée au modèle à travers les poignées pour s’assurer qu’aucun glissement se produit au cours des essais. Notez qu’il y aura une petite charge axiale à ce stade, que le processus de serrage introduit une précharge dans l’échantillon. les machines d’essai peuvent avoir des ajustements logiciels pour minimiser cette précharge. Enregistrez la valeur de précharge.
6. Fixez solidement l’extensomètre électronique au modèle selon les spécifications du fabricant. Remarque : Les lames de l’extensomètre n’ont pas besoin d’être positionnée exactement sur les marques de gage sur l’échantillon, mais devraient être centrés sur le spécimen.
7. Vérifiez soigneusement que vous avez correctement exécuté toutes les procédures jusqu'à ce point ; Si possible, avoir un superviseur vérifier si l’échantillon est prêt à être testé.
8. Démarrer le chargement pour commencer à appliquer l’effort de traction au modèle de formulaire et observez la lecture direct de la charge appliquée sur l’écran de l’ordinateur. Remarque : Si la charge mesurée n’augmente pas, le spécimen est glissant à travers les poignées et a besoin d’être remis en place. Si cela se produit, arrêter l’essai et recommencer à nouveau à l’étape 2.3.
9. Quelque temps avant la rupture de l’échantillon, le test sera automatiquement suspendu sans décharger le spécimen. À ce stade, retirez l’extensomètre. Si le spécimen rompt avec l’extensomètre en place, vous détruirez l’extensomètre, une pièce très coûteuse d’équipement.
10. Reprendre l’application de la charge de traction jusqu'à la défaillance. En arrivant à la charge maximale, les charges mesurées vont commencer à diminuer. À ce stade, le spécimen commencera striction et rupture finale doit se produire dans cette région à col à travers la déchirure ductile.
11. Une fois le test terminé, soulever la traverse, desserrer les poignées supérieurs et retirez le morceau de spécimen de la poignée supérieure. Une fois la moitié supérieure de l’éprouvette est enlevée, desserrez la poignée de fond et enlever l’autre moitié de l’échantillon.
12. Enregistrez la valeur à l’effort de traction maximal et imprimer une copie de la courbe contrainte-déformation. Enregistrer les données enregistrées numériquement.
13. Soigneusement, assembler les extrémités de l’échantillon fracturé et mesurez la distance entre les marques en gage à la plus proche à 0,002. Enregistrer la longueur finale de gage.
14. Mesurer le diamètre de l’échantillon à la section plus petite à la plus proche à 0,002.
15. Le document le spécimen fracturé avec photos et schémas.

3. analyse des données

1. Calculer le % d’allongement et réduction de la superficie pour chaque type de matériau métallique.
   allongement =
   réduction de la superficie =
2. Décrire, classer et enregistrer le mode de fracture prédominante pour chaque échantillon.
3. Déterminer les propriétés des matériaux tel que décrit dans les Fig. 2 et 3. Organiser les données dans une feuille de calcul telle que la souche jusqu'à 0,004 est donnée par l’extensomètre et entre 0,004 et 0,15 par l’extensomètre (limite supérieure de l’extensomètre est la valeur de la déformation au cours de laquelle il a été retiré de l’épreuve, cette valeur change selon le la capacité de déformation de l’échantillon).
4. Utilisez l’allongement cruciformes de déplacement et % pour estimer la souche ultime. Si un extensomètre n’est pas utilisée, n’oubliez pas de corriger pour n’importe quel glissement initial de l’extensomètre. On peut compter les places dans le graphique pour obtenir la dureté (aire sous la courbe contrainte-déformation).
5. En utilisant un manuel ou autre mention appropriée, déterminer le module d’élasticité, limite d’élasticité et résistance à la traction des matériaux utilisés. Comparez les valeurs publiées pour les résultats des tests.