اندازه گیری شکل پذیری در آزمایش کشش
|
اندازه گیری شکل پذیری در آزمایش کشش (Ductility Measurement In Tension Test) نیازمند توجه به این نکته است که ازدیاد طول اندازه گیری شده از یک نمونه کشش به طول گیج نمونه یا ابعاد سطح مقطع آن بستگی دارد. زیرا افزایش طول کلی شامل دو مؤلفه است، افزایش طول یکنواخت تا مرحله گلویی و افزایش طول موضعی با شروع گلویی. مقدار افزایش طول یکنواخت به شرایط متالورژیکی ماده و تاثیر اندازه و شکل نمونه بر ایجاد گلویی بستگی دارد. شکل زیر تغییرات ازدیاد طول موضعی را در امتداد طول گیج یک نمونه کششی که گلویی در آن آشکار شده نشان می دهد. به سادگی دیده می شود که هر چه طول گیج کوچک تر باشد اثر تغییر شکل موضعی در گلویی بر ازدیاد طول کلی گیج، بیشتر است. مقدار افزایش طول یک نمونه در شکست طبق رابطه زیر بیان می شود:
که α افزایش طول گلویی و euLo افزایش طول یکنواخت است. سپس ازدیاد طول کششی از رابطه زیر به‌دست می آید:
|
|
که به وضوح نشان می دهد ازدیاد طول کل تابعی از طول گیج نمونه است. هرچه طول گیج کوتاه تر باشد، درصد ازدیاد طول بیشتر است. از حدود سال 1850 فعالیت های بسیاری برای توجیه توزیع کرنش در تست کشش انجام شده است. شاید کلی ترین نتیجه قابل ترسیم این باشد که در نمونه هایی با شکل مشابه، نواحی گلویی مشابهی به وجود می آیند. طبق قانون بار
است و معادله ازدیاد طول، عبارت است از:
به طور کلی مشخص است که برای مقایسه مقادیر ازدیاد طول نمونه های با اندازه مختلف، باید نمونه ها شکل مشابهی داشته باشند. معادله فوق نشان می دهد که ضریب بحرانی شکل هندسی، باید شباهت نمونه ها را در نظر داشته باشد. در آمریکا قطر نمونه استاندارد کشش 1.28 سانتی متر (0.505 اینچ) است و طول گیج آن 5.08 سانتی متر (2 اینچ) است. نمونه های کوچک تر از اندازه، دارای قطر و (طول گیج) به این ترتیب هستند: 0.252(1.0)، 0.357(1.4) و 0.160(0.634).
| مقادیر مختلف |  |
توسط موسسات استاندارد در کشورهای مختلف تعیین می شود. در جدول زیر برخی از این مقادیر ذکر شده اند: |
| نوع نمونه | آمریکا |
بریتانیا |
آلمان |
|
|
(ASTM) |
قبل از 1962 |
جاری |
||
ورق  |
4.5 | 4 | 5.65 | 11.3 |
میلگرد  |
4.0 | 3.54 | 5 | 10 |
| با تقریب خوب می توان گفت که یک ازدیاد طول معین هنگامی در ماده به وجود می آید که مقدار |  |
طبق پیش بینی معادله فوق ثابت بماند. |
بنابراین به ازای یک مقدار ثابت ازدیاد طول:
که A و L مساحت ها و طول های گیج دو نمونه مختلف 1 و 2 از یک نوع فلز هستند. برای به دست آوردن ازدیاد طول با استفاده از طول سنجه L2 در نمونه‌ای به مساحت A2 از مقادیر به‌دست آمده از نمونه‌ای به مساحت A1، فقط لازم است که طول سنجه نمونه 1 را در رابطه قرار دهیم. به عنوان مثال ورقی با ضخامت (1.8in)0.3cm موجود است و باید ازدیاد طول آن توسط نمونه ای از ماده مشابه با طول گیج (2in)5.08cm و ضخامت(0.08in)0.2cm، پیش‌بینی شود. اگر عرض نمونه ها (1.2in)1.27cm باشد، پیش بینی می شود که نمونه آزمایش با طول (1.8in)6.35cm از ورقی به ضخامت (1.8in)0.3cm، ازدیاد طولی برابر با نمون های با طول گیج (2in)5.08cm از ورقی با ضخامت (0.08in)0.2cm به دست دهد.
واضح است که وقوع گلویی در آزمایش کشش هر گونه تبدیل کمی بین ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع را غیر ممکن می کند. با این که معمولا ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع به طور مشابه، به صورت تابعی از دمای آزمایش، دمای بازپخت، عناصر آلیاژی و غیره تغییر می کنند، مواردی وجود خواهد داشت که غیر از این باشد. در مفهوم کلی، ازدیاد طول و کاهش سطح، مقیاسی برای سنجش انواع مختلف رفتار های ماده هستند.
به شرطی که طول گیج خیلی کوتاه نباشد، درصد ازدیاد طول عمدتا تحت تاثیر ازدیاد طول یکنواخت بوده و بنابراین به ظرفیت کارسختی ماده بستگی دارد. کاهش سطح عمدتا مقیاسی است برای تغییر شکل لازم در تولید شکست و سهم اصلی آن از فرایند گلویی نتیجه می شود. به دلیل حالت پیچیده تنش در نقطه گلویی، مقادیر کاهش سطح به شکل نمونه و رفتار تغییر شکل بستگی داشته و جزو خواص حقیقی ماده محسوب نمی شود. با این حال، کاهش سطح حساس ترین پارامتر شکل پذیری ساختار بوده و در تعیین تغییرات کیفی ماده مفید است.
منابع و پیوندها
گرد آوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن
جورج دیتر ، ترجمه ی شهره شهیدی ، متالورژی مکانیکی ، مرکز نشر دانشگاهی ، 1369.
برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است
