آزمون استحکام کششی (TENSILE STRENGTH)

تکنولوژی آزمايشگاه
Print Friendly

مرجع پلیمر در بازار ایران: آزمون استحکام کششی یکی از آزمون‌های مخرب علم مواد است که در آن یک نمونه تحت اثر کشش تک محوری تا حد شکست مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج حاصل از آزمون به طور معمول برای انتخاب یک ماده به منظور کنترل کیفیت و پیش بینی اینکه چگونه یک ماده تحت انواع دیگری از نیروها واکنش نشان می دهد به کار می رود. خواصی که به طور مستقیم از طریق آزمون کشش اندازه گیری می شوند عبارتند از: مقاومت کششی نهایی، بیشترین افزایش طول و کمترین کاهش در مساحت نمونه. همچنین از این اندازه گیری ها خواص زیر نیز می تواند تعیین شود: مدول یانگ، نسبت پواسون، استحکام تسلیم و کرنش سختی ماده. آزمون کشش تک محوری برای تعیین خواص مواد همسانگرد به کار می رود و برای مواد ناهمسانگرد مانند کامپوزیتها از آزمون دو محوری استفاده می شود.

آزمایش ساده کشش روشی معروف برای اندازه گیری این خاصیت در پلیمرها و بویژه در پلاستیک ها و لاستیک ها است. گفتنی است که آزمون کشش برای سنجش کیفیت مواد مناسب در پلاستیک ها و لاستیک ها صورت گرفته و برای طراحی نباید مورد استفاده قرار گیرد زیرا یا تغییر شرایط نتایج کاملا متفاوتی بدست خواهد آمد.

تست کشش

نمونه ای دمبلی شکل از قطعه تهیه شده و بین دو فک دستگاه کشش بسته می شود و با سرعتی ثابت کشیده می شود. در این تست شرایط دمایی ثابت و سرعت کشش نیز ثابت است.

نمودار بدست آمده برای پلاستیک های مختلف می تواند متفاوت باشد (شکل ۲). منحنی تنش- کرنش شکل ۲، با تغییر فرم الاستیک آغاز می شود.

 در این منطقه تنش رابطه خطی با کرنش دارد. این رابطه با قانون هوک بصورت زیر بیان می شود:

σ=E.ε

پارامتر E مدول یانگ یا مدول الاستیک نامیده می شود که هرچه بیشتر باشد حاکی ز سخت تر بودن ماده مورد آزمایش است. در منطقه الاستیک اگر تنش اعمال شده حذف گردد، طول نمونه به حالت اولیه خود باز می گردد. در انتهای منطقه الاستیک پس از عبور از حد الاستیک تغییر فرم آغاز می شود.

مقدار تنشی که در آن انتقال از منطقه الاستیک به منطقه پلاستیک بصورت آشکار انجام می گیرد، تنش تسلیم (Yield Strength) نامیده می شود که پارامتری مهم در طراحی مهندسی محصول است. این نقطه اولین نقطه در منحنی تنش-کرنش است که در آن افزایش طول بدون هیچ افزایشی در مقدار تنش صورت می پذیرد. شیب منحنی در این نقطه صفر است. در منطقه پلاستیک اگر تنش از روی نمونه برداشته شود تغییر فرم الاستیک در نمونه بصورت موازی با خط هوک حذف شده و به صفر می رسد اما مقدار تغییر فرم پلاستیک یا درصد تغییر طول دائمی در قطعه باقی می ماند. اگر تنش به بالاترین حد خود برسد، به این تنش، تنش کششی نهایی یا استحکام کششی نهایی (ultimate tensile strength) می گویند.  تنش تغییر فرم پلاستیک تا این نقطه بصورت یکنواخت انجام می شود یعنی  سطح مقطع نمونه در تمام نمونه بصورت یکسان تغییر می کند. اما پس از این تنش پدیده گلویی شدن (necking) در نمونه اتفاق می افتد و تا شکست ادامه می یابد.

تنشی را که در آن نمونه دچار شکست می شود، تنش شکست (fracture strength) نامیده می شود که در شکل ۲  با σf نشان داده شده است.

با ضرب کرنش در عدد ۱۰۰ درصد تغییر طول بدست می آید. در گزارشات مربوط به مواد، معمولا به مقادیر متناظر با درصد تغییر طول در استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و تنش شکست اشاره می شود. مقدار تغییر طول کششی برای پلیمرهای تقویت شده حدود ۵% است، گفتنی اینکه در آزمون تنش-کرنش نمونه مورد آزمون با سرعتی بین ۰٫۲-۲۰ in/min مورد کشش قرار می گیرد. در این خصوص معمولا دو استاندارد ASTM D638 و ISO 527 استفاده می شود. این تست برای فیلم های پلیمری مطابق استاندارد ASTM D882 و برای الاستومرها مطابق استاندارد ASTM D412 صورت می گیرد.

منبع: ویکی – بسپاران

0
telegram.png

نظر بگذارید

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.