Lake i jeftine konstrukcije mogu se ostvariti jedino na osnovu svestranog proučavanja mehaničkih i tehnoloških kvaliteta materijala.

Pri prethodnom izboru materijala polazi se od predviđenog načina proizvodnje (livenje, kovanje, valjanje, izvlačenje, prosecanje, probijanje, zavarivanje, obrada rezanjem). Konačan sud o primenjivosti materijala za datu konstrukciju donosi se na osnovu podataka o njegovim mehaničkim i tehnološkim karakteristikama.

Mehaničke karakteristike se mere na mašinama za ispitivanje materijala. To su: čvrstoća materijala, granica elastičnosti, modul elastičnosti, istegljivost, žilavost, tvrdoća, težina, otpornost prema zamoru, habanju, prikladnost za klizanje (kod ležišta), sposobnost prigušivanja oscilacija.

Tehnološke karakteristike: livljivost, kovnost, obradivost, podobnost za valjanje, izvlačenje, zavarivanje, za termičku obradu i sl.

Mehaničke karakteristike mere se i izračunavaju na osnovu dijagrama sila deformacija koji se dobije prilikom ispitivanja materijala. Pri ispitivanju materijala zatezanjem mere se deformacije epruvete i utvrđuju se osobine otpornosti.

 

Jačina pri kidanju (zatezna čvrstoća) predstavlja opterećenje po jedinici površine prvobitnog preseka epruvete kod koga nastupa prekid epruvete. To je u stvari granično naprezanje koje epruveta može da primi. Ova veličina izražava se u kp/cm2 ili kp/mm2 i označava se slovom σB.

Pri ispitivanju epruvete savijanjem meri se čvrstoća materijala pri savijanju σbв, a pri ispitivanju uvijanjem (torzijom) - čvrstoća materijala pri uvijanju τtB. Dinamička izdržljivost materijala (σw, σbw, τtw) meri se pomoću epruveta izloženih promenljivim silama.

 

Modul elastičnosti. Između deformacija izduženje $\Delta l$ i naprezanja vlada Hukov zakon. Na taj način izduženje po jedinici dužine (ili dilatacija) predstavljeno je ovim odnosom:

$\varepsilon =\frac{\Delta l}{l}=\frac{\sigma }{E}; \quad \tau =\varepsilon E \ {\left[ {kp/{mm}^{2}} \right]}$

Iz ovog se vidi da modul E pripada istom redu veličina kao i naprezanje, pa prema tome predstavlja zamišljeno naprezanje kod koga bi se postigla dilatacija 1. Tada bi bilo $\Delta l=l$.

Elastičnost. To je ona osobina materijala koja omogućuje da telo, npr. istegnuto ili savijeno do izvesne granice, zauzima svoj prvobitni oblik i dimenzije čim prestane delovanje sile zatezanja odnosno savijanja. Kad se prekorači granica elastičnosti, nastupaju trajne promene oblika (tj. trajne deformacije) i tada telo ne poprima više svoj prvobitni oblik, odnosno dimenzije.

 

Istegljivost materijala data je odnosom između povećanja dužine epruvete ($\Delta l={l}_{1}-l$) nakon kidanja i prvobitne dužine l. Izražava se u %:

$\delta =\frac{\Delta l}{l}\cdot 100\% $

 

Žilavost materijala može se ceniti prema izduženju probnog štapa i prema smanjenju njegovog poprečnog preseka u trenutku kad nastupa kidanje štapa. Ukoliko je žilavost materijala veća, utoliko se probni štap više izdužuje, a u poprečnom preseku više suzi prije nego što se raskine. Žilav materijal je, prema tome, onaj u koga se pri lomu javljaju velike trajne deformacije. U protivnom slučaju materijal je krt. Žilavost materijala osigurava konstrukciji veću izdržljivost, naročito pri udarnim opterećenjima. Kako, međutim, pri dinamičkom opterećenju deformacija se ne može odrediti za vreme trajanja opterećenja, to se i opterećenje koje je izazvalo slom ne može izraziti pomoću sile. Stoga kao mera za upoređenje žilavosti raznih materijala služi mehanički rad sile koja dovodi probni komad sa zarezom do sloma. Ova mera se izražava u kpm/cm2, te predstavlja rad u odnosu na 1 cm2 površine preseka preloma kod probnih štapova. Dobija se pomoću Šarpijevog klatna.

 

Granica elastičnosti. To je opterećenje po jedinici površine probnog štapa, iza koga još ne ostaju trajne deformacije. Kako kod mnogih materijala ova granica nije dovoljno istaknuta, to se obično mjeri granica razvlačenja σS.

 

Krutost »c« konstrukcionog dela pri istezanju (ili jedinična sila) predstavlja opterećenje potrebno da se postigne izduženje od 1 mm: $c=P/\Delta l$.

Ako se ovamo stavi veličina sile koja je izazvala izduženje $\Delta l=l\frac{\sigma }{E}$ pri naprezanju σ (tj. sila P=σF, gde je F površina posmatranog preseka), izlazi:

$c=\frac{\sigma FE}{l\sigma}=\frac{FE}{l} \ {\left[ {kp/mm} \right]}$

Krutost je bitna karakteristika za delove koji ne smeju imati velike deformacije (npr. vratila, ležišta). Recipročna vrednost 1/c=l/FE [mm/kp] predstavlja izduženje po 1 kp i zove se elastičnost dela. Delovi izloženi udarnom opterećenju moraju imati što veću elastičnost. Stoga im se daje oblik koji omogućuje velike elastične deformacije (npr. opruge, gibnjevi, elastični zavrtnji).

 

 

Uvodni deo knjige

 

Ceo sadržaj knjige: Elementi mašina - Inženjer Vasilije Volkov

Submitted by Čeh Jan on