آزمایش مواد- قسمت اول

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت آزمایش مواد است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

هدف از استفاده از هر ماده تعیین‏کننده انواع خواصی است که آن ماده باید دارا باشد. فولاد که در ساخت پل ها، ساختمانها و بعضی از انواع ماشین‏آلات مورد استفاده قرار می‏گیرد باید دارای مقاومت، سفتی و خاصیت کشسانایی به‏عنوان خواص مطلوب باشد.

در تولید بعضی از ابزارها علاوه‏بر مقاومت و سفتی درجه بالایی از سختی نیز مورد نیاز است. خواص مکانیکی فلزات با استفاده از عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی ممکن است تغییر کند. برای ارزیابی خواص فلزات آزمایش های خاصی ابداع شده است که با استفاده از آن ها می‏توان مواد را سنجیده انتخاب کرد.

کشسانایی و مومسانایی:

شباهت این دو خاصیت به یکدیگر در این است که هر دو نشان‏دهنده تغییر شکل ماده زیر تأثیر بار هستند. خاصیت کشسانایی موجب می‏شود که ماده زیر تإثیر بار تغییر شکل دهد و بعد از برداشتن بار شکل اولیل خود را بازیابد.

خاصیت مومسانایی از این نظر که ماده زیر تأثیر بار تغییر شکل می‏دهد مانند خاصیت کشسانایی است ولی در این حالت پس از برداشته شدن بار ماده شکل اولیه خود را باز نمی‏یابد و بعضی تغییر شکل ها همچنان در آن باقی می‏مانند. این نشان‏دهنده آن است که تغییر شکل ماده از حد کشسانی در گذشته است.

تنش و کرنش:

تنش نسبت بار بر واحد سطح (کیلو نیوتن بر مترمربع) است. اگر با وارد آوردن بار W به انتهای میله فلزی طول میله به اندازه بسیار کوچک dl افزایش یابد و با برداشتن بار میله طول اولیه خود (L) را بازیابد در این صورت فلز دارای خاصیت کشسانایی است اما چنانچه بعد از برداشتن بار میله از طول اولیه خود بلندتر شود فلز در واقع خاصیت مومسانایی از خود نشان داده است.

اگر بار W برافزوده شود و موجب کاهش سطح مقطع در نقطه‏ای از میله شود ممکن است میله در این نقطه بشکند. بنابراین کرنش، تغییر شکل در واحد طول است (با واحد سانتیمتر بر سانتیمتر) که ازتنش معینی نتیجه می‏شود.

ارتباط میان تنش و تغییر شکل به‏عنوان حد کشسانی شناخته می‏شود. برای تمام موادنقطه‏ای به‏عنوان حد کشسانی وجود دارد که چنانچه تنش وارد بر ماده از آن حد درگذرد بازیافت کامل ماده ناممکن می‏شود و تغییر شکل همیشگی در آن باقی می‏ماند.

مقاومت کششی:

دستگاه های آزمایش مقاومت کششی به گونه‏ای طراحی شده‏اند که همزمان با افزایش تدریجی بارِ وارد بر مواد تغییر شکل مربوطه نیز اندازه‏گیری می‏شود. بعضی از این دستگاه ها به‏طور خودکار رابطه میان تنش و کرنش را رسم می‏کنند.

شکلپذیری:

درصدافزایش طول فلز معیار چکشخواری (شکلپذیری) آن است. این خاصیت همان توانایی فلز برای افزایش طول مومسانی است.

سفتی:

سفتی توانایی تغییر شکل فلز بدون گسیختگی است. فولاد با کربن متوسط دارای سفتی بیشتری نسبت به فولاد پرکربن است. اما مقاومت بیشینه فولاد پرکربن از مقاومت بیشینه فولاد با کربن متوسط بیشتر است.

سختی:

سختی خاصیتی است که رفتار ماده آزمایش شده را پیشگویی می‏کند. سختی بر سه نوع اصلی است: (1) سختی دربرابر نفوذ، (2) سختی سایشی، (3) سختی در بازگشت به حالت اولیه.

برای آزمایش فلزات از دستگاههای تجارتی سختی‏سنج فراوان استفاده می‏شود. این دستگاهها برای کارهای بازرسی، تعیین ارتباط با خواص دیگر مانند مومسانایی، سفتی و مقاومت کششی و در تعیین خصوصیات مواد برای کاربرد یا هدفی معین بسیار کاربرد دارند.

آزمایش سختی برینل:

از دستگاه سنجش سختی برینل فراوان استفاده می‏شود. ساچمه فولادی سخت‏شده‏ای به قطر 10 میلیمتر زیر بار هیدرولیکی بر سطح قطعه فشرده می‏شود. بسته به ماده‏ای که آزمایش می‏شود بار معینی (بار 3000 کیلوگرمی برای آهن و فولاد) برای مدت زمان کوتاه (حداقل 15ثانیه یا بیشتر) بر آن وارد می‏شود. سپس قطر فرورفتگی (گودی) ایجاد شده در قطعه در دو جهت اندازه‏گیری می‏شود. عدد سختی برینل ماده آزمایش شده عبارت است از نسبت میان بار وارد آمده و مساحت فرورفتگی ایجاد شده بر سطح قطعه.

آزمایش سختی برینل در بعضی شرایط ممکن است آزمایش مخربی باشد. آزمایش نشان می‏دهد که هرچه فلز نرمتر باشد فرورفتگی ایجاد شده بر سطح قطعه بزرگتر و عدد سختی برینل آن کوچکتر است.

دانش نامه ماشین کاری 1 - ریس میلر

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان- تنظیم : سمیرا بادامستانی