Vlačno ispitivanje

Vlačno ispitivanje na kidalici za nestandardni ispitni uzorak.

Ispitni uzorak ili epruveta nakon vlačnog ispitivanja. Vidi se suženje promjera uzorka zbog vlačnog istezanja na kidalici

Univerzalna kidalica

Vlačno ispitivanje je postupak ispitivanja mehaničkih svojstava materijala na kidalici, kojim se utvrđuju glavna svojstva koja karakteriziraju mehaničku otpornost materijala, ali i njihovu deformabilnost. Iz materijala koji želimo ispitati izrađuje se uzorak za ispitivanje propisanog oblika i dimenzija, a to je epruveta ili ispitni uzorak. Najčešće je to (ovisno o obliku poluproizvoda ) ispitni uzorak valjkastog oblika, kod kojega su promjer i mjerna duljina u određenom razmjeru. Na kidalici se direktno mjeri vlačna čvrstoća materijala σ_M, produljenje ispitnog uzorka ΔL i suženje poprečnog presjeka uzorka ΔA. Iz rezultata vlačnog ispitivanja mogu se odrediti Youngov modul elastičnosti E, Poissonov omjer υ, granica razvlačenja i rad plastične deformacije.

Ispitni uzorak ili epruveta

Početna mjerna duljina ispitnog uzorka ili epruvete za kratke proporcionalne epruvete iznosi L₀/d₀ = 5, a za duge proporcionalne epruvete iznosi L₀/d₀ = 10, gdje je d₀ promjer epruvete. Početna mjerna duljina epruvete za neproporcionalne epruvete ne ovisi o promjeru d₀. Epruvete za žice i štapove promjera do 4 mm moraju imati početnu mjernu duljinu L₀ = 200 ± 2 mm ili L₀ = 100 ± 1 mm. Ispitni uzorci za limove i trake debljine od 0,1 do 3 mm izrezuju se na širinu 12,5 odnosno 20 mm, s početnom mjernom duljinom L₀ od 50 do 80 mm i ispitnom duljinom 75 odnosno 120 mm.

Pored standardnih epruveta za ispitivanje vlačne čvrstoće , služe i tehničke epruvete. To su lanci, čelična užad, cijevi, različiti profili, žica, gotovi strojni dijelovi itd. Te epruvete se posebno ne obrađuju, već se ispitivanje vrši u stanju u kojem se ugrađuju u konstrukciju. Standardne epruvete se izrađuju obilnim hlađenjem da se struktura materijala ne promijeni, jer ona utječe na čvrstoću. Površina tijela mora biti fino obrađena bez ogrebotina i tragova obradbe, a prijelaz s tijela na glavu epruvete mora biti izveden s propisanim zaobljenjem r .

Kidalica

Za ispitivanje vlačne čvrstoće služe ispitivalice koje nazivamo kidalicama. Univerzalna kidalica osim vlačne čvrstoće može ispitivati i tlačnu čvrstoću, te čvrstoću na odrez i pri savijanju. Svaka kidalica se sastoji iz:

• uređaja za nametanje opterećenja,
• uređaja za mjerenje sile,
• uređaja za mjerenje deformacije ispitnog materijala,
• uređaja za ispis dijagrama ispitivanja dijagrama naprezanja.

Prilikom vlačnog ispitivanja poseban uređaj crta dijagrama naprezanja. Njega možemo i sami nacrtati ako u tijeku ispitivanja za određenu vrijednost sile F očitamo apsolutno produljenje epruvete ΔL. Na ordinatu se nanese sila F u određenom mjerilu, a na apscisu odgovarajuća vrijednost apsolutnog produljenja ΔL, također u određenom mjerilu. Spajanjem tako dobivenih točkica nastaje dijagram naprezanja F – ΔL.

Relativno produljenje (duljinska ili uzdužna deformacija) štapa ili šipke je produljenje s obzirom na početnu duljinu L_o:

$\varepsilon ={\frac {\Delta L}{L_{0}}}={\frac {L-L_{0}}{L_{0}}}$

gdje je: ΔL – produljenje epruvete (mm), L₀ – početna mjerna duljina epruvete i L – mjerna duljina napregnute epruvete. Oznaka ε vrijedi za relativno produljenje nakon loma (istezljivosti) proporcionalne epruvete s faktorom k = 5,65 (L₀/d₀ = 5). Kod proporcionalnih epruveta s drugom vrijednosti faktora (npr. k = 11,3) valja uz oznaku dodati tu vrijednost kao indeks (npr. ε_11,3). Kod neproporcionalnih epruveta s početnom mjernom duljinom L₀ (npr. L₀ = 80 mm) treba uz oznaku dodati tu vrijednost početne mjerne duljine (npr. ε₈₀).

Izmjerena sila se koristi za proračun naprezanja σ, na osnovu formule:

$\sigma ={\frac {F_{n}}{A}}$

gdje je: F – mjerena sila i A – ploština presjeka unutar ispitne duljine. Na osnovu toga dobivamo dijagram naprezanja.

Standardi

Za kovine se koriste slijedeći standardi:

• HRN EN 10002-1 Ispitivanje mehaničkih svojstava materijala (Hrvatske norme)
• ISO 6892 Metalni materijali - Vlačno ispitivanje na sobnim temperaturama
• ASTM E8 Metode standardnog ispitivanja na vlačno naprezanje za metalne materijale (SAD)
• JIS Z2241 Metode ispitivanja na vlačno naprezanje za metalne materijale (Japan)