تست کشش محصولات فولادی

تست کشش (tensile test) یکی از متداول ترین آزمایش ها برای بررسی خواص مکانیکی هر ماده است. تست کشش معمولا ارزان، ساده و کاملا استاندارد هستند. با انجام آن می توان داده های اساسی درباره استحکام مواد به دست آورد. آزمایش کشش اغلب به منظور کسب اطلاعات بیشتر درباره خواص مکانیکی استاتیکی یک ماده، از قبیل انعطاف پذیری (قابلیت مفتول شدن)، مقاومت کشش، حد تناسب، مدول الاستیسیته، حد الاستیک، حالت ارتجاعی، نقطه تسلیم، مقاومت تسلیم و مقاومت به شکنندگی می باشد.

خواص کششی اغلب در مشخصه های مواد، برای اطمینان از کیفیت قرار خواهد داشت. همچنین، این خواص در هنگام توسعه مواد و فرایندهای جدید اندازه گیری می شوند تا مواد و فرآیندهای مختلف مقایسه شوند. در نهایت، خواص کششی برای پیش بینی رفتار یک ماده تحت انواع نیرو استفاده می شود.

استحکام مواد اغلب نگرانی اصلی است، استحکام مدنظر ممکن است از لحاظ تنش لازم برای ایجاد تغییر قابل توجه پلاستیک یا حداکثر فشاری که ماده می تواند در مقابل آن مقاومت کند، محسوب شود. این اندازه گیری ها با دقت کافی (در قالب عوامل ایمنی)، در طراحی مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین تمایل به انعطاف پذیری مواد، که چقدر می توان شکل آن را قبل از شکستگی تغییر داد، قابل محاسبه است.

نحوه انجام تست کشش به صورت استاتیک است، یعنی نمونه استاندارد تحت نیروی کششی تک بعدی که به طور پیوسته زیاد می شود، قرار می گیرد و طول آن افزایش می یابد تا در نهایت منجر به شکست و پارگی نمونه شود. نتایج این آزمون به شکل نمودار تنش_کرنش مهندسی نمایش داده می شود. ماحصل آزمایش کشش انتخاب مواد است و برای برنامه های کاربردی مهندسی استفاده می شود.

سرتیتره تست کشش میلگرد چگونه است؟

تست کشش فولاد

تست کشش پلیمر

آزمایش کشش تک محوری

آزمایش کشش لاستیک

نتیجه گیری

تست کشش میلگرد چگونه است؟

بتن به تنهایی نمی تواند در برابر ضربات و لرزش ها دوام بیاورد. حال اگر با سازه هایی مثل پل ها و ساختمان ها، که بیشترین تحرکات لرزشی، دینامیکی و ضربه ای را دارند، سروکار داشته باشیم، این مسئله اهمیت بیشتری نیز پیدا می کند. حضور میلگرد در کنار بتن باعث ایجاد مقاومت بیشتر می شود، بنابراین آزمایش کشش باید روی میلگرد موردنظر انجام و کیفیت آن بررسی شود. البته قیمت میلگرد نیز بر کیفیت آنها بی تاثیر نیست.

انجام آزمایش کشش بسیار مهم است، زیرا اگر استحکام کششی و تسلیم فولاد بالا نباشد، ساختمان یا پل دچار ریزش شده و فرو می ریزد. مهندسان و مجریان پروژه قبل از استفاده از هرگونه فولاد در سازه مانند میلگرد ، کابل و ورق و… آن ها را مورد آزمایش کشش قرار می دهند و در صورت داشتن استاندارد، طبق طراحی سازه از آن محصول استفاده می کنند. انجام درست این آزمایش به صورت خودکار نوعی پیشگیری از حوادث و فجایع ساختمان سازی است، به این خاطر که از صدمات و خرابی های احتمالی آن جلوگیری خواهد کرد.

به طور کلی با روش های آزمایشگاهی می توان رفتار نمونه مورد نظر را تحت شرایط کاری پیش بینی کرد. بعضی از روش های آزمایشگاهی مستلزم تست قطعه تا مرحله شکست کامل می باشند، از آن جهت آن ها را آزمایش های مخرب می نامند.

گفتنی است که آزمایش کشش به خوبی استاندارد شده است و می تواند در دستگاه مرتبط انجام گیرد. این دستگاه می تواند به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی کار کند. قسمت کشش نمونه نشانگر بار وارد شده بر نمونه سنج است، معمولا آن را به نام کشش سنج می شناسند و برای اندازه گیری تغییر طول قسمتی از نمونه که در آن تغییر طول، معمولا یکنواخت است به کار می رود. آزمایش کشش میلگرد، بر اساس استحکام تسلیم، تنش تسلیم، استحکام کششی و افزایش طول بعد از شکست، انجام می شود. طبق استاندارد DIN1045، فاصله بین فک های دستگاه کشش برابر ۱۵dsمنظور می گردد که ds قطر اسمی میلگرد بتن است. اگر تنش تسلیم به سادگی مشخص نشود، از ۰/۲ درصد ثابت استفاده می شود.

برای آزمایش کشش و خم میلگرد از یکی از ماشین های تست فشار قوی استفاده کنید. ابتدا ماشین تست و ظرفیت بار مکانیکی را بر اساس حداکثر و حداقل اندازه نمونه و نمرات آن ها تعیین کنید. این اطلاعات بر روی اندازه دستگاه مورد نیاز شما تأثیر می گذارد. نمونه های بزرگ در بارهای بالاتر شکسته می شوند. دستگاه تست الکترومکانیکی سری ۳۰۰ (پیشنهاد شده برای میلگرد شماره ۲ تا ۶) مدل های نصب شده در کف را ارائه می دهد که از ۱۰۰ تا ۵۰۰ کیلو نیوتن متر (۲۲ تا ۱۱۲ کیپ) است. دستگاه تست سری ۳۰۰ دارای یک کراس بورد واحد است که می تواند کل طول عمودی دستگاه را طی کند. دستگاه تست با داشتن حرکت عرضی به سمت بالا، آزمایش کشش را انجام می دهد و تست های فشرده سازی، مثل تست های خم، دارای سطح بالایی به سمت پایین است.

ماشین های تست دیگری وجود دارد که عموما جهانی تر هستند و می توانند برنامه های بیشتری از ۶۰۰ یا ۹۰۰ دستگاه سری داشته باشند. فریم های بار را که تست شده اند، ارائه دهید که دارای وقفه های طولانی‎تر و برد وسیع تری از سرعت تست هستند. دستگاه تست سری ۳۰۰ می توانند طیف وسیعی از دسته های کششی، وسایل خم و لوازم جانبی دیگر را در خود جای دهند. میلگردها و کابل های کوچکتر قابل آزمایش هستند و هر دو دسته باز هیدرولیک و دسته های گوه در دسترس هستند. دستگاه های تست الکترومکانیکی ساکت، تمیز، صاف و بسیار دقیق هستند. طیف گسترده ای از دسته ها و لوازم جانبی برای برنامه های تست میلگرد در دسترس است.

نمونه های تست میلگرد را می توان از کویل های بزرگ مواد فله تهیه کرد. از آنجا که مواد سیم پیچ هستند، لازم است نمونه ها قبل از آزمایش صاف شوند. روند صاف کردن کامل نیست، در نتیجه نمونه ها کمی خم هستند. چسب های جانبی هیدرولیک با فک های صندلی کروی، ترازبندی نمونه را بهبود می بخشند، کاهش پتانسیل غلظت فشار زیاد باعث می شود نمونه های خم شده، شانس شکست زودرس نمونه را کاهش دهند. این امر همچنین با کاهش مقدار بار جانبی روی خودگیر، باعث کاهش آسیب احتمالی در گرفتن نمونه ها می شود. دسته های عملکرد جانبی هیدرولیک همچنین برای تست جفت های میلگرد مطابق با AC133 و سایر تست ها ایده آل هستند.

بسته به دامنه آزمایش کشش، ممکن است اندازه گیری میلگرد الزاماتی نیاز داشته باشد. اکستنسومترهای میلگرد می توانند با کشش میلگرد و کشش های رشته سیم (کابل) متفاوت باشند. به عنوان مثال، بسیاری از رده های بالا انواع میلگرد، نقطه عملکرد مشخصی ندارند. در این موارد معمولاً تعیین قدرت عملکرد از روش افست ضروری است. این امر نیاز به اندازه گیری فشار با استفاده از اکستن سنج و ترسیم یک منحنی فشار-کرنش دارد که با آن می توان ۰/۲ درصد توان عملکرد جبران را تعیین کرد.

تست کشش فولاد

اصطلاح فولاد یا پولاد برای آلیاژهای آهن که بین ۰/۰۲۵ تا حدود ۲ درصد کربن دارند به کار می رود. فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراه هستند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود بستگی دارد.برای انجام آزمایش کشش فولاد از دستگاه هایی خاص استفاده می کنند. دستگاه مورد نظر باید قابلیت های مناسب را برای نمونه در حال آزمایش داشته باشد. سه پارامتر اصلی وجود دارد: ظرفیت فشار، سرعت و دقت.

ظرفیت فشار به این حقیقت اشاره دارد که دستگاه باید قادر به تولید نیروی کافی برای شکست نمونه باشد. این نیرو باید به اندازه کافی سریع یا آرام باشد تا بتواند شرایط حقیقی را شبیه سازی کند. برای مثال یک دستگاه بزرگ که برای اندازه گیری کشش های طویل طراحی شده ممکن است با یک ماده ی شکننده که کشش های کوتاه قبل از شکستن را تجربه کرده به درستی کار نکند.

اندازه گیری کرنش معمولاً با یک کشش سنج انجام می شود، ولی کشش سنج اغلب در آزمون نمونه های کوچک یا هنگامی که نسبت پواسون مشخص باشد نیز استفاده می شود. دستگاه های جدیدتر نیروسنج دیجیتال و سیستم های اندازه گیری کشش، سنسورهای الکترونیکی متصل شده به کامپیوتر (دستگاه جمع آوری داده) و نرم افزاری برای ویرایش و خروجی داده را در خود جای داده اند و استفاده از کشش سنج را به حداقل رساندند.

این دستگاه ها به طورکلی دو نوع هستند:

ماشین های الکترومکانیکی (الکترومغناطیسی) بر اساس یک موتور الکتریکی با سرعت متغیر؛ یک سیستم کاهش دنده؛ و یک، دو یا چهار پیچ که حرکت رو به بالا یا پایین را هدایت می کنند، ساخته شده اند. سرعت حرکت این ماشین را می توان با تغییر سرعت موتور عوض کرد.

ماشین های هیدرولیکی بر اساس پیستون یک یا دوگانه عمل می کنند که حرکت رو به بالا یا پایین را انجام می دهد. با این حال، اکثر ماشین آلات هیدرولیک استاتیک یک پیستون یا یک تلمبه تک کاره دارند. در یک دستگاه دستی، اپراتور، سوراخ سوپاپ سوزنی تنظیم کننده فشار را برای کنترل میزان بارگذاری (نیرو) تنظیم می کند. در یک سیستم هیدرولیکی بسته، سوپاپ سوزنی با یک شیر الکتریکی برای کنترل دقیق جایگزین می شود. به طورکلی، دستگاه های الکترومکانیکی دارای سرعت و دامنه حرکت بیشتری نسبت به دستگاه های هیدرولیکی هستند. همچنین دستگاه های هیدرولیکی برای تولید نیروهای بیشتر هزینه بالاتری می برند.

نمایی از دستگاه تست کشش الکترومکانیکی

تست کشش پلیمر

برای انجام این آزمایش، ابتدا باید از ماده نمونه ای به شکل دمبل با ابعاد استاندارد تهیه شود، که اینکار باید طبق استاندارد و توسط قالب گیری تزریقی انجام شود. سپس این نمونه بین ۲ تا فک دستگاه گذاشته می شود، و دستگاه با سرعت استاندارد شروع به کشیدن نمونه و هم زمان کامپیوتر میزان نیرو و جابجایی را ثبت می کند. با توجه به اینکه ابعاد نمونه، ابتدا به صورت دقیق با کولیس اندازه گیری می شود، در نتیجه با تقسیم نیرو بر سطح، تنش، و با تقسیم جابجایی بر طول اولیه، کرنش به دست می آید و می توان منحنی تنش-کرنش را رسم کرد. از روی منحنی تنش-کرنش رفتار ماده مشخص خواهد شد و مشخص می شود که نمونه مورد نظر شکننده است یا چقرمه.

از این منحنی اطلاعات مفید دیگری نیز می توان کسب کرد: نوع رفتار ماده اگر در منحنی تنش-کرنش نقطه تسلیم دیده شود، ماده رفتار چقرمه دارد، اما اگر دیده نشود رفتار ماده شکننده است.

شیب خط در ناحیه خطی (کرنش های پایین) نشانگر مدول ماده است.

سطح زیر منحنی تنش-کرنش، انرژی لازم برای شکست ماده است.

آزمایش کشش تک محوری

تست تنش تک محوری یکی از متداول ترین تست ها برای تعیین پارامترهای مهم مواد مانند مدول یانگ، قدرت عملکرد، مقاومت نهایی، کشیدگی در زمان شکست، نسبت پواسون و ضرایب آن است. آزمایش کشش تک محوری بیشترین استفاده برای به دست آوردن مشخصات مکانیکی مواد ایزوتروپیک است. برخی از مواد از تست کششی دو محوری استفاده می کنند. تفاوت اصلی بین این ماشین های تست در نحوه اعمال بار بر روی مواد است. تست تنش تک محوری معمولاً به صورت یکنواخت تا شکست با نرخ کرنش واحد انجام می شود. با این حال، دستگاه معمولاً آنها را با چندین فشار کرنش انجام می دهد و شامل چندین چرخه یا دوره برای گرفتن نوسان و توصیف رفتار پیچیده پلیمرها است.

آزمایش کشش لاستیک

بسیاری از متعلقات دستگاه آزمایش کشش می تواند در کیفیت و کارایی بالای آزمون مواد از جمله لاستیک نقش موثری داشته باشد زیرا دقت اندازه گیری را بالا می برد.برای اینکه کیفیت لاستیک و ویژگی های مکانیکی آن مورد بررسی قرار گیرد از آزمایش کشش استفاده می شود. با استفاده از دستگاه آزمایش کشش ویژگی های مکانیکی لاستیک در دامن های شناور اثر سطحی به دست می آید.

استانداردی که برای انجام دادن تست کشش استفاده می شود ASTM است که در این استاندارد شرایط آزمایش کاملا مشخص شده است. در این آزمایش که توسط دستگاه آزمایش کشش صورت می گیرد و منحنی تنش و کرنش برای لاستیک توسط نرم افزار دستگاه رسم می شود، بنابراین با استفاده از این دستگاه، اطلاعات مورد نیاز مانند ضریب ارتجاعی مماسی و ضریب الاستیسیته برای مقدارهای مختلف به دست خواهد آمد.

نتیجه گیری

در این مقاله برای شما از انواع آزمایش کشش و همچنین دستگاه ها و نحوه آزمایش مواد و محصولات صنعتی مختلف از جمله، میلگرد، فولاد و پلاستی صحبت کردیم، همانطور که در ابتدا هم گفتیم آزمایش کشش بسیار مهم و ضروری است و در بخش مهندسی برای انتخاب مواد در جایگاه درست اهمیت و کاربرد زیادی دارد.