Materiály 1 (K618MRI1) podmínky udělení zápočtu, organizace cvičení zimní semestr 2014/2015 vyučující: Tomáš Doktor, Tomáš Fíla, Petr Koudelka Podmínky udělení zápočtu Aktivní účast ve cvičení (nejvýše dvě absence) Odevzdání všech zadaných laboratorních úloh v podobě, kterou vyučující schválí jako úplnou a správnou Odevzdání všech zadaných samostatných úloh v podobě, kterou vyučující schválí jako úplnou a správnou Splnění všech podmínek zápočtu nejpozději do 16. 1. 2015 včetně Program cvičení 1. Úvodní cvičení seznámení s podmínkami udělení zápočtu seznámení s pravidly BOZP pro Laboratoř experimentální mechaniky ČVUT FD úvod do mechanických zkoušek pro určování vlastností materiálů struktura a formální úprava laboratorního protokolu 2. až 4. Mechanické zkoušky materiálů zkouška tahem, zkouška tvrdosti, rázová zkouška ohybem podrobnosti k laboratorním úlohám jsou uvedeny níže 5. Struktury kovových materiálů početní příklady na složení slitin procvičení úloh na rozpady tuhých roztoků 6. Rezerva, konzultace laboratorních protokolů Organizace cvičení v Laboratoři experimentální mechaniky Pro měření jsou studenti rozřazeni do čtyřčlenných laboratorních skupin, rozdělení oznámíte vyučujícímu na konci prvního cvičení. Laboratorní skupina zpracuje před cvičením písemnou přípravu, která bude obsahovat stručný (nejvýše 75 slov) popis principu měření, seznam přímo měřených veličin (i s jednotkou), seznam nepřímo měřených veličin (uvedeno v zadání laboratorní úlohy) a vztahy nutné pro výpočet. 1
Na začátku cvičení bude laboratorní skupina po kontrole písemné přípravy uvedena k měřicímu pracovišti a začne podle návodu k úloze s přípravou měření. Během měření je třeba dbát pokynů vyučujícího, aby byla zajištěna bezpečnost práce a zároveň aby se předešlo poškození vybavení laboratoře. Kroky, k jejichž provedení je potřeba výslovný souhlas vyučujícího, jsou v každém návodu zvlášt zdůrazněny. Na konci měření předloží laboratorní skupina list s naměřenými hodnotami vyučujícímu k potvrzení. Náležitosti laboratorního protokolu Laboratorní protokol musí splňovat náležitosti popsané ve vzorovém protokolu, který naleznete na adrese: http://mech.fd.cvut.cz/members/fila/mri1/domaci-ukol-1/mri_laboratorniuloha.pdf. Na stránce http://mech.fd.cvut.cz/members/fila/mri1/domaci-ukol-1/ naleznete také vzorové vyhodnocovací skripty pro výpočetní prostředí MatLab a Octave, které můžete při zpracování laboratorních protokolů. Harmonogram laboratorních cvičení Každá studijní skupina bude rozdělena na šest laboratorních skupin, od jejichž čísla se bude odvíjet, v jakém pořadí budou měřit jednotlivé laboratorní úlohy. Harmonogram je uveden v tabulce 1. 14.10./4.11. 11.11./18.11. 25.11./2.12. laboratorní skupiny 1 a 4 tahová zkouška zkouška tvrdosti rázová zkouška laboratorní skupiny 2 a 5 zkouška tvrdosti rázová zkouška tahová zkouška laboratorní skupiny 3 a 6 rázová zkouška tahová zkouška zkouška tvrdosti Tabulka 1: Harmonogram měření podle laboratorních skupin Laboratorní skupiny 1, 2, a 3 začínají měření v čas začátku cvičení podle rozvrhu, laboratorní skupiny 4, 5, a 6 začínají měření o 45min později. Laboratorní úloha 1 Proved te statickou zkoušku tahem a vyhodnot te naměřená data. Určete mez pevnosti, mez kluzu, tažnost a Youngův modul pružnosti. Pro zkoušku použijte poměrovou dlouhou zkušební tyč. Měřicí zařízení a pomůcky Zatěžovací stolice Instron 6300 (ovládací software Series IX) Posuvné měřidlo Lihový popisovač 2
(a) Elektromechanická zatěžovací stolice (b) Vzorek Obrázek 1: Tahová zkouška Postup měření Změřte průřezovou plochu vzorku. Na vzorku vyznačte počáteční délku, která odpovídá dlouhé tyči. Upevněte vzorek do čelistí zatěžovací stolice. Požádejte vyučujícího o spuštění testu. Uložte záznam z měření. Změřte délku vzorku po přetržení. Laboratorní úloha 2 Proved te zkoušku tvrdosti podle Vickerse, vyhodnot te Vickersovu tvrdost a správně ji zapište. Na zadaném vzoku proved te 10 měření, z obdržených výsledků stanovte průměr a směrodatnou odchylku. 3
Postup měření Zapněte osvětlení mikroskopu tvrdoměru Vložte zadaný vzorek na stolek tvrdoměru Otáčením ručního kola nastavte výšku stolku tak, aby byl na matnici vidět zaostřený obraz Po pokynu vyučujícího stlačte páku 1 Po předepsané době výdrže stlačte páku 2 Na matnici pomocí pohyblivých měřidel odečtěte délky úhlopříček čtvercového vtisku (a) Vickersův tvrdoměr (b) Matnice s pohyblivými měřidly (c) Detail otisku indentačního hrotu (pořízeno elektronovým mikroskopem) Obrázek 2: Zkouška tvrdosti podle Vickerse 4
Laboratorní úloha 3 Proved te a vyhodnot te rázovou zkoušku v ohybu. Test proved te na vzorku o pokojové teplotě a na vzorku zchlazeném mrazicím sprejem. Pro oba vzorky určete nárazovou práci a vypočtěte vrubovou houževnatost. Výsledky správně zapište. Měřicí zařízení a pomůcky Charpyho kladivo Posuvné měřítko Mrazicí sprej (a) v klidu (b) před spuštěním Obrázek 3: Charpyho kladivo (a) Intaktní vzorek (b) Porušený vzorek Obrázek 4: Zkušební vzorek pro rázovou zkoušku Postup měření Změřte rozměry vzorku potřebné k vyhodnocení zkoušky a zakótujte je do náčrtku v domácí přípravě. 5
Umístěte zkoušený vzorek na podpory Charpyho kladiva. Nastavte ručku číselníku do nulové polohy. Na pokyn vyučujícího vyzdvihněte kladivo a zajistěte západku. Požádejte vyučujícího o uvolnění západky kladiva. Na číselníku odečtěte energii kladiva. Proved te kyv kladiva naprázdno pro zjištění vnitřních odporů stroje. Západku kladiva uvolní vyučující Samostatná úloha 4 Určete teoretickou hustotu materiálu zadaného v tabulce 2. Potřebné vlastnosti daného prvku získejte z důvěryhodného zdroje (uved te citaci). Vlastnosti krystalické mřížky, na kterých teoretická hustota závisí, se mění s teplotou. Uved te proto, pro jakou teplotu Vámi nalezené hodnoty platí. měsíc narození prvek měsíc narození prvek měsíc narození prvek leden Al květen V září Ni únor Cr červen Mo říjen Au březen Pb červenec Ag listopad Ir duben W srpen Li prosinec Pd Tabulka 2: Prvky pro úlohu 4 Samostatná úloha 5 Napište, které fáze jsou přítomné ve slitině z diagramu na obrázku 5 o chemickém složení zadaném vzorcem 1 a teplotě zadané vzorcem 2. Dále určete vzájemný poměr těchto fází v tuhém roztoku při daném chemickém složení a teplotě (použijte pákové pravidlo). Rovněž určete průměrnou hustotu tuhého roztoku s daným chemickým složením při normální teplotě. Uvažujte, že rozložení fází a prvků v nich je v celém uvažovaném objemu homogenní. Hustoty dílčích prvků Sn a Pb nalezněte v důveryhodném zdroji a uved te na něj citaci. Obrázek k dalšímu zpracování naleznete ke stažení na: http://mech.fd.cvut.cz/members/fila/mri1/domaci-ukol-3/eutectic.png. X = 10+ T = 80+ den narozeni < 1;31 > 0.45 mesic narozeni < 1;12 > 0.12 [hm.%pb] (1) [ o C] (2) 6
2.5 61.9 80.8 300 327 C L 232 C α 183 C 240 180 L+ α L+ β β T [ C] 120 60 α+β 0 100%Sn 100%Pb 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 hm. %Pb Obrázek 5: Binární diagram s eutektickou přeměnou 7