KUPARISAUVOJEN KOVUUS-, VETO-, JA VÄSYTYSKOKEET ANU VÄISÄNEN, JARMO MÄKIKANGAS, MARKKU KESKITALO, JARI OJALA

Samankaltaiset tiedostot
MEKAANINEN AINEENKOETUS

Valetun valukappaleelle on asetettu usein erilaisia mekaanisia ominaisuuksia, joita mitataan aineenkoestuksella.

Vauriomekanismi: Väsyminen

Laskuharjoitus 2 Ratkaisut

A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala.

Tartuntakierteiden veto- ja leikkauskapasiteettien

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Vaatimukset. Rakenne. Materiaalit ja niiden ominaisuudet. Timo Kiesi

semtu DEMU 2000 HARJATERÄSJATKOS KÄYTTÖ- ja SUUNNITTELUOHJE

Ratkaisut 3. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Harjoitus 1. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa [a), b)] ja laske c) kohdan tehtävä.

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys

BK10A3500 Materiaalitekniikka

Pienahitsien materiaalikerroin w

Kuparikapselin pitkäaikaiskestävyys

Koneenosien lujuuslaskenta

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys 34

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Ultralujien terästen konepajakäytettävyys

DEMU 2000 HARJATERÄSJATKOS KÄYTTÖ- ja SUUNNITTELUOHJE Käyttöseloste nro BY25

Kuparikapselin pitkäaikaiskestävyys

Taiter Oy. Taiter-pistokkaan ja Taiter-triangeliansaan käyttöohje

TAVOITTEET Määrittää taivutuksen normaalijännitykset Miten määritetään leikkaus- ja taivutusmomenttijakaumat

SISÄLTÖ Venymän käsite Liukuman käsite Venymä ja liukuma lujuusopin sovelluksissa

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Murtumismekaniikka III LEFM => EPFM

Väsymissärön ydintyminen

UDDEHOLM VANADIS 4 EXTRA. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Käyttökohteet. Ominaisuudet. Yleistä. Työkalun suorituskyvyn kannalta

Murtolujuus, Rm, MPa (=N/mm ) Myötöraja, Re, MPa

Jänneterästen katkeamisen syyn selvitys

Kon Kokeelliset menetelmät. Koesuunnitelma. 3D-tulostetun muovin materiaaliominaisuuksien mittaus. Janica Aula. Qiongge Tai.

LUJUUSOPPI. TF00BN90 5op. Sisältö:

ULLE - ULTRALUJIEN LEVYMATERIAALIEN KÄYTTÖ

Takasin sisällysluetteloon

Liite A : Kuvat. Kuva 1.1: Periaatekuva CLIC-kiihdyttimestä. [ 1 ]

Metallien plastinen deformaatio on dislokaatioiden liikettä

Analysoidaan lämpöjännitysten, jännityskeskittymien, plastisten muodonmuutosten ja jäännösjännityksien vaikutus

Hitsattavien teräsrakenteiden muotoilu

Valujen raaka-ainestandardit - Valurauta

Kon Teräkset Harjoituskierros 6.

Tasokehät. Kuva. Sauvojen alapuolet merkittyinä.

Q Q 3. [mm 2 ] 1 1 = L

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

Kuva 1. LL13 Haponkestävä naulalevyn rakenne.

Mika Lassila AINEENKOETUSKONEEN KÄYTÖN KEHITTÄMINEN OPETUS- JA TUTKIMUSKÄYTTÖÖN

Työ 3: STAATTISET ELPYMISMEKANISMIT JA METALLIEN ISKUSITKEYS

PURISTIN

7. Suora leikkaus TAVOITTEET 7. Suora leikkaus SISÄLTÖ

10. Jännitysten ja muodonmuutosten yhteys; vaurioteoriat

PRONSSISEOKSET AIHIOT JA LIUKULAAKERIT

Vertailukoe Massa-analyysi, maksimitiheys, kappaletiheys, asfalttipäällysteen paksuus

Materiaalinkoestuslaboratorio

DIPLOMITYÖ JÄNNITYSSUHTEEN VAIKUTUS ULTRALUJAN TERÄKSEN HITSAUSLIITOKSEN VÄSYMISLU- JUUTEEN

Alumiinivalujen raaka-ainestandardit

Hitsattu rakenne vikojen vaikutus lujuuteen ja elinikään

KEMI-TORNION AMMATTIKORKEAKOULU

TILASTOLLINEN KOON VAIKUTUS MONOTONISESSA KUORMITUKSESSA

Lasse Mörönen PL 1001 Puh Faksi Sähköposti ST-nostoankkureiden Rd24x135 ja Rd24x150 vetokokeet

Jigi Betonipalkin ja -pilarin laskennan kuvaus

FERROMETAL OY:N BETONIRUUVIEN TARTUNTA- VETOKOKEET JA LEIKKAUSKOKEET - Koetulokset

CHEM-A1410 Materiaalitieteen Perusteet Luento 3: Mekaaniset ominaisuudet Ville Jokinen

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

LUJUUSHYPOTEESIT, YLEISTÄ

/1. MTTTP5, luento Kertausta. Olk. X 1, X 2,..., X n on satunnaisotos N(µ, ):sta, missä tunnettu. Jos H 0 on tosi, niin

8. Yhdistetyt rasitukset

Keijo Silvasti TILASTOLLINEN KOON VAIKUTUS STAATTISESSA KUORMITUKSESSA

SISÄLTÖ 1. Veto-puristuskoe 2. Jännitys-venymäpiirros 3. Sitkeitten ja hauraitten materiaalien jännitysvenymäkäyttäytyminen

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 3: TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU. Osa 1-1: Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt

Betonin lujuus ja rakenteiden kantavuus. Betoniteollisuuden kesäkokous Hämeenlinna prof. Anssi Laaksonen

Optinen venymämittaus ultralujien terästen särmäys- ja vetokokeessa sekä taivutusvoimien laskenta

TUTKIMUS KUUMAVALSSATTUJEN RUOSTUMATTOMI- EN EN JA EN TERÄSTEN MUOVATTA- VUUDESTA

Tehtävä 1. Lähtötiedot. Kylmämuovattu CHS 159 4, Kylmävalssattu nauha, Ruostumaton teräsnauha Tehtävän kuvaus

Mitoitetaan MäkeläAlu Oy:n materiaalivaraston kaksiaukkoinen hyllypalkki.

Matemaattisten vertailukaavojen riskit

MODIX Raudoitusjatkokset

Stabiliteetti ja jäykistäminen

Palkki ja laatta toimivat yhdessä siten, että laatta toimii kenttämomentille palkin puristuspintana ja vetoteräkset sijaitsevat palkin alaosassa.

Siipituen puristuskestävyys

Harjoitus 10. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

HYPERSTAATTISET RAKENTEET

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

UDDEHOLM MIRRAX ESR 1 (5) Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Fysikaaliset ominaisuudet. Vetolujuus huoneenlämpötilassa.

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Konetekniikan koulutusohjelma BK10A0401 Kandidaatintyö ja seminaari

Työkalujen Laserkorjauspinnoitus

Raerajalujittuminen LPK / Oulun yliopisto

Alumiinin ominaisuuksia

Stalatube Oy. P u t k i k a n n a k k e e n m a s s o j e n v e r t a i l u. Laskentaraportti

CHEM-A1410 Materiaalitieteen perusteet

Aarni Kimmo. Sinkittyjen ohutlevyterästen vanhenemis- ja lämpölujittumisindeksien määrittäminen

EXTENSOMETRIN PROTOTYYPIN SUUNNITTELU

Kulutusterästuotteet TIETERÄT

LÄMPÖTILAN AIHEUTTAMAT VAIKUTUKSET SUOJASPIRAALIN MATERIAALIN OMINAISUUKSIIN

7. Ruuviliitokset 14.7

Kohiwood Eristehirsiseinän jäykistyskestävyyden määritys

PANK Menetelmä soveltuu ainoastaan kairasydännäytteille, joiden halkaisija on mm.

Ulle: minimilämmöntuonnin määrittäminen EN H C700

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

Betonin lujuuden määrittäminen rakenteesta. Betonitutkimusseminaari Risto Mannonen

Voimat ja liikkeet. Määritelmät. Vääntöherkät päällirakenteet

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

Transkriptio:

KUPARISAUVOJEN KOVUUS-, VETO-, JA VÄSYTYSKOKEET 18.12.2008 ANU VÄISÄNEN, JARMO MÄKIKANGAS, MARKKU KESKITALO, JARI OJALA 1 Johdanto Muovauksen vaikutuksesta metallien lujuus usein kasvaa ja venymä pienenee. Seurauksena materiaalin muovattavuus heikkenee. Kuparisauvojen väsytyskokeissa tavoitteena oli tutkia, kuinka toisen ja kolmannen asteen muokkaus vaikuttaa kuparin dynaamisen ja staattisen rasituksen kestoon. 2 Tutkimus Koesauvoja oli 4 erilaista; perusaine (S1 - S5), taivutettu-oikaistu koesauva (TS1 - TS5), 90 asteen kulmaan taivutettu koesauva (T1 - T5) ja 90 asteen taivutettu-oikaistu-taivutettu koesauva (TT1 - TT5). Vesileikatut koesauvat väsytettiin Oulun yliopiston Materiaalitekniikan laboratorion Carl Shenck -väsytyskoneella. Osasta näytteitä leikkausjäystettyä oli viilattu (?), osa oli viimeistelemättömiä. Kokeet tehtiin käyttäen yhtä siirtymää ja 3 5 toistoa. Suorilla koesauvoilla käytetty siirtymä oli 0,45 mm, ja taivutetuilla 0,56-0,57 mm. Siirtymän aiheuttamaa jännitystä kappaleisiin ei ole määritelty (väsytyskoneella käytettävän kaavan mukaan suoran sauvan jännitys ko. siirtymällä olisi 435 MPa, mutta todellisuudessa jännitys on varmaan ollut pienempi). Suorien ja taivutettujen koesauvojen tulokset eivät ole vertailukelpoiset johtuen erilaisesta jännitystilasta. Osa kokeista epäonnistui koneen jatkaessa käyntiään sauvan katkeamisen jälkeen. Vetokokeet tehtiin Oulun yliopiston Materiaalitekniikan laboratorion Zwick Z 100 vetokoneella 3 Tulokset Taulukosta nähdään perusaineen, kerran särmätyn ja oikaistun sekä 2 kertaa särmätyn ja oikaistun levyn vetokoetulokset. Vetokoetulokset Rp 0.1 Rp 0.2 Rp 1,0 Rm Agt At N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² % % Perusaine 199,50 211,25 222,25 257,25 22,54 31,02 keskihajonta 1,29 0,96 0,50 0,96 0,53 1,93 särmätty ja oikaistu 224,50 239,00 253,75 289,75 19,01 27,53 keskihajonta 1,73 2,16 2,63 0,96 0,52 1,93 2 särmätty ja oikaistu 263,00 279,75 296,50 318,75 5,38 5,85 keskihajonta 12,52 13,12 13,13 17,54 1,10 1,11 Vetokoetuloksissa näkyy selvästi kuparin muokkauslujittuminen. Murtovenymät pienenevät muokkauslujittumisen lisääntyessä. Tuloksissa pitää ottaa huomioon, että vetosauvan mitat on mitattu ohuimmalta kohtaa eli särmäyksen kohdalta. Sauvat eivät ole kuitenkaan katkenneet särmätyltä kohdalta kerran särmätyssä näytteessä (ks. kuva 1), vaan perusaineesta. Perusaineen lujuus on sama, mutta pienempi poikkipinta-ala jännitysten laskennassa aiheuttaa suuremman jännitysarvon. Kaksi kertaa särmätty ja taivutettu koesauva katkesi särmätystä kohdasta johtuen ohenneesta ainepaksuudesta. 1(6)

Kuva 1. Poikkivedetyt vetosauvat Kuvasta 2 nähdään särmätyn ja oikaistun levyn poikkileikkauksesta mitatut kovuudet. Kovuudet särmätyn ja oikaistun alueen poikkileikkauksesta 120 100 Kovuus, HV,500g, 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Paikka, mm Kuva 2. Kovuudet särmätyn ja oikaistun levyn poikkileikkauksesta Kovuusmittaustuloksista näkyy selvästi kuparin muokkauslujittuminen särmäyskohdasta. 2(6)

Suoristetuilla sauvoilla väsytyskoetulokset olivat keskenään hyvin samanlaiset. Tämä johtunee taivutuksen ja suoristuksen aiheuttamasta painaumasta koesauvassa; murtuma lähtee heikoimmasta kohdasta ja suuntautuu loven mukaisesti. Perusaine-sauvoilla murtumakohtia on alussa useita (kuvat 5-8), hallitseviksi muuttuvat säröt kasvavat epäsäännöllisesti edeten. Suoristettujen koesauvojen väsytystulos oli selvästi heikompi, kuin perusaineella. Keskimäärin perusainesauvat kestivät 3 4 -kertaisen määrän kuormitussyklejä verrattuna suoristettuihin sauvoihin (pienin suoran sauvan tulos voi olla paras vertailuarvo, koska on mahdollista että koneen asetukset ovat olleet hiukan erilaiset väsytettäessä kahta suurimman syklimäärän kestänyttä koesauvaa). Suorat kuparisauvat 0,6 Asetettu siirtymä [mm] 0,55 0,5 0,45 Suora Suoristettu 0,4 0 100000 200000 300000 400000 500000 Kuormitussyklit Kuva 3. Suorien kuparisauvojen väsytyskoetulokset. Taivutettujen koesauvojen tuloksissa hajontaa aiheutti koneen säätö, joka on hankalampaa kuin suorilla koesauvoilla. Myös 90-asteen kulmaan särmätyillä sauvoilla väsytyskestävyydessä oli selvä ero kerran taivutettujen koesauvojen hyväksi 2 kertaa taivutettujen koesauvojen kuormituksen kesto oli noin 30 % kerran taivutettujen koesauvojen kestävyydestä (kuva 4). 3(6)

Taivutetut kuparisauvat Asetettu siirtymä [mm] 0,6 0,55 0,5 0,45 Taivutettu 2 x taivutettu 0,4 0 100000 200000 300000 400000 500000 Kuormitussyklit Kuva 4. 90-asteen kulmaan taivutettujen kuparisauvojen väsytyskoetulokset. Kaiken kaikkiaan voidaan todeta, että sekä suorilla, että taivutetuilla koesauvoilla väsytyskoetulos oli selvästi parempi vähemmän muokatuilla kappaleilla. Koetulokset on kerätty taulukkoon Väsytyskoetulokset. Väsytyskoetulokset Perusnäytteet Taivutettu-oikaistu Näyte Siirtymä Syklit Kommentit Näyte Siirtymä Syklit Kommentit S1 0,45 474000 Ok TS1 0,45 111800 Ok S2 0,45 - Ei tulosta TS2 0,45 120300 Ok S3 0,45 484500 max 50t liikaa TS3 0,45 107800 Ok S4 0,45 357400 Ok TS4 - - Ei väsytetty S5 0,45 - Ei tulosta TS5 - - Ei väsytetty S6 - - - - - - - Keskiarvo S 438633 Keskiarvo TS 113300 Taivutetut 2 kertaa taivutettut Näyte Siirtymä Syklit Kommentit Näyte Siirtymä Syklit Kommentit T1 0,54-0,57 166700 Näyte vinossa TT1 0,56-0,56 55700 Ok T2 0,56-0,56 186300 Ok TT2 0,57-0,57 39800 Ok T3 0,57-0,57 - Ei tulosta TT3 0,57-0,58 66100 Ok T4 0,57-0,57 217100 Ok TT4 0,56-0,56 86700 Ok T5 0,57-0,57 236700 Ok TT5 - - - Keskiarvo T 201700 Keskiarvo TT 62075 Sekä 90-asteen kulmaan taivutetuilla, että suorilla koesauvoilla väsytyskoetulos oli selvästi parempi vähemmän muovatuilla sauvoilla. Kuvasarja (kuvat 5-8) suoran kuparisauvan väsytyskokeesta (koesauva S4). Kuvat on otettu koneen käydessä, joten ne eivät ole kovin tarkkoja. 4(6)

Konetekniikan osasto Oulun Eteläisen instituutti Kuva 5. Reuna on säröytynyt useasta kohti. 327 000 kierrosta. Kuva 6. Reunan hallitsevat säröt ovat kasvaneet, kappaleen keskelle on muodostumassa särö. 345 000 kierrosta. Kuva 7. Kappaleen keskelle muodostunut särö on kasvanut ja yhtymässä vastakkaisen reunan hallitsevaan säröön. 355 000 kierrosta. Kuva 8. Sauva on lähes irti-poikki, koe lopetettiin. 357 000 kierrosta. 5(6) OULUN YLIOPISTO Konetekniikan osasto PL 4200 (Linnanmaa) 90014 OULUN YLIOPISTO Puh. (08) 553 1011 Faksi: (08) 553 2026 me.oulu.fi www.oulu.fi/elme

4 Yhteenveto Veto- ja väsytyskokeiden perusteella voidaan todeta, että taivutettu ja oikaistu tuote kestää hyvin staattista kuormitusta johtuen kuparin muokkauslujittumisesta. Sen sijaan dynaamisessa kuormituksessa oikaistu ja uudelleen särmätty tuote on merkittävästi heikompi. Toisin sanoen oikaistun ja uudelleensärmätyn tuotteen väsymislujuus on merkittävästi alentunut. Tuotteen kelpoisuus riippuu sen sijoituskohteesta. 6(6)