مقالات
آزمون کشش یا elongation break چیست؟
آزمون کشش یا elongation break یکی از آزمون‌های مخرب است که نمونه تحت نیروی کششی تک بعدی تا نقطه شکست قرار می‌گیرد و این درحالیست که ازدیاد طول نیز به‌صورت همزمان با نیروی اعمالی (بار اعمالی) ثبت می‌شود.
نتایج حاصل از آزمون به‌طور معمول برای انتخاب یک ماده به منظور کنترل کیفیت و پیش‌بینی اینکه چگونه یک ماده تحت انواع دیگری از نیروها واکنش نشان می‌دهد به کار می‌رود.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
منحنی تنش-کرنش مهندسی بر اساس مقادیر نیرو اعمالی-ازدیاد طول رسم می‌شود لذا خروجی آزمون یک منحنی تنش/کرنش می‌باشد که نشان دهنده رفتار ماده تحت کشش است.
داده‌های بدست آمده در این آزمون برای تعیین خواص مکانیکی ماده استفاده می‌شود و کمیت‌ها زیر بدست می‌آیند:
تنش تسلیم: تنشی که در آن تغییر فرم پلاستیک یا تسلیم شدن اتفاق می‌افتد.
استحکام کششی یا استحکام نهایی کشش :(UTS) ماکزیمم تنش کششی است که نمونه تحمل می‌کند و نسبت نیروی (بار) ماکزیمم به سطح مقطع اولیه نمونه تعریف می‌شود.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
داکتیلیتی یا میزان قابلیت تغییر فرم پلاستیک: داکتیلیتی معمولاً تغییر طول است که کرنش شکست یا درصد افزایش طول و کاهش سطح مقطع تعریف می‌شود.
مدول الاستیسیته یا مدول یانگ: شیب بخش خطی منحنی تنش-کرنش مدول الاستیسیته می‌باشد. این پارامتر معیاری برای سفتی ماده است که همان مقاومت در برابر تغییر فرم می‌باشد.
چقرمگی: میزان توانایی جذب انرژی ماده تا مرحله شکست می‌باشد و آن را برابر با سطح زیر منحنی تنش-کرنش می‌دانند.
آزمون کشش تک محوری برای تعیین خواص مواد همسانگرد به کار می‌رود و برای مواد ناهمسانگرد مانند کامپوزیتها از آزمون دو محوری استفاده می‌شود.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
شایع‌ترین آزمایش تست کشش، در هواپیما بر روی ورقه‌های کامپوزیتی ساده است.
هدف از آزمون کشش
تست‌های کشش به دلایل مختلف انجام می‌شود. نتایج آزمایشها کششی در انتخاب مواد برای برنامه‌های کاربردی مهندسی استفاده می‌شود.
خواص کششی اغلب در مشخصه مواد، برای اطمینان از کیفیت قرار خواهد داشت.
خواص کششی اغلب در هنگام توسعه مواد و فرآیندهای جدید اندازه‌گیری می‌شوند تا مواد و فرآیندهای مختلف مقایسه شوند.
در نهایت، خواص کششی اغلب برای پیش‌بینی رفتار یک ماده تحت انواع نیرو غیر از کشش یکسان استفاده می‌شود.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
استحکام مواد اغلب نگرانی اصلی است، استحکام مدنظر ممکن است از لحاظ تنش لازم برای ایجاد تغییر قابل توجه شکل پلاستیک یا حداکثر استرس که ماده می‌تواند در مقابل آن مقاومت کند اندازه‌گیری شود.
این اندازه‌گیری‌ها با دقت کافی (در قالب عوامل ایمنی)، در طراحی مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همچنین تمایل به انعطاف‌پذیری مواد، که چقدر می‌توان شکل آن را قبل از شکستگی تغییر داد محاسبه می‌شود.
به ندرت شکل‌پذیری به‌طور مستقیم در طراحی گنجانیده شده‌است ولی درعوض، در مشخصها مواد برای اطمینان از کیفیت و سختی قرار داده شده‌است.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
خواص الاستیک هم ممکن است مورد توجه باشد، اما برای اندازه‌گیری این خواص در آزمایش کششی از تکنیک‌های خاصی استفاده می‌شود و برای اندازه‌گیری دقیق تر می‌توان از طریق تکنیک‌های اولتراسونیک انجام داد.
چرا تست کشش یا تست تنش را اجرا می‌کنیم؟
با استفاده از تست کشش می‌توان درباره خواص ماده تا حد زیادی آشنا شد.
وقتی به کشیدن قطعه تا زمان شکستن ادامه دهید، به مشخصها کششی خوب و کاملی دست خواهید یافت. منحنی حاصله نمایانگر چگونگی واکنش ماده در برابر نیروهای اعمالی خواهد بود.
حداکثر تنش بسیار مهم بوده و معمولاً در نمودار «استحکام نهایی» یا UTS نامیده می‌شود.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
در اکثر آزمون‌های کشش مواد، می‌توان مشاهده کرد که در مراحل اولیه آزمون ارتباط بین نیروی اعمالی یا بار وارده و ازدیاد طول نمونه تحت تست، به‌صورت خطی است.
در این ناحیه، نمودار از رابطه ای به نام «قانون هوک» تبعیت می‌کند که در آن نسبت تنش به کرنش مقدار ثابت E= σ/e است. E
معرف شیب خط در این ناحیه است، که درآن تنش متناسب با کرنش بوده و «مدول الاستیسیته» یا «مدول یانگ» نامیده می‌شود.
مدول الاستیسیته مقیاسی از سفتی ماده است، اما فقط در ناحیه خطی منحنی اعمال می‌گردد.
اگر نمونه ای در این ناحیه خطی تحت بار قرار گیرد، با برداشتن بار ماده دقیقاً به همان شرایط قبل از بارگذاری باز خواهد گشت.
در نقطه ای که منحنی دیگر خطی نیست و از خط مستقیم منحرف می‌گردد، قانون هوک دیگر قابل اجرا نبوده و تغییر شکل دائمی در نمونه بوقوع می‌پیوندد.
این نقطه «حد الاستیک یا حد تناسب» نامیده می‌شود. از این نقطه به بعد در تست کشش، به هر افزایش بار یا نیرو، ماده واکنش پلاستیکی نشان می‌دهد.
در این زمان اگر بار از نمونه برداشته شود، ماده به شرایط اولیه قبل از اعمال فشار باز نخواهد گشت.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
مقدار «استحکام تسلیم» ماده عبارت است از تنش وارده که در آن تغییر پلاستیک همچنان که بار اعمال می‌شود در ماده رخ می‌دهد.
برای برخی مواد (به عنوان مثال فلزها و پلاستیک‌ها)، خروج از ناحیه خطی الاستیک به راحتی قابل شناسایی نیست.
از این رو، روش آفست، برای تعیین استحکام تسلیم ماده تحت آزمون بکار می‌رود. این روش‌ها در استاندارد ASTM E8 فلزها و D632 پلاستیک‌ها مورد بحث قرار می‌گیرند.
آفست یا آستانه به‌صورت درصدی از تغییر طول مشخص می‌گردد (برای فلزها طبق استاندارد ASTM E8 معمولاً ۰٫۲٪ و برای پلاستیک‌ها ۲٪ مورد استفاده قرار می‌گیرد).
تنشی (R) که از نقطه تقاطع (r) منحنی با خط رسم شده منطقه الاستیک خطی (با شیب برابر با مدول الاستیسیته) از آفست “m”، تعیین می‌گردد، استحکام تسلیم به روش آفست را ارائه می‌کند.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
منحنی کشش برخی مواد ناحیه خطی تعریف شده خوبی ندارد. در این موارد، استاندارد ASTM E111 روش‌های جایگزین دیگری در تعیین ضریب الاستیسیته یک ماده به همان خوبی مدول یانگ ارائه می‌کند. این ضرائب جایگزین، مدول متقاطع و مدول مماس هستند.
در زمان آزمون کشش می‌توانید میزان کش آمدگی یا ازدیاد طول نمونه تحت آزمون کشش را بیابید. این مقدار می‌تواند از اندازه‌گیری مطلق میزان تغییر در طول یا اندازه گیریِ نسبی به نام «کرنش» بیان گردد.
کرنش به خودی خود می‌تواند به دو طریق مختلف بیان گردد، «کرنش مهندسی» و «کرنش حقیقی».
کرنش مهندسی شاید ساده‌ترین و رایج‌ترین اصطلاح برای کرنش باشد که از نسبت تغییر طول به طول اولیه حاصل می‌گردد، e=∆L/L0. کرنش حقیقی مشابه کرنش مهندسی است با این تفاوت که بر اساس طول آنی (لحظه ای) نمونه تحت آزمون تعیین می‌گردد، که در آن Li معرف طول لحظه ایی و L0 بیانگر طول اولیه می‌باشد.
برای خرید انواع رزین پلی استر و رزین اپوکسی کلیک کنید.
یکی از خواصی که می‌توانید برای مواد تعیین کنید استحکام نهایی (UTS) است. UTS ماکزیمم باری است که نمونه می‌تواند در طول تست تحمل کند.
UTS ممکن است با استحکام شکست برابر باشد یا نباشد، و این بستگی دارد که چه نوع ماده ای را مورد آزمون قرار می‌دهید… شکننده، چکش خوار، یا حتی ماده ای که هر دو مشخصه را داراست.
گاهی ممکن است که یک ماده زمانیکه در آزمایشگاه تحت تست قرار می‌گیرد چکش خوار باشد، اما زمانیکه از آن استفاده می‌شود و در معرض سرمای شدید قرار می‌گیرد، ممکن است رفتارش به شکننده تغییر یابد.