فایل رایگان آزمایشگاه آزمون های مکانیکی مواد

    —         —    

ارتباط با ما     —     لیست پایان‌نامه‌ها

... دانلود ...

بخشی از متن فایل رایگان آزمایشگاه آزمون های مکانیکی مواد :


آزمایش کشش

آزمایش فشار

آزمایش خمش

آزمایش ضربه

آزمایش خستگی

آزمایش سختی

آزمایش خزش

آزمایش پیچش
آزمایشات مخرب:
آزمایشاتی هستند که پس از انجام ، قطعه کارایی اولیه خود را از دست می دهد این روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نیرو تا مرز شکست نشان می دهند.
1- آزمایش کشش:
آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معیین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط صفحه ی دیجیتال و بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد.
دستگاههای تست کشش از دو نوع یونیورسال که قابلیت انجام انجام چند آزمون نظیر کشش، فشار و خمش را دارند و دستگاههایی که تنها یک کار انجام می دهند. نمونه های مورد استفاده در این تست از دو نوع تخت و گرد می باشند.
حد تناسب : مشخص شده است که در بیشتر مواد ساختاری، بخش اول نمودار تنش-کرنش تقریباً به صورت خطی است. در این گستره تنش و کرنش باهم متناسب اند. با هر مقدار افزایش تنش، کرنش نیز به همان نسبت، افزایش می یابد. مقدار تنش در آخرین نقطه را حد تناسب می نامند.
حد کشسان : حد کشسان را به صورت حداقل تنشی که طی آن اولین تغییر شکل پایدار روی می دهد، تعریف می کنیم. در اغلب مواد ساختاری، حد کشسان، عددی نزدیک به مقدار حد تناسب است.

نقطه تسلیم : با افزایش نیرو و گذشتن از حد کشسان تنش به حدی می رسد که ماده بدون افزایش نیرو به صورت پیوسته، شروع به تغییر شکل می کند. تنش در نقطه را نقطه تسلیم می نامند. این پدیده فقط در بعضی از مواد داکتیل روی می دهد. در عمل ممکن است تنش به سرعت افت کند و در نتیجه ما نقطه تسلیم بالا و پایین خواهیم داشت. چون تعیین نقطه تسلیم نسبتاً ساده است و تغییر شکل دائمی حاصل نیز مقداری کم است.

استحکام تسلیم : بیشتر مواد غیر آهنی وفولادهای استحکام بالا، نقطه تسلیم مشخصی ندارند. برای این مواد حداکثر استحکام مفید، استحکام تسلیم آنها است. استحکام تسلیم ، تنشی است که ماده در آن تنش، حد مشخصی انحراف از رابطه خطی تنش – کرنش پیدا می کند. این مقدارمعمولاً با روش کرنش قراردادی تعیین می شود.
2- آزمایش فشار:
در آزمایش فشار جهت اعمال نیرو عکس آزمایش کشش می باشد. این آزمون معمولا برای بررسی كیفیت مواد ترد مانند چدن، آلیاژهای ترد وهمچنین مواد غیر فلزی دیگری كه بیشتر تحت تاثیر فشار قرار خواهند گرفت مثل تكیه گاههای فلزی یا آلیاژهای یاتاقانی، مواد سرامیكی و.... کاربرد دارد.
برای مقایسه ی آزمایش فشار و کشش میتوان به دو مورد مهم زیر توجه داشت:
1.برابریِ مدول الاستیکی مواد نرم و شکل پذیر است و این درحالی است که نتایج حاصله برای مواد ترد این گونه نمی باشد.
2. در تست کشش پس از گلویی شدن، تنش یا نیرو کاهش می یابد در حالی که در تست فشار نیرو تا نقطه ی شکست افزایش دارد.
حدتسلیم یا تنش سیلان: در مواد نرم همان تنش است كه به ازا آن تغییر شكل پلاستیكی شروع می گردد.
استحكام فشاری: تنشی است كه به ازا آن اولین نشانه از ترك یا شكست ظاهری می گردد.
p = (F max.)/(A.)
کاهش نسبی ارتفاع: فشردگی نسبی شكست یا به عبارتی كاهش نسبی ارتفاع تا شكست.
£= Ln h/h. e = (h )/h.
درصد افزایش سطح مقطع: بزرگترین مقدار تغییر شكل پلاستیكی در زمان ظاهر گشتن اولیه ترك است.
£= Ln 1/(1+ra) ra = A-A/( A.×100)
مدول یانگ: مدول یانگ در این تست شیب خط در نمودار f _ l می باشد
شرح آزمایش:
برای انجام آزمایش طبق قانون کوک-لارک نمونه هایی با نسبت های D/h تهیه می کنیم.
آزمایش را با نمونه ی مسی که یک نمونه ی نرم به حساب می آید آغاز می کنیم. نمونه دارای قطر 12 و ارتفاع 12 میلی متر می باشد. پس از انجام آزمایش قطر نمونه به 17 و ارتفاع به 7 میلی متر تغییر می یابد.
در ادامه ی کار نمونه ی برنجی (ترد) را که قطر 8.5 و ارتفاع 16 میلی متر دارد را بین فک های دستگاه قرار می دهیم و مشاهده می شود که قطر به 10.4 و ارتفاع به 13 میلی متر تغییر اندازه داده است.
3- آزمایش خمش:
فرآورده های زیادی را می توان با روش های خمکاری، کشش عمیق، تا کردن و چرخاندن ورق های فلزی تولید نمود.آزمون های ویژه ای برای ارزیابی شکل پذیری ورق های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع آزمایشات به منظور تعیین سلامت فلز و عاری بودن آن از ناپیوستگی ها طراحی شده است که به منظور تایید صلاحیت جوشکار نیز به کار می رود و به آنها آزمون های سلامت گفته می شود.
آزمایشات سلامت از نوع مخرب به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
I. آزمایش خمش
II. آزمایش شکست شکاف دار
III. آزمایش شکست در جوش های نبشی

چنانچه در اثر اعمال نیرو بخشی از سطح ماده تحت تاثیر تنش فشاری و قسمت دیگر آن تحت تنش کششی قرار گیرد، ماده تحت خمش است و اصطلاح علمی آن Bending می باشد.
خمش معکوس:
این آزمون جهت دستیابی به اطلاعات مقدماتی در خصوص میزان کرنش پلاستیک قابل تحمل بر روی مواد انجام می شود. در این آزمون باریکه ای از فلز ابتدا به اندازه ی 90 درجه و سپس به اندازه ی 180 درجه خم می شود؛ و این روند تا پیدا شدن اولین ترک ادامه می یابد و تعداد دفعات خم کاری تا شکست معیاری از
4- آزمایش ضربه:
یك ماده با وجود انعطاف پذیری و استحكام بالایی كه دارد تحت تاثیر عواملی می تواند ترد وشكننده شود بدین صورت كه تحت آن شرایط تمایل به یك شكست ناگهانی با مقدار بسیار كمی تغییر شكل پلاستیكی پیدا می كند . برای تعیین تمایل ماده به داشتن رفتار ترد از آزمایش ضربه استفاده می شود.
به طور کلی در شکست از نوع ترد سه عامل عمده شرکت دارند . این سه عامل عبارتند از:
I. حالت تنش سه بعدی
II. دمای کم
III. آهنگ کرنش زیاد یا آهنگ بارگذاری زیاد
خطاهای آزمایش:
I. عدم استاندارد بودن ابعاد نمونه و زاویه ی شیار توسط تراشكاری
II. عدم دقت كاربر در خواندن زوایا و محاسبات و اندازه گیری ها
III. استاندارد نبودن دستگاه و اوجود اصطکاک (در دستگاه موجود 4 ژول )
IV. ضخامت نمونه ی باید استاندارد باشد

5- آزمایش خستگی:
خستگی هنگامی اتفاق می افتد که فلز تحت تنش تكراری یا نوسانی ( چرخه معکوس، چرخه تکراری وچرخه مرکب) در تنشی به مراتب كمتر از تنش لازم برای شكست در اثر یك مرتبه اعمال بار ، خواهد شكست. شكستهایی كه در شرایط بارگذاری دینامیك رخ می دهند شكستهای خستگی نامیده می شوند. دلیل عمده خطرناك بودن شكست خستگی این است كه بدون آگاهی قبلی و قابل رویت بودن رخ میدهد معمولا سطح شكست در مقیاس ماكروسكوپی بر جهت تنش كششی اصلی عمود است.
سه عامل عمده برای وقوع شكست خستگی ضروری هستند.این عوامل عبارتند از:
I. .تنش كششی حداكثری به مقدار بسیار زیاد
II. تغییرات به حد كافی زیاد یا نوسانی در تنش وارده
III. .ز یاد بودن چرخه های تنش وارده
علاوه بر این، متغیرهای دیگری مانند تمركز تنش، خوردگی، دما، بار اضافی، ساختار متالورژیكی، تنشهای باقیمانده و تنشهای مركب هم وجود دارند كه شرایط را برای ایجاد خستگی تقویت می كنند.
عموما مهمترین علت بوجود آمدن شکست در خستگی وجود ترک های ریز در سطح قطعه می باشد و فرآیند خستگی به چهار مرحله ی اصلی دسته بندی می شود ، که عبارتست از:
- شروع ترك: شامل ایجاد اولیه عیب خستگی كه با عملیات تابانیدن مناسب برطرف می شود.
- رشد ترك نوار لغزش: عبارت است از عمیق شدن ترك اولیه روی صفحات با تنش برشی زیاد، این مرحله غالبا رشد ترك مرحله 1 نامیده می شود.
- شکست ترك روی صفحاتی با تنش كششی زیاد: عبارت است از رشد یك ترك معین در جهت عمد بر تنش كششی حداكثر . این مرحله معمولا رشد ترك مرحله 2 نامیده می شود.
- شكست نرم نهایی: هنگامی رخ می دهد كه طول ترك به اندازه كافی برسد، طوری كه سطح مقطع باقیمانده نتواند بار وارده را تحمل كند.
سختی برگشت یا سختی کشسان:
این آزمایش به گونه ای است که،یک ساچمه یا وزنه ای نوک الماسی در اثر وزن خود از ارتفاع معینی رها می شود و پس از برخورد به نمونه تا ارتفاع دیگری بالا می آید. دستگاهی که یک صفحه مدرج دارد ، ارتفاع برگشت وزنه را به طور خودکار نشان می دهد. وقتی وزنه را به نقطه رهایش می بریم، مقدار معینی انرژی پتانسیل دارد. در هنگام رهاشدن، این انرژی به انرژی جنبشی تبدیل می شود تا وزنه به نمونه برخورد کند. در این لحظه مقداری از انرژی به صورت تغییر شکل نمونه جذب آن و بقیه صرف برگشت وزنه می شود. هر چه ارتفاع برگشت بیشتر باشد، عددی بزرگتر و قطعه سخت تر است. این آزمون در واقع روشی برای اندازه گیری انرژی قابل جذب در گستره کشسان ماده است.
سختی خراش یا مقاومت در برابر برش یا سایش:
در آزمون خراش، مقیاس شامل 10 ماده مختلف معدنی است که به ترتیب افزایش سختی مرتب شده اند و عبارتند از شماره 1 تالک، شماره 2 گچ و ... تا شماره 10 الماس. اگر ماده نامعلومی توسط ماده شماره 6 خراشیده شود، ولی توسط شماره 5 خراشیده نشود سختی آن بین 5 و 6 است. این آزمون در متالورژی رایج نیست، اما هنوز در کانی شناسی به کار میرود. وقتی سختی کانیها توسط روشهای دیگر سختی سنجی بررسی می شود، می توان دریافت که در این بررسی مقادیر سختی بین 1 و 9 فشرده شده اند در حالی که فاصله زیادی از لحاظ سختی بین 9 و 10 وجود دارد.

سختی فرورفتگی یا مقاومت در برابر فرورفتن:
این آزمون غالباً با اثرگذاری بر نمونه ای انجام می شود که بر تکیه گاه صلبی قرار می گیرد؛ فرورونده نیز با شکل ثابت و مشخص، نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است. روشهای معمول آزمون سختی معمول آزمون سختی عبارتند از:
I. سختی برینل (فرورونده ساچمه ای)
II. ویکرز (فرورونده هرمی مربع القاعده)
III. سختی راکول (فرورونده ساچمه ای و فرورونده الماسی)
سختی برینل (فرورونده ساچمه ای):
این روش سختی سنجی عبارت است از، ایجاد فرورفتگی در سطح فلز بوسیله یک گلوله فولادی از جنس کاربید تنکستن توسط نیروی فشاری )P180 تا 250) کیلوگرم به مدت زمان معین (حدود 30 ثانیه) و اندازه گیری قطر فرو رفتگی پس از حذف بار.

لینک کمکی