SVEUILITE U SPLITU SVEUILINI ODJEL ZA STRUNE STUDIJE

OSNOVE MEHANIKIH KONSTRUKCIJA

VJEBA br.1

KRIVULJA HLAENJA ISTOG METALA ALOTROPSKE MODIFIKACIJE (promjene u krutnini)

CURIE-EVA TOKA KOD NISKOUGLJINIH ELIKA TOPLINSKA VODLJIVOST MATERIJALA

Split, Oujak 2013.

Osnove mehanikih konstrukcija 2

A) KRIVULJA HLAENJA ISTOG METALA Prema shematskom prikazu na slici treba izvriti zagrijavanje olova u loncu pomou plamenika do temperature 380C. Talite olova je na 327C. Hlaenje pratiti od temperature 380C. Koristiti se satom i digitalnim termometrom s uronjivim termoparom te u pravilnim vremenskim razmacima oitavati temperature prilikom hlaenja. Dobivene podatke o vremenu i temperaturi unositi u tablicu. Tabline podatke prikazati u dijagramu -t.

Shematski prikaz grijanja metala

Uoiti slijedee pojave i objasniti:

- mjesto pojave prve taline kod grijanja - stojite na temperaturi taljenja - zato je preostala krutnina potonula u talini prilikom grijanja - mjesto nastajanja prve krutnine prilikom hlaenja - stojite na temperaturi skrutita - usahlinu u sredini lonca nakon skruivanja - razliku temperatura talita i skrutita (temperaturnu histerezu)

Utjecaj brzine hlaenja na

stojite

a vrlo sporo hlaenje; b vrlo sporo zagrijavanje; c bre hlaenje; d vrlo brzo hlaenje.

min

d.

Osnove mehanikih konstrukcija 3

Kristalizacija metala

Neki ei oblici kristalnih zrna u metalu

Hlaenje:

[

min

]

t [

C]

[

min

]

t [

C]

0 380 11

0,5 11,5

1 12

1,5 12,5

2 13

2,5 13,5

3 14

3,5 14,5

4 15

4,5 15,5

5 16

5,5 16,5

6 17

6,5 17,5

7 18

7,5 18,5

8 19

8,5 19,5

9 20

9,5 20,5

10 21

10,5 21,5

11 22

a klice i poetak skruivanja; b c d e napredovanje skruivanja; f zavretak skruivanja.

t [C]

Osnove mehanikih konstrukcija 4

B) ALOTROPSKE MODIFIKACIJE (promjene u krutnini) Pojedini metali pokazuju sklonost da modificiraju svoju kristalnu reetku pri odreenim temperaturama kod grijanja ili hlaenja. Metali koji pokazuju ovo svojstvo, a najee ih susreemo u praksi su eljezo, kositar, kobalt, nikal, mangan i titan. Promjena reetke vezana je uz promjenu nekih svojstava metala: specifini volumen (plono centrirana kubna reetka ima veu popunjenost od prostorno centrirane kubne reetke), vrstoa, tvrdoa, elektrina vodljivost Na slici (strana 14) je prikazana krivulja hlaenja istog eljeza sa obiljeenim temperaturama alotropske modifikacije.

Na vjebama izvesti pokus alotropskih modifikacija eline ice promjera 2,5 mm. U napravi prema slici vriti emo zagrijavanje eline ice pomou izmjeninog izvora elektrine struje.

Uslijed elektrinog otpora u ici dolazi do zagrijavanja, zbog ega raste njezin volumen, a time se poveava i njena duljina. Ovo produljenje emo mjeriti pomou komparatora. Obratiti panju na promjenu boje ice za vrijeme zagrijavanja. Zagrijavanje emo izvriti do otprilike 1000C, nakon ega emo iskljuiti izvor struje i pratiti skraenje ice uslijed njenog hlaenja. Temperature procijeniti usporedbom s bojama uarenog elika! U izvjetaju navesti podatke o izmjerenim rezultatima te ukratko opisati ovisnost promjene mikrostrukture i volumena (duljine) ice.

Naprava za pokus alotropskih modifikacija

I=50 -100A U=20 V ~

3 mm

Osnove mehanikih konstrukcija 5

C) CURIE-EVA TOKA KOD NISKOUGLJINIH ELIKA Promjena magnetskih svojstava niskougljinog elika kod grijanja i hlaenja.

Pokus za verifikaciju Curie-eve toke

Kod zagrijavanja niskougljinih elika do temperature crvenog sjaja (za isto eljezo 768C) magnetina reetka (prostorno centrirana kubna reetka) prelazi u nemagnetinu reetku (prostorno centrirana kubna reetka). Kako smo vidjeli u prethodnoj vjebi alotropskih modifikacija, na krivulji grijanja, odnosno hlaenja na toj temperaturi imamo stojite. Pokus izvodimo na nain prema slici tako se jedna ica ne jednom kraju osloni na magnet, a drugim krajem se dovede u dodir sa drugom icom. Voditi rauna da ica koja je na magnetu mora biti sa gornje strane. Budui da se radi o feromagnetinim materijalima magnetske silnice se prenose sa magneta na ice i tako sprjeavaju da jedna od njih padne. Plamenom zagrijavamo mjesto spoja dviju ica tako dugo dok se vrhovi ne zagriju do temperature crvenog sjaja to odgovara temperaturi prelaska iz magnetinosti u nemagnetinost. Dostizanjem ove temperature (Curie-eva) jedna ica e pasti. Nakon hlaenja magnetska sila e opet djelovati.

OSLONAC

OSLONAC

ELINA ICA MAGNET

POSTOLJE PLAMENIK

Osnove mehanikih konstrukcija 6

MA

GN

ET

IN

O

NE

MA

GN

ET

IN

O

Osnove mehanikih konstrukcija 7

D) TOPLINSKA VODLJIVOST MATERIJALA Ispitujemo kvalitativno toplinsku vodljivost za razliite tehnike materijale i to: ugljinog elika, nehrajueg (CrNi) elika, bakra i aluminija. Pokus izvodimo zagrijavanjem jednog kraja trake presjeka 3 x 30 mm i duljine 300 mm pomou izvora topline (elektrino kuhalo). Mjerenje temperature provodimo u pravilnim vremenskim intervalima na drugom kraju trake. Potrebno je osigurati iste uvjete za sva etiri uzorka (intenzitet grijanja, mjerno mjesto). Vremensku promjenu temperature prikazati tabelarno i u istom dijagramu za sva etiri uzorka te kvalitativno zakljuiti o toplinskoj vodljivosti ispitanih materijala.

Mjer. br.

Vrijeme [s]

Ugljini elik Temp.[C]

CrNi elik Temp.[C]

Bakar Temp.[C]

Aluminij Temp.[C]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Vlastita zapaanja:

vrijeme [s]

t [C]