Extensometrin prototyypin suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Tampereen ammattikorkeakoulun tuotekehityslaboratorion käyttöön extensometrin prototyyppi. Extensometrin käyttötarkoituksen ymmärtämiseksi opinnäytetyössä perehdytään aluksi vetokokeeseen. Sen lisäksi tutkitaan erilaisia extensometrejä. Teoriaosuuden jälkeen perehdytään extensometrin suunnittelun eri vaiheisiin. Suunnittelutyö alkoi materiaalin valinnalla, jonka jälkeen alkoi extensometrin kiinnityksen sekä geometrian suunnittelu.

Vetokoe on tärkein materiaalin ominaisuuksien selvittämiseen käytettävä menetelmä, jossa koesauvaa venytetään, kunnes se katkeaa. Vetokokeen tuloksena saadaan jännitys-venymäpiirros, josta selviää tärkeitä materiaalin ominaisuuksia, kuten myötölujuus. Extensometrillä eli hienovenymäanturilla mitataan koesauvan venymää vetokokeen aikana. Extensometrit voidaan jakaa kahteen eri tyyppiin: koskettaviin extensometreihin sekä koskettamattomiin extensometreihin.

Suunnitteluvaihe alkoi materiaalin valinnalla. Tärkein materiaalilta vaadittava ominaisuus on myötölujuus, sillä extensometrin on kestettävä sille vetokokeessa aiheutuvat rasitukset. Materiaalivaihtoehdot olivat alumiini, jousiteräs sekä pallografiitti rauta, joista materiaaliksi valikoitui jousiteräs. Tämän jälkeen suunniteltiin extensometrin kiinnitys sekä geometria.

Opinnäytetyön lopputuloksena syntyi ehdotus extensometrin prototyypistä. Ajan puutteen vuoksi sitä ei kuitenkaan ehditty valmistaa tämän työn puitteissa, joten suunnitellun extensometrin toimivuus jäi arvoitukseksi. Tällä hetkellä vaikuttaa kuitenkin varsin todennäköiseltä, että suunniteltu extensometrin prototyyppi on päätetty valmistaa.

The purpose of this thesis was to design extensometer prototype for R&D center in Tampere University of Applied sciences. To understand extensometers function, this thesis has theory about tensile test and about different extensometers. After this theory part it is all about that design project. Starting with material selection and then designing attachment for extensometer and then designing extensometers geometry.

Tensile test is the most important method to test quality of material. In tensile test, tensile test machine stretches testing material until it breaks and for result it gives stress-strain diagram. From stress-strain diagram you can see many important features of material, like yield limit. Extensometer measures stain of material during that test. You can deal extensometers to two different types: Contacting extensometers and Non-contacting extensometers.

Designing chapter began with material selection. Selected material need to have enough high yield limit to take all stress that comes against it in tensile test. Material selection was made among aluminium, special steel and special iron, where special steel was chosen from. After that extensometers attachment and geometry were designed.

As result of this thesis the final proposal of extensometers prototype design was made. Because of limited time for this project, it was not possible manufacture this prototype to test the feasibility of use in practice.