تست کشش چیست؟
تست کشش یک نوع مهم از آزمایش های خواص مکانیکی است که توسط مهندسان و دانشمندان مواد در مراکز تحقیقات مهندسی مواد و آزمایشگاه های صنعتی در سراسر جهان انجام میشود. این آزمون مکانیکی که در برخی موارد تست تنسایل نامیده می شود به یک نمونه از ماده نیروی کششی اعمال می کند تا پاسخ ماده نسبت به تنش کششی را مشخص کند. این نوع آزمایش بینشی در مورد مقاومت کششی یک ماده ارائه میکند و طراحان محصول را قادر میسازد تا آگاهانه تصمیم بگیرند که مواد مختلف را برای کارکرد در محل و شرایط صحیح انتخاب و استفاده نمایند.
لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ، و با استفاده از طراحان گرافیک است، چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است، و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز، و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد، کتابهای زیادی در شصت و سه درصد گذشته حال و آینده، شناخت فراوان جامعه و متخصصان را می طلبد، تا با نرم افزارها شناخت بیشتری را برای طراحان رایانه ای علی الخصوص طراحان خلاقی، و فرهنگ پیشرو در زبان فارسی ایجاد کرد، در این صورت می توان امید داشت که تمام و دشواری موجود در ارائه راهکارها، و شرایط سخت تایپ به پایان رسد و زمان مورد نیاز شامل حروفچینی دستاوردهای اصلی، و جوابگوی سوالات پیوسته اهل دنیای موجود طراحی اساسا مورد استفاده قرار گیرد.
چرا تست کشش (تست تنسایل) انجام می شود؟
تست کشش یا آزمون مشخصه کششی مواد برای تولید کنندگان و محققان در تمامی صنایع بسیار مهم است. برای اینکه یک ماده برای محصول خاص یا استفاده ای جدید انتخاب شود، محققان باید اطمینان حاصل کنند که ماده مذکور می تواند در برابر نیروهای مکانیکی که یکی مهم ترین آن ها نیروی کششی است، در کاربرد نهایی با آن مواجه می شود، مقاومت کند. به عنوان مثال، لاستیک تایر باید به اندازه کافی الاستیک باشد تا ناهماهنگی ها را در سطوح جاده جذب کند، در حالی که نخ های بخیه جراحی باید در عین ظرافت به اندازه کافی مقاومت کششی داشته باشند تا بافت زنده را در کنار هم نگه دارند. علاوه بر این، مواد و محصولات ممکن است برای مدت زمان کوتاه یا طولانی، از طریق استفاده دوره ای یا مداوم، در محدوده گسترده ای از شرایط دمایی و دیگر شرایط محیطی مختلف، در معرض انواع نیروهای مکانیکی قرار گیرند. انتظار میرود لاستیکهای خودرو تا چندین هزار کیلومتر در شرایط آب و هوایی مختلف و سرعت های متفاوت دوام بیاورند، همچنین نخ های بخیه جراحی ، اگرچه فقط یک بار استفاده میشوند، باید استحکام کششی ثابتی را برای مدت طولانی حفظ کنند تا بافت های بدن خود را بازسازی کرده و بهبود یابند.
علاوه بر اهمیت آزمون کششی برای فرآیند های طراحی، تحقیق و توسعه، تست کشش توسط بخش های تضمین کیفیت نیز استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که محصول نهایی دارای ویژگی های کششی مورد نیاز است. این امر از نظر ایمنی محصول و کیفیت محصول بسیار مهم است، زیرا محصولات معیوب میتوانند برای مصرف کننده نهایی خطرناک باشند و همچنین میتوانند به تولیدکنندگان از جهت از دست دادن اعتبار آسیب وارد کند.
آشنایی با دستگاه تست کشش
تست های کشش بر روی ماشین های تست یونیورسال (Universal Testing Machine) انجام می شود که به عنوان دستگاه های تست کشش نیز شناخته می شوند. این ماشینها از یک فریم اعمال نیرو که به صورت تک ستون و دو ستون مجهز به لودسل (Loadcell) برای اندازه گیری نیرو به همراه فک های کشش یا فیکسچر های کشش، همچنین وسیله جانبی دیگری برای اندازه گیری میزان کشش طولی یا تغییر شکل عرضی نمونه به نام اکستنسومتر (Extensometer) و یک نرمافزار تست تشکیل می شوند که توانایی انجام انواع تست های کشش (Tensile) ، فشار (Compression) ، خمش (Bending) ، پیلینگ (Pilling) ، مرحله ای (Step) و چرخه ای (Cyclic) مطابق با استاندارد های بین المللی را دارند . شرکت سانا اندیشه سازان مجد تولید کننده دستگاههای تست کشش یونیورسال در گستره وسیعی از ظرفیتهای نیرویی و ابعاد کارگیر به همراه لوازم جانبی و فک های متنوع برای آزمون های تخصصی خواص مکانیکی مواد می باشد.
آشنایی اولیه با نرم افزار تست کشش
کلیه سازندگان دستگاه های تست کشش یونیورسال برای انجام آزمون های مختلف و تحلیل نتایج آزمون ها یک نرم افزار تخصصی که رابط بین سخت افزار و کاربر دستگاه می باشد به همراه دستگاه خود ارائه می کنند که شرکت سانا اندیشه سازان مجد نرم افزار تخصصی دستگاه تست خواص مکانیکی را به طور جامع در قالب یک نرم افزار قدرتمند با نام Material View دارای بخش های مختلف تنظیمات اولیه تست ، انجام تست و آنالیز داده ها و … به صورت رایگان به همراه دستگاه های تست کشش خود در اختیار خریداران قرار می دهد.
نحوه انجام آزمایش تست کشش
توجه : برای انجام آزمایش کشش، کاربر باید مراحل مختلفی را انجام دهد تا از انجام تست مطابق با استاندارد مربوطه اطمینان حاصل شود. بسته به تعریف آزمون، این مراحل ممکن است تا حدی و یا کاملاً خودکار باشند، اگرچه مسئولیت درستی تنظیمات تست همیشه با کاربر است.
۱- آماده سازی نمونه های تست کشش
هندسه نمونه تست بسته به ماده مورد آزمایش و روش آزمون یا استاندارد مورد استفاده بسیار متفاوت است. استاندارد های رایج مانند ASTM ، ISO و … ابعاد هندسی استاندارد شده ای را برای نمونه های مورد آزمون مواد مختلف ارائه کرده اند که به آنها اجازه می دهد تا به طور قابل اعتمادی بین دسته های مختلف و تولید کنندگان متفاوت مقایسه نتایج تست امکان پذیر شود.
نمونههای کششی معمولاً با هندسه دمبل شکل با مقاطع دایره یا مستطیل به روش های ماشین کاری یا قالب گیری و یا برشی آماده سازی میشوند، که دو طرف آن برای نگه داشتن نمونه تست توسط گیره دستگاه تست کشش طراحی شده و قسمت میانی نمونه که به عنوان طول گیج (Guage Length) تعریف می شود که می تواند برای نصب یک یا چند ابزار اندازه گیری طول و یا عرض نمونه (اکستنسومتر Extensometer) در انواع مکانیکی، ویدئویی و یا لیزری مورد استفاده قرار گیرد. ابعاد نمونه های تست به طور کامل توسط استاندارد های آزمایش مشخص شده است. لازم به ذکر است برخی از آزمون های تست کشش بر روی مواد با نمونه های دمبل شکل نشده به صورت استاندارد انجام می گردند.
کاربری این دستگاه ها در انواع تست های کشش، فشار، خمش، برش، سختی فوم، کمانش، خزش، چسبندگی، پارگی، بر روی مواد مختلف مانند انواع فلزات،کامپوزیت ها، پلیمر ها، چسب، سیم و کابل، گرانیت و چوب در مقاطع گرد، تسمه ها، فیلم ها، لوله ها، نمونه های جوشی مواد و نمونه های ریخته گری در صنایع خودرو سازی، هوا فضا، نساجی، کاغذ سازی، تولید فولاد، تولید پروفیل، پزشکی و دیگر صنایع مطابق با استاندارد های بین المللی می باشد.
قرار دادن نمونه در فک های تست کشش
بسته به ابعاد و بافت مواد و نوع تست، ممکن است برای قرار گرفتن صحیح نمونهها، انواع مختلف فک ها یا فیکسچر ها مورد نیاز باشد. این نگهدارنده ها در اشکال مختلف و طیف گسترده ای از ظرفیت های نیرو با روکش های لاستیکی، صاف، دندانه دار و انواع سطوح دیگر موجود هستند.
به منظور حصول اطمینان از نصب صحیح نمونه در دستگاه اپراتور می تواند از خط کش یا تراز یا انواع شابلون ها استفاده کند.
در برخی از فرایند های تست خواص مکانیکی مواد به منظور اعمال نیرو در جهت صحیح از تجهیزات اتوماتیک هم محور کننده (Self Align ) برای اتصال فک دستگاه کشش یا فیکسچر آن به دستگاه استفاده می شود.
قرار دادن کرنش سنج یا اکستنسومتر (Extensometer) بر روی نمونه کششی
کرنش یا استرین (Strain)، مقدار تغییر شکل یک نمونه تحت تنش است و کمیت مهمی برای بررسی خواص فیزیکی یا مکانیکی مواد در بیشتر استاندارد های تست است. برای اندازه گیری این کمیت معمولاً از دستگاه های اندازه گیری کرنش که در برخی موارد این ابزار کشش سنج یا اکستنسومتر (Extensometer) نامیده می شوند، استفاده می گردد. این تجهیز در انواع مختلف گیره ای یا تماسی، ویدئویی و لیزری به صورت دیجیتال یا آنالوگ در دستگاه ها استفاده می شود که لازم است پس از قراردادن نمونه تست کشش در فک دستگاه، اکستنسومتر نیز نصب و در محل مناسب نمونه تنظیم گردد.
۲- تنظیمات دستگاه برای شروع فرایند تست کشش
پس از اینکه نمونه خود را به صورت صحیح مطابق با دستورالعمل ارائه شده توسط شرکت سازنده دستگاه و استاندارد آزمون در فک های تست کشش دستگاه قرار دادید و اکستنسومتر (Extensometer) خود را (در صورت لزوم) روی نمونه نصب و تنظیم کردید، زمان شروع آزمایش است. هنگام تنظیم تست، روش تست مناسب را در نرم افزار دستگاه تست خود انتخاب کرده و پارامترهای مربوط به روش تست، سرعت تست، ابعاد هندسی نمونه یا پارامتر های روش تشخیص پایان تست را وارد نمایید.
شروع آزمون تست کشش
بلافاصله پس از اعمال دستور شروع تست توسط اپراتور، دستگاه نیروی کششی را به نمونه شما مطابق با روش آزمایش مشخص شده اعمال می کند و داده ها را با فواصل زمانی منظم با سرعت نمونه برداری بالا ثبت می کند؛ در ادامه با توجه به روش تنظیم شده تشخیص پایان تست، مراحل اجرایی آزمون به پایان می رسد. پس از اتمام آزمایش می توان داده های ذخیره سازی شده را برای مطالعه، آنالیز و استخراج اطلاعات کلیدی استفاده کرد.
تجزیه و تحلیل داده های تست کشش
آشنایی با خواص مکانیکی مواد
اندازه گیری مقاومت یک ماده یا محصول هنگام کشش به طراحان و سازندگان این امکان را می دهد تا مشخصات کاملی از خواص کششی آن ماده بدست آورند. یکی از نمودار های به دست آمده از اطلاعات ثبت شده ی تست کشش نمودار دو بعدی تنش-کرنش است که بیانگر وضعیت واکنش ماده در مقابل اعمال نیروی کششی می باشد. در حالی که استانداردهای متفاوت نیاز به اندازه گیری خواص مکانیکی مختلف دارند، مهم ترین پارامتر های خواص مکانیکی مورد توجه معمولاً شامل میزان تنش و کرنش در نقطه تسلیم(Yield point) ، نقطه استحکام کششی نهایی (Peak point, UTS)و نقطه شکست (Break point)و همچنین مدول الاستیک (Elastic Module) می باشند.
تشریح پارامتر های نتایج تست کشش
استحکام کششی نهایی (Peak Point, UTS)
یکی از مهمترین ویژگی هایی که می توانیم در مورد یک ماده تعیین کنیم، مقاومت کششی نهایی (Peak Point) است که به اختصار(UTS) نیز گفته می شود. این حداکثر تنشی است که یک نمونه در طول آزمون تست کشش تحمل می کند. نقطه UTS ممکن است با استحکام نمونه در نقطه شکست (Break Point) برابر باشد یا در برخی از مواد رسیدن به نقطه شکست بعد از نقطه UTS با کاهش مقاومت ماده به صورت تدریجی اتفاق بیافتد. شکنندگی ماده با خاصیت انعطاف پذیری آن ارتباط مستقیم دارد و گاهی اوقات ممکن است یک ماده هنگام آزمایش در دمای آزمایشگاه انعطاف پذیر باشد، اما زمانی که تست کشش در چمبر دمای پایین انجام می شود رفتار آن شکننده تر شود.
مدول الاستیک (Elastic Module)
مدول الاستیسیته معیاری از خاصیت الاستیکی ماده است که شامل ناحیه خطی اول منحنی تنش-کرنش است، نیروی اعمال شده و میزان ازدیاد طول ماده در این محدوده به صورت خطی می باشد و از قانون هوک پیروی می کند که در آن نسبت تنش به کرنش ثابت می باشد و اگر در این محدوده نیروی کششی از روی نمونه تست برداشته شود ماده دقیقا به همان ابعاد قبل از اعمال نیروی کششی بر می گردد. به این تناسب مدول الاستیک (Elastic Module) گفته می شود.
نقطه تسلیم یا نقطه Yield در نمودار تنش - کرنش مواد
در نمودار تنش-کرنش پس از نقطه ی حد الاستیک مرحله دیگری از تغییر شکل ماده رخ می دهد. که در این مرحله با برداشته شدن نیروی کششی از روی ماده در حال کشش ماده به شکل اولیه باز نمیگردد و تغییر شکل دائمی در مواد رخ می دهد. نقطه شروع این تغییر شکل که همان نقطه شروع واکنش پلاستیکی در اعمال نیروی کششی می باشد نقطه تسلیم یا Yield گفته می شود.
خط افست Yield چیست؟
این مقاله توسط تحقیقات مهندسی شرکت سانا اندیشه سازان مجد گرداوری شده است.
© استفاده از این مقاله تنها با درج لینک مستقیم به آن مجاز است.
تنها کافی هست ایمیل خود را وارد کنید تا بتوانید آخرین مقالات و آموزشهای روز در زمینه دستگاه ها و روشهای تست و بررسی آزمایشگاهی را دریافت نمایید
