Bat1 tema6 propietats

Embed Size (px)

Text of Bat1 tema6 propietats

  • 1. PROPIETATS I ASSAIGS DE MATERIALS 2n Batxillerat INS Frederic Mompou Curs 2012-2013

2. Els materials i els processos industrials Lenergia i els materials sn els dos elements imprescindibles pertot procs industrial. En tot procs tecnolgic, una de les primeres coses que shan defer s un projecte. Sha de tenir uns criteris de selecci delmaterial. Aquests criteris sn els segents: Propietats del material. Qualitats esttiques, que serien el color, la textura, la forma, etc. Procs de fabricaci a seguir i maquinria adequada. Cost. Disponibilitat, la vida prevista al mercat. Impacte ambiental, de lextracci i transformaci de les matries primeres. Mirar si la seva extracci de les matries primeres sn agressives al medi ambient. 3. Propietats mecniques Tractarem materials que es troben en estat slid atemperatura ambient Les propietats mecniques descriuen el comportament delsmaterials davant laplicaci de forces externes. Cada material t un comportament diferent i particular quan lisn aplicades forces externes. Per tant, hem de conixer lespropietats mecniques dels materials per tal de poder triar elms adequat a cada aplicaci. Per conixer i mesurar les seves propietats mecniques, elsmaterials se sotmeten a unes proves de laboratorianomenades assaigs. 4. Propietats mecniques: resistncia mecnica i assaig de tracci Les deformacions dels cossos, i per tant dels elementsestructurals, poden ser molt diverses. En general una deformaci s una modificaci de la forma iaix representa una modificaci de lestructura molecular delsmaterials o elements constructius. Per tal de poder estudiar una mica en profunditat aquestesdeformacions introduirem el concepte desfor Definirem com a esfor aquell tipus dacci (conjunt de forces imoments aplicats en un cos) que provoca un determinat tipusde deformaci. 5. Propietats mecniques: resistncia mecnica i assaig de tracci La resistncia mecnica s la capacitat de suportaresforos sense deformar-se o trencar-se. Segons la manera daplicar-los sobre el material esdistingeixen diferents tipus desforos: De tracci: quan intenten estirar De compressi: quan intenten aixafar De flexi: quan intenten doblegar De torsi: quan intenten retorar De cisalla: quan intenten tallar 6. Propietats mecniques: resistncia mecnica iassaig de tracci De tracci: quan intenten estirar De compressi: quan intenten aixafar De flexi: quan intenten doblegar De torsi: quan intenten retorar De cisalla: quan intenten tallar 7. Tipus desforos: 8. Els esforos de flexi es poden considerar, en general,com la combinaci duna tracci i duna compressi. La intensitat daquests esforos no s homognia: augmenta a les zones ms allunyades, i disminueix a les ms properes. 9. De vegades, segons la forma delmaterial, un esfor de compressipot produir un corbament en llocdun aixafament. Aquest fenomenrep el nom de vinclament, i esdna en materials esvelts (moltllargs en comparaci amb la sevasecci transversal) 10. EsforFormes ms adequadesaplicat de suportar-loTracci Secci elevadaCompressiSecci elevada i pocalongitudFlexiSecci elevada, cantellgran, poca longitudTorsiSecci elevadaCisallament Secci elevadaTot i que las dues biguestenen la mateixa secci, labiga superior suporta millorels esforos de flexiperqu t un cantell msllarg. 11. Propietats mecniques:models dedeformaci i comportament mecnic Quan un material s deformat per laplicaci dun esfor, potser que la deformaci sigui temporal o permanent. Si s temporal el material torna a la seva forma inicial uncop retirat lesfor deformaci elstica Si s permanent el material mant certa deformacimalgrat haver retirat lesfor deformaci plstica 12. Comportament elstic: Comportament plstic: 13. Propietats mecniques: models dedeformaci i comportament mecnic Hi ha materials que es trenquen sense experimentar,prcticament cap deformaci prvia comportament frgil En canvi, hi ha materials que es deformen ostensiblementabans de trencar-se comportament dctil 14. Propietats mecniques: assaig de tracci. Esfor i allargament unitari Lassaig de tracci s una de les proves de laboratori msutilitzades i que ms informaci proporciona sobre lespropietats mecniques dels materials. Per tal que els valors obtinguts no depenguin de lesdimensions de la pea que estem utilitzant, sin noms delseu material, sutilitzen els conceptes desfor unitari iallargament unitari. 15. Propietats mecniques: assaig de tracci. Esfor i allargament unitariDibuix acotat duna provetaMquina per a lassaig de tracci 16. Propietats mecniques: assaig de tracciMquina per a lassaig de tracci 17. Propietats mecniques: assaig de tracci. EsforunitariLesfor unitari () o simplement esfor, s la relaci entre lafora F aplicada a un material i la secci A sobre la qualsaplica.Tamb es coneix per tensi o tensi normal-. F 2 N / mm ( MPa) AF = Fora aplicada en N.A = Secci inicial del material en mm2. 18. Propietats mecniques: assaig de tracci. Allargament unitariQuan saplica un esfor de tracci prou intens a un material, aquest sallarga iincrementa la seva longitud. Lallargament depn de la llargria inicial de la pea. Tot i aplicar la mateixa fora, tenir la mateixa secci i ser del mateix material, el valor de lallargament s diferent en cada cas. En canvi, el valor de lallargament unitari s el mateix en tots els casos. 19. Propietats mecniques: assaig de tracci. Allargament unitariLallargament unitari e s la relaci entre lallargamentL produt en el material i la llargria inicial L0 que teniaabans daplicar-ne lesfor de tracci. L ( sense unitats)L0Lallargament unitari es pot expressar tamb en %:L(%) 100 L0 20. Propietats mecniques: diagrama de tracciEl diagrama de tracci sutilitza molt per determinar les caracterstiquesmecniques dels materials es realitza a partir dels assaigs de tracci.En aquests assaigs es fan servir provetes normalitzades i es sotmeten aesforos de tracci fins a trencar-les.El diagrama de tracci presenta els esforos unitaris a leix dordenades iels allargaments unitaris a leix de les abscisses. 21. Propietats mecniques: diagrama de tracci 22. Propietats mecniques: diagrama de tracci 23. Propietats mecniques: diagrama de tracciHi ha zones i punts importants daquest diagrama que cal destacar:Zona elstica (O-A)En aquesta zona les deformacions produdes sn de tipus elstic.Sanomena tamb zona proporcional, ja que hi ha proporcionalitat entreels esforos i les deformacions.Es caracteritza perqu s una lnia recta (OA) i en lextrem superior (elpunt A) se situa el lmit de proporcionalitat,p .En aquesta zona es compleix la llei de Hooke, i el pendent de la rectacorrespon al mdul elstic o mdul de Young, E, del material:p E = Mdul elstic o mdul de Young en MPa.E p = Esfor unitari en N/mm2 (MPa). = Allargament unitari. 24. Propietats mecniques: diagrama de tracciZona elstica (O-A) p Ependent de la recta 25. Propietats mecniques: diagrama de tracciZona plstica (A-E)Lmit elstic (A-B)A partir del punt A comencen les deformacions permanents.Al punt B se situa el lmit elstic, e esfor unitari mxim que potsuportar un material sense experimentar cap deformaci permanent. A la prctica aquest valor s molt difcil dobtenir i sadmet com a vlid el valor de lesfor que produeix una deformaci permanent del 0,2% de la llargria calibrada. 26. Propietats mecniques: diagrama de tracciEls elements de mquines i estructures es dissenyen amb unesdimensions que els permetin treballar per sota del seu lmit elstic,per tal devitar deformacions perilloses.Lesfor unitari mxim que sutilitza en el disseny duna pea esconeix com la tensi mxima de treball.Aquesta tensi es calcula dividint el lmit elstic per un valoranomenat coeficient de seguretat, n:e = lmit elstic del materiale t = tensi mxima de treball t nn = coeficient de seguretat, normalmententre 1,2 i 4 27. Propietats mecniques: diagrama de tracci 28. Propietats mecniques: diagrama de tracciEn el tram que va des del lmit elstic, punt B, i fins el punt C, es produeix elque sanomena fluncia el material sallarga sense gaireb incrementarlesfor (es diu que flueix). En alguns materials, com lacer, aquest tram sgaireb pla. En el tram entre els punts C i D, lenduriment del material, provocat per la deformaci, fa que calgui augmentar lesfor o tensi per continuar deformant el material 29. Propietats mecniques: diagrama de tracciEn aquests trams, les deformacions sempre sn permanents i com ms dctilsigui un material, ms mplia ser aquesta zona.En canvi, els materials frgils prcticament no presenten zona plstica, ipassen directament de la zona elstica al trencament. 30. Propietats mecniques: diagrama de tracciQuan sarriba al punt D comena el trencament de la proveta, tot i que esdisminueix lesfor aplicat esfor de trencament (t): esfor mxim quepot suportar un material abans de trencar-se Les deformacions en aquest tram es caracteritzen per la disminuci de la secci estricci 31. Propietats mecniques: diagrama de tracciA mesura que saprima la proveta, lesfor necessari per trencar-la disminueix ila corba decreix, fins que en el punt E, la proveta queda dividida en dostrossos. 32. Propietats mecniques: diagrama de tracciHi ha un valor important de lallargament i s el que experimenta just en elmoment de trencar-se.Un cop trencada la proveta, suneixen els dos trossos i es mesura la distnciaentre les marques de calibratge. L (%) 100L0El percentatge de lallargament s un valor que sutilitzaper mesurar la ductilitat dels metalls. 33. Propietats mecniques: caracterstiques mecniques dels materials Els valors del mdul elstic E indiquen la rigidesa Els valors del lmit elstic e lelasticitat Lesfor de trencament t la resistncia mecnica El valor de lallargament la plasticitat del material 34. Propietats mecniques: la duresa La duresa s la resistncia o oposici que presenta unmaterial a ser ratllat o penetrat per un altre material. La duresa s deguda a la fora de cohesi existents entre elstoms del material. 35. Propietats mecniques: la duresa Per comparar i mesurar la