Erresistentzia-trakzio-proba batez ere metalezko materialek luzaketa-prozesuan zehar kalteak jasateko duten gaitasuna zehazteko erabiltzen da, eta materialen propietate mekanikoak ebaluatzeko adierazle garrantzitsuenetako bat da.
1. Trakzio-proba
Trakzio-proba materialen mekanikaren oinarrizko printzipioetan oinarritzen da. Baldintza jakin batzuetan material-laginari trakzio-karga bat aplikatuz, lagina hautsi arte trakzio-deformazioa eragiten da. Proban zehar, lagin esperimentalaren deformazioa karga desberdinen pean eta lagina hausten denean gehienezko karga erregistratzen dira, materialaren etekin-erresistentzia, trakzio-erresistentzia eta beste errendimendu-adierazle batzuk kalkulatzeko.
Tentsioa σ = F/A
σ trakzio-erresistentzia da (MPa)
F trakzio-karga da (N)
A laginaren zeharkako azalera da
2. Tentsio-kurba
Luzaketa prozesuaren hainbat etapa aztertzea:
a. OP fasean, karga txiki batekin, luzapena kargarekin erlazio linealean dago, eta Fp lerro zuzena mantentzeko gehienezko karga da.
b. Karga Fp gainditu ondoren, trakzio-kurbak erlazio ez-lineala hartzen hasten da. Lagina hasierako deformazio-fasean sartzen da, karga kentzen da, eta lagina bere jatorrizko egoerara itzuli eta elastikoki deformatu daiteke.
c. Karga Fe gainditu ondoren, karga kentzen da, deformazioaren zati bat leheneratzen da eta hondar-deformazioaren zati bat mantentzen da, eta horri deformazio plastikoa deritzo. Fe-ri muga elastikoa deritzo.
d. Karga gehiago handitzen denean, trakzio-kurbak zerra-hortz itxura erakusten du. Karga handitzen edo gutxitzen ez denean, lagin esperimentalaren luzapen jarraituaren fenomenoari malgutasuna deritzo. Malgutasunaren ondoren, laginak deformazio plastiko nabarmena jasaten hasten da.
e. Malgutasunaren ondoren, laginak deformazioarekiko erresistentzia, gogortze lanaren eta deformazio-indartzearen igoera erakusten du. Karga Fb-ra iristen denean, laginaren zati bera nabarmen uzkurtzen da. Fb erresistentzia-muga da.
f. Uzkurdura fenomenoak laginaren euskarri-ahalmena gutxitzea dakar. Karga Fk-ra iristen denean, lagina hausten da. Honi haustura-karga deritzo.
Etekin-indarra
Erresistentzia elastikoa material metaliko batek kanpoko indar baten menpe dagoenean deformazio plastikoaren hasieratik haustura osoa jasan dezakeen tentsio-balio maximoa da. Balio honek materiala deformazio elastikotik deformazio plastikorako fasera igarotzen den puntu kritikoa markatzen du.
Sailkapena
Goiko etsipen-erresistentzia: laginaren tentsio maximoa adierazten du, indarra lehen aldiz jaitsi aurretik, etsipena gertatzen denean.
Erresistentzia-muga txikiagoa: hasierako efektu iragankorra alde batera uzten denean erresistentzia-fasean dagoen tentsio minimoari egiten dio erreferentzia. Erresistentzia-muga txikiagoaren balioa nahiko egonkorra denez, normalean materialaren erresistentziaren adierazle gisa erabiltzen da, erresistentzia-puntua edo erresistentzia-muga deritzona.
Kalkulu-formula
Goi mailako etsipen-erresistentziarako: R = F / Sₒ, non F etsipen-fasean indarra lehen aldiz jaitsi aurretiko indar maximoa den, eta Sₒ laginaren jatorrizko zeharkako sekzioaren azalera.
Etekin-erresistentzia txikiagorako: R = F / Sₒ, non F hasierako efektu iragankorra alde batera utzita F indar minimoa den, eta Sₒ laginaren jatorrizko zeharkako azalera.
Unitatea
Malgutasun-unitatea normalean MPa (megapascal) edo N/mm² (Newton milimetro karratuko) da.
Adibidea
Adibidez, karbono gutxiko altzairua hartu, bere etekin-muga normalean 207MPa da. Muga hori baino handiagoa den kanpoko indar bati eragiten dionean, karbono gutxiko altzairuak deformazio iraunkorra sortuko du eta ezin izango da leheneratu; muga hori baino txikiagoa den kanpoko indar bati eragiten dionean, karbono gutxiko altzairuak bere jatorrizko egoerara itzul daiteke.
Material metalikoen propietate mekanikoak ebaluatzeko adierazle garrantzitsuenetako bat da etsipen-erresistentzia. Kanpoko indarren menpe daudenean materialek deformazio plastikoari aurre egiteko duten gaitasuna islatzen du.
Trakzio-erresistentzia
Trakzio-erresistentzia material batek tentsio-kargapean kalteak jasateko duen gaitasuna da, zehazki materialak tentsio-prozesuan jasan dezakeen tentsio-balio maximo gisa adierazten dena. Materialaren tentsio-tentsioak bere tentsio-erresistentzia gainditzen duenean, materialak deformazio plastikoa edo haustura jasango du.
Kalkulu-formula
Trakzio-erresistentziaren (σt) kalkulu-formula hau da:
σt = F / A
Non F laginak hautsi aurretik jasan dezakeen gehienezko trakzio-indarra (Newton, N), eta A laginaren jatorrizko zeharkako azalera (milimetro karratu, mm²).
Unitatea
Trakzio-erresistentziaren unitatea normalean MPa (megapascal) edo N/mm² (Newton milimetro karratuko) da. 1 MPa 1.000.000 Newton metro karratukoren berdina da, hau ere 1 N/mm²-ren berdina.
Eragile faktoreak
Trakzio-erresistentzia faktore askok eragiten dute, besteak beste, konposizio kimikoak, mikroegitura, tratamendu termiko prozesuak, prozesatzeko metodoak, etab. Material ezberdinek trakzio-erresistentzia desberdinak dituzte, beraz, aplikazio praktikoetan, material egokiak aukeratu behar dira materialen propietate mekanikoetan oinarrituta.
Aplikazio praktikoa
Trakzio-erresistentzia oso parametro garrantzitsua da materialen zientziaren eta ingeniaritzaren arloan, eta askotan erabiltzen da materialen propietate mekanikoak ebaluatzeko. Egitura-diseinuari, materialen hautaketari, segurtasun-ebaluazioari eta abarrei dagokienez, trakzio-erresistentzia kontuan hartu beharreko faktorea da. Adibidez, eraikuntza-ingeniaritzan, altzairuaren trakzio-erresistentzia faktore garrantzitsua da kargak jasan ditzakeen ala ez zehazteko; aeroespazialaren arloan, material arinen eta erresistentzia handikoen trakzio-erresistentzia da hegazkinen segurtasuna bermatzeko gakoa.
Nekearekiko erresistentzia:
Metalen nekea materialek eta osagaiek pixkanaka toki batean edo gehiagotan tentsio zikliko edo deformazio ziklikopean tokiko kalte metatu iraunkorrak sortzen dituzten prozesuari egiten dio erreferentzia, eta ziklo kopuru jakin baten ondoren pitzadurak edo bat-bateko haustura osoak gertatzen dira.
Ezaugarriak
Bat-batekotasuna denboran: Metalen nekearen ondoriozko haustura askotan bat-batean gertatzen da denbora gutxian, zantzu nabarmenik gabe.
Kokapenean tokikoa: Nekearen ondoriozko haustura normalean tentsioa kontzentratzen den eremu lokaletan gertatzen da.
Ingurunearekiko eta akatsekiko sentikortasuna: Metalen nekea oso sentikorra da ingurunearekiko eta materialaren barruko akats txikiekiko, eta horiek nekearen prozesua bizkortu dezakete.
Eragile faktoreak
Tentsioaren anplitudea: Tentsioaren magnitudeak zuzenean eragiten dio metalaren neke-bizitzari.
Batez besteko tentsioaren magnitudea: Zenbat eta handiagoa izan batez besteko tentsioa, orduan eta laburragoa izango da metalaren neke-bizitza.
Ziklo kopurua: Zenbat eta gehiagotan egon metala tentsio edo deformazio ziklikopean, orduan eta larriagoa izango da nekearen kalteen metaketa.
Prebentzio neurriak
Materialen hautaketa optimizatu: nekearen muga handiagoak dituzten materialak aukeratu.
Tentsio-kontzentrazioa murriztea: Tentsio-kontzentrazioa murriztea egitura-diseinuaren edo prozesatze-metodoen bidez, hala nola ertz biribilduen trantsizioak erabiliz, zeharkako sekzioaren dimentsioak handituz, etab.
Gainazaleko tratamendua: Metalezko gainazalean leuntzea, ihinztatzea, etab. gainazaleko akatsak murrizteko eta nekearekiko erresistentzia hobetzeko.
Ikuskapena eta mantentze-lanak: Metalezko osagaiak aldizka ikuskatu, pitzadurak bezalako akatsak berehala detektatu eta konpontzeko; nekea jasaten duten piezak mantendu, hala nola higatutako piezak ordezkatuz eta lotura ahulak indartuz.
Metalen nekea metalen akats modu ohikoa da, bat-batekotasuna, tokikotasuna eta ingurunearekiko sentikortasuna ezaugarritzen dituena. Tentsioaren anplitudea, batez besteko tentsioaren magnitudea eta ziklo kopurua dira metalen nekeari eragiten dioten faktore nagusiak.
SN kurba: materialen neke-bizitza deskribatzen du tentsio-maila desberdinen pean, non S-k tentsioa adierazten duen eta N-k tentsio-zikloen kopurua.
Nekearen erresistentziaren koefizientearen formula:
(Kf = Ka ∫Kb ∫Kc ∫Kd ∫Ke)
Non (Ka) karga-faktorea den, (Kb) tamaina-faktorea, (Kc) tenperatura-faktorea, (Kd) gainazalaren kalitate-faktorea eta (Ke) fidagarritasun-faktorea.
SN kurbaren adierazpen matematikoa:
(\sigma^m N = C)
Non (\sigma) tentsioa den, N tentsio-zikloen kopurua, eta m eta C material-konstanteak diren.
Kalkulu-urratsak
Zehaztu materialen konstanteak:
Zehaztu m eta C-ren balioak esperimentuen bidez edo dagokion literatura kontsultatuz.
Zehaztu tentsio-kontzentrazio faktorea: Kontuan hartu piezaren benetako forma eta tamaina, baita fileteek, giltza-zuloek eta abarrek eragindako tentsio-kontzentrazioa ere, K tentsio-kontzentrazio faktorea zehazteko. Kalkulatu nekearen erresistentzia: SN kurbaren eta tentsio-kontzentrazio faktorearen arabera, piezaren diseinu-bizitzarekin eta lan-tentsio mailarekin konbinatuta, kalkulatu nekearen erresistentzia.
2. Plastizitatea:
Plastizitatea material batek kanpoko indarraren menpe dagoenean, deformazio iraunkorra sortzen duen propietateari egiten dio erreferentzia, kanpoko indarrak bere muga elastikoa gainditzen duenean hautsi gabe. Deformazio hau itzulezina da, eta materiala ez da bere jatorrizko formara itzuliko kanpoko indarra kendu arren.
Plastizitate-indizea eta bere kalkulu-formula
Luzapena (δ)
Definizioa: Luzapena neurgailu-sekzioaren deformazio osoaren ehunekoa da, lagina jatorrizko neurgailu-luzerara trakzioz hausturaren ondoren.
Formula: δ = (L1 – L0) / L0 × % 100
Non L0 laginaren jatorrizko neurketa-luzera den;
L1 lagina hautsi ondoren neurgailuaren luzera da.
Segmentu-murrizketa (Ψ)
Definizioa: Segmentu-murrizketa lepo-puntuan zeharkako sekzioaren azaleraren murrizketa maximoaren ehunekoa da, lagina jatorrizko zeharkako sekzioaren azalerara hautsi ondoren.
Formula: Ψ = (F0 – F1) / F0 × % 100
Non F0 laginaren jatorrizko zeharkako sekzioaren azalera den;
F1 lagina hautsi ondoren lepo-puntuan dagoen zeharkako sekzioaren azalera da.
3. Gogortasuna
Metalen gogortasuna propietate mekanikoen indizea da, metalezko materialen gogortasuna neurtzeko. Metalaren gainazaleko bolumen lokalean deformazioari aurre egiteko gaitasuna adierazten du.
Metalen gogortasunaren sailkapena eta irudikapena
Metalen gogortasunak sailkapen eta irudikapen metodo ugari ditu proba-metodo desberdinen arabera. Batez ere, hauek dira:
Brinell gogortasuna (HB):
Aplikazio-eremua: Oro har, materiala bigunagoa denean erabiltzen da, hala nola, metal ez-ferrikoetan, altzairua tratamendu termikoa baino lehen edo erregosi ondoren.
Probaren printzipioa: Proba-karga jakin batekin, diametro jakin bateko altzairu gogortuzko bola bat edo karburozko bola bat sartzen da probatu beharreko metalaren gainazalean, eta karga deskargatzen da denbora jakin baten ondoren, eta probatu beharreko gainazaleko koska-diametroa neurtzen da.
Kalkulu-formula: Brinell gogortasunaren balioa karga indentazio-azalera esferikoaren zatitzean lortzen den zatidura da.
Rockwell gogortasuna (HR):
Aplikazio-eremua: Oro har, gogortasun handiagoa duten materialetarako erabiltzen da, hala nola tratamendu termikoaren ondoren gogortasuna.
Proba-printzipioa: Brinell gogortasunaren antzekoa, baina zunda desberdinak (diamantea) eta kalkulu-metodo desberdinak erabiliz.
Motak: Aplikazioaren arabera, HRC (gogortasun handiko materialetarako), HRA, HRB eta beste mota batzuk daude.
Vickers gogortasuna (HV):
Aplikazio-eremua: Mikroskopio bidezko analisietarako egokia.
Proba-printzipioa: Sakatu materialaren gainazala 120 kg baino gutxiagoko karga batekin eta 136°-ko erpin-angelua duen diamantezko kono karratu formako indentadore batekin, eta zatitu materialaren indentazio-zuloaren azalera karga-balioarekin Vickers gogortasunaren balioa lortzeko.
Leeb gogortasuna (HL):
Ezaugarriak: Gogortasun-probagailu eramangarria, neurtzeko erraza.
Probaren printzipioa: Erabili gogortasun-gainazalean jo ondoren inpaktu-buru bolak sortutako errebotea, eta kalkulatu gogortasuna laginaren gainazaletik 1 mm-ra dagoen zuloaren errebote-abiaduraren eta inpaktu-abiaduraren arteko erlazioaren bidez.
Argitaratze data: 2024ko irailaren 25a
