اندازه گیری مقاومت فلز: استحکام کششی و مقاومت ضربه

استحکام کششی و استحکام ضربه دو مورد از مهم ترین عواملی هستند که باید در هنگام انتخاب فلز برای یک پروژه خاص به خصوص در مورد کاربردهای سازه ای مورد توجه قرار گیرند. درک این خواص مکانیکی و نحوه آزمایش آنها قبل از انتخاب فلز مناسب برای پروژه بسیار مهم است.

استحکام کششی چیست؟

استحکام کششی اندازه‌گیری مقاومت فلز در برابر تغییر شکل و شکست است زیرا در معرض بارهایی قرار می‌گیرد که آن را پاره می‌کند (معروف به بارهای کششی). استحکام کششی یک ماده معمولاً بر حسب پوند بر اینچ مربع (PSI) یا پاسکال (Pa) اندازه گیری می شود.

استحکام کششی 3 نوع است که عبارتند از:

• استحکام تسلیم کششی
• استحکام کششی نهایی
• مقاومت کششی شکست.

استحکام تسلیم سازه فلزی ساختمان قدرتی است که تا زمانی که شروع به تغییر شکل پلاستیکی کند دارد. استحکام کششی نهایی یک فلز بالاترین استحکام کششی آن است که معمولاً پس از شروع تغییر شکل پلاستیک کشف می شود. استحکام فلز در نقطه شکست نهایی به عنوان مقاومت کششی شکست شناخته می شود.

تست مقاومت کششی چرا انجام میشود؟

برای اندازه گیری بهتر استحکام کششی یک ماده به یک دستگاه تست کشش نیاز است. این دستگاه از دو مجموعه فک، یک واحد کنترل و سیلندرهایی تشکیل شده است که قدرت بار کششی را تولید می کنند. یک نمونه فلزی برای انجام معاینه در فک ها بارگذاری می شود. در بیشتر موارد، فلز به گونه‌ای ماشین‌کاری می‌شود که در جایی که فک‌ها آن را محکم می‌کنند تا وسط آن محکم‌تر باشد. واحد کنترل سیلندرها را فعال می کند و یک یا هر دو مجموعه فک شروع به دور شدن از یکدیگر می کنند و باعث کشش فلز می شوند. اطلاعات مربوط به میزان نیرویی که استفاده شده است از دستگاه کنترل بازیابی می شود تا زمانی که ماده به نقطه شکست خود برسد.

سپس داده‌های نیرو با سطح مقطع فلز ترکیب می‌شوند تا نیروی وارد بر واحد سطح، مانند PSI یا Pa را تعیین کنند. می‌توان از منحنی تنش-کرنش برای نشان دادن نتایج آزمایش کشش استفاده کرد. از آنجایی که بسیاری از فلزات در طول عمر مفید خود تحت بار کششی قرار می گیرند، استحکام کششی یک ویژگی مکانیکی است که معمولاً ثبت می شود. زنجیر برای بلند کردن یا بکسل کردن، بست ها هنگام سفت شدن، یا فلزات سازه ای در آسمان خراش وقتی باد به سازه وزن می افزاید، برخی از موارد کاربردی هستند که استحکام کششی یک عامل حیاتی است.

مفهوم قدرت ضربه چیست؟

قدرت یک فلز برای مقاومت در برابر انرژی برخورد در حالی که از ترک خوردن یا شکستگی جلوگیری می کند، مقاومت ضربه ای نامیده می شود. استحکام ضربه‌ای که به آن سختی نیز می‌گویند، معمولاً بر حسب فوت - پوند یا ft-lbf دیگر با ژول بر متر یا J/m اندازه‌گیری می‌شود.

نحوه انجام تست قدرت ضربه

قدرت ضربه را می توان به روش های مختلفی اندازه گیری کرد. تست Charpy V-notch یکی از پرکاربردترین روش‌های تست است. یک نمونه فلزی به اندازه‌ای که توسط استاندارد تعیین می‌شود، ماشین‌کاری می‌شود و یک بریدگی با دقت در وسط ماشین‌کاری می‌شود تا آزمایش Charpy V-notch انجام شود. این مانند یک متمرکز کننده تنش هندسی عمل می کند و باعث می شود که ماده در هنگام آزمایش دقیقاً در نقطه مورد نظر ترک بخورد. این بریدگی باید با دقت بالایی ماشین کاری شود زیرا برای بازیابی داده های تست صحیح بسیار مهم است.

سپس از تستر Charpy V-notch برای آنالیز نمونه فلزی استفاده می شود. تستر شارپی V-notch از یک گیره نمونه و یک آونگ افقی با وزن مشخص تشکیل شده است.

آونگ در حین اندازه گیری آزاد می شود و انرژی مصرف شده توسط فلز در اثر برخورد آونگ و تغییر شکل آن اندازه گیری می شود. سپس مقدار انرژی مصرف شده با مقادیر ابعادی فلز ترکیب می شود تا قدرت ضربه فلز مشخص شود. این آزمایش اغلب در دماهای مختلف انجام می شود زیرا دما تأثیر قابل توجهی بر توانایی ضربه فلز دارد. تست مقاومت ضربه ایزد انتخاب دیگری برای تعیین سختی است.

سخن آخر

از آنجایی که فلزات در بسیاری از کاربردها در معرض برخوردها و ضربه‌ها – حتی اگر غیرعمدی – قرار می‌گیرند، مقاومت ضربه‌ای یک ویژگی مکانیکی قابل توجه است که باید درک شود. برخورد سر چکش با یک فرد، قالب های کوبیدن و اسکنه ها همگی نمونه هایی از تنش های ضربه ای هستند که به فلزات وارد می شود.