آزمون های مستقیم اندازه گیری پلاستیسیته

تعداد بازدید: 2194
چهارشنبه 03 دي 1393

آزمون های مستقیم اندازه گیری پلاستیسیته

در آزمون های مستقیم ارزیابی پلاستیسیته (Direct Measurement of Clay Plasticity)، درصد های مختلف رطوبت بدنه به عنوان معیاری برای ارزیابی پلاستیسیته به کار نمی رود، بلکه اثر رطوبت بر روی دو ویژگی از ویژگی های روابط تنشکرنش و مقایسه آن ها با یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

لزوم دو اندازه گیری (حاصل از یک یا دو نوع آزمون) ناشی از این واقعیت است که تقریبا هر اندازه گیری رئولوژیکی ساده ای قویا متاثر از مقدار رطوبت تنظیم شده است. برای مثال یکی از ویژگی های مطلوب ماده این است که بتواند در برابر تغییر فرم های شدید مقاومت کند و ترک نخورد. لیکن اگر تنها این ویژگی به عنوان شاخص پلاستیسیته مد نظر باشد، با افزودن آب بیش از حد یک عدد بزرگتر از عدد واقعی به دست می آید. با اندازه گیری دوم (برای مثال با اندازه گرفتن تنش تسلیم) می توان از عدم وقوع این اشتباه مطمئن شد.

البته ممکن است بحث شود که آزمون باید فقط بر روی ماده دارای رطوبت شرایط کارپذیری انجام گیرد، اما از آنجایی که شرایط کارپذیری در فرآیند های مختلف و تا حدی در یک فرآیند خاص متفاوت است، چنین امری برای اندازه گیری مستقیم پلاستیسیته رضایت بخش نیست. در این گونه روش ها معمولا جنبه های زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

1- معیاری برای اندازه گیری میزان تنش تسلیم یا صلبیت

2- معیاری برای اندازه گیری قابلیت تغییر فرم بعد از عبور از تنش تسلیم

3- معیاری برای اندازه گیری آغاز شکست یا ترک خوردگی.

در یک دسته از آزمون های مستقیم اندازه گیری پلاستیسیته ابتدا تعداد زیادی نمونه با رطوبت های مختلف ساخته می شود و نمونه ها به آهستگی تحت تنش قرار می گیرند تا ترک بخورند. سپس میزان تغییر فرم یا کرنش ایجاد شده در نمونه به هنگام ترک خوردن بر حسب بار یا تنشی که سبب ترک خوردن شده است رسم می شود. شکل زیر نتایج حاصل از این گونه آزمون های را نشان می دهد. در تهیه این منحنی روش کار به این صورت بوده است که نمونه هایی با درصد رطوبت متفاوت با سطح مقطع 0.5 اینچ مربع اکسترود شده و تحت تست خمشی قرار گرفتند. فاصله پایه ها 3 اینچ و سرعت اعمال بار 20 گرم بر دقیقه بوده است. در رطوبت های کم تغییر فرم کم است و بار لازم برای ایجاد ترک بالا است، در حالی که در رطوبت های بالا بر عکس است. موادی که پلاستیسیته بیشتری دارند آن هایی هستند که دارای میزان تغییر فرم و بار لازم بالایی هستند و این بدان معناست که منحنی های آن ها دورتر از مبدا واقع می شود.

ارتباط بین بار و تغییر فرم در نقطه به وجود آمدن ترک

روش های دیگری نیز بر این اساس ارائه شده است. برای نمونه در روش Zeinyachensky، گلوله ای به قطر 46 میلی متر از ماده ساخته می شود و تا هنگام ترک خوردن تحت فشار قرار می گیرد. در این آزمایش حاصل ضرب کاهش طول نمونه و بار لازم برای ترک خوردن شاخص پلاستیسیته را به دست می دهد. Mellor در سال 1942 روش مشابهی را ارائه کرد.

در روش Dietzel مقدار تغییر فرمی که یک نمونه استوانه ای بدون ترک خوردن تحمل می کند، شاخص پلاستیسیته است. برای اینکه از تاثیر درصد رطوبت بر روی نتایج ممانعت شود در ابتدا مقدار رطوبت توسط آزمون نفوذ مخروط به گونه ای تنظیم می شود که یک مقدار استاندارد به دست آید.

روش Linseis مثال دیگری از برآورد پلاستیسیته با دو اندازه گیری مجزا است. دستگاه های مورد نیاز برای اندازه گیری شامل یک اکسترودر، یک دستگاه اندازه گیری استحکام کششی است. اکسترودر مورد استفاده باید دارای درجه برای اندازه گیری فشار لازم برای اکسترود کردن نمونه از یک قالب استاندارد باشد. این روش بر این اصل استوار است که یک ماده بسیار پلاستیک استحکام کششی نسبتا بالایی دارد و بنابراین در برابر ترک خوردن مقاوم است و در عین حال مقاومت برشی یا فشار اکسترود نسبتا پایینی دارد، به گونه ای که به راحتی شکل می پذیرد و سپس نمودار استحکام کششی نمونه ها بر حسب فشار {{اکستروژن}} ترسیم می شود. در این شکل نمونه A پلاستیسیته بیشتری از نمونه B دارد.

نتایج آزمون پلاستیسیته linseis

برخی از محققین تلاش کرده اند تا از روی شکل دقیق منحنی تنش – کرنش حاصل از آزمون فشاری محوری آهسته پلاستیسیته ذاتی را ارزیابی کنند. برای این کار در حین آزمایش مقادیر بار (W) و ارتفاع (h) به طور مرتب ثبت می شود. معمولا تنش فشاری (σ) یعنی نسبت بار به سطح مقطع موثر نمونه، که خود از سطح مقطع و ارتفاع اولیه (A0 و h0) و با فرض ثابت بودن حجم نمونه به دست می آید، محاسبه می شود:

کرنش ('ε) معمولا به صورت تغییر نسبی ارتفاع تعریف می شود:

اما برخی از محققین کرنش طبیعی را مورد استفاده قرار می دهند:

اصول استفاده از منحنی فشاری برای ارزیابی پلاستیسیته به قرار زیر است. بخش اول منحنی، که مربوط به مقادیر تنش و کرنش کوچک است، توانایی ماده برای حفظ شکل پس از تغییر فرم را منعکس می کند. برای اینکه یک ماده بسیار پلاستیک باشد باید افزایش سریعی در تنش آن دیده شود. برای اطمینان از این که این تنش بالا در کرنش های کوچک به دلیل استفاده از مقدار کمتر از حد لازم رطوبت به دست نیاید، و یا به عبارت دیگر برای این که ماده بتواند در صورت لزوم به راحتی تغییر فرم دهد، مطلوب است که مقدار تنش برای کرنش های بزرگتر نسبتا کم باشد.

بنابراین در شکل زیر منحنی A نشانگر ماده ای پلاستیک تر از منحنی B است، زیرا A در کرنش های کوچک، تنش بیشتر و در کرنش های بزرگ تنش کمتری از B دارد.

باید توجه کرد که این آزمون نیازمند تشخیص چشمی آغاز ترک خوردگی نیست و به همین دلیل نتایج بسیار تکرار پذیری را ارائه می دهد.

پیشنهاد می شود که با استفاده از این ازمون و با محاسبه نسبت تنش در دو کرنش دلخواه (مثلا 10 و 50%) می توان یک شاخص پلاستیسیته به دست آورد. یکی از مزایای بزرگ چنین شاخصی این است که تقریبا مستقل از رطوبت ماده در محدوده کارپذیری معمول است، زیرا اگر چه تنش لازم برای هر تغییر فرمی به مقدار رطوبت بستگی دارد، اما نسبت تنش ها تقریبا ثابت است. هم چنین شواهدی وجود دارد که نشان می دهد که این شاخص به تغییرات کوچک سرعت بارگذاری حساس نیست. مقادیر به دست آمده از این روش برای نمونه هایی با ارتفاع اولیه 1.5 اینچ و قطر 0.1 اینچ تحت سرعت اعمال فشار 0.1 اینچ بر دقیقه در جدول زیر درج شده است.

ماده شاخص پلاستیسته (تنش در کرنش 10 درصد تقسیم بر تنش در کرنش 50 درصد)
بالکلی 1.40

بالکلی+ فلینت

80%     20%

60%    40%

40%   60%

 

1.11

0.75

0.65

خاک چینی 1.2-0.5
بنتونیت 1.3-1.1
رس آتشخوار 0.8
رس آجر ریزدانه 0.76
بدنه بدل چینی 0.50-0.44
بدنه پرسلان الکتریکی 0.46
بدنه های چینی (0 تا 0.5 درصد بنتونیت) 0.42-0.28
بدنه های چینی (0 تا 2 درصد بنتونیت) 0.64

 

در روش دیگری که توسط برخی از محققین مورد استفاده قرار گرفته است، منحنی فشاری با معادله ای به شکل زیر

بیان می شود و مقدار n که از شیب منحنی logε بر حسب logσ به دست می آید، به عنوان شاخص پلاستیسیته در نظر گرفته می شود. این روش در اصل معادل روش قبلی است و هنگامی که منحنی های فشاری از این باشند، درجه بندی مواد با این دو روش یکسان است.

پیچش یک میله یا بهتر بگوییم یک لوله استوانه ای آزمونی برای اندازه گیری پلاستیسیته است که نورتن آن را پایه گذاری کرد. در این آزمون نمونه از یک سو نگه داشته شده و از سوی دیگر با سرعت ثابت پیچانده می شود تا بشکند. سپس منحنی گشتاور یا تنش بر حسب زاویه پیچش (θ) رسم می شود.

منحنی پیچش میله یا لوله،L نقطه تسلیم ، M تنش ماکزیمم و R نقطه شکست

در اصل باید شش کمیت مختلف (T و θ در هر L، M و R) از این منحنی به دست آید، اما در عمل ممکن است که تعیین دقیق همه این کمیت ها میسر نباشد. برای مثال ممکن است هیچ انحراف مشخصی در منحنی برای تعیین نقطه تسلیم وجود نداشته باشد و یا ممکن است یک ماکزیمم بسیار تخت وجود داشته باشد که تعیین زاویه θM را غیر ممکن سازد.

به نظر می رسد که دو ویژگی مهم منحنی پیچشی در رابطه با خواص کارپذیری مواد، نقطه تسلیم (TL) و تغییر فرم ماکزیمم است. نورتن و دیگران حاصل ضرب این دو را به عنوان شاخصی از پلاستیسته مورد استفاده قرار داده اند. در این رابطه محققین مختلف تغییر فرم ماکزیمم را به عنوان تغییر فرم در ماکزیمم تنش (mθ) و یا تغییر فرم در شکست θR تفسیر کرده اند. معمولا بیان می شود که هنگامی که این حاصل ضرب بر حسب درصد رطوبت رسم شود در رطوبت کارپذیری معمولی به ماکزیمم می رسد، اما نتایج انتشار یافته توسط Detaille نشان می دهد که ممکن است هر دو این حاصل ضرب ها (TLθR ,TLθM) با افزایش رطوبت در محدوده کارپذیری معمولی کاهش یابد. Baudran تلاش برای ادغام کردن ویژگی های مختلف منحنی پیچشی به صورت یک شاخص پلاستیسیته منفرد را اشتباه می داند و ترجیح می دهد که شکل کلی منحنی را در رابطه با خواص ماده در نظر بگیرد. کشیدن یک میله با سرعت ثابت برای مطالعه پلاستیسیته نیز توسط محققینی مانند Macey قرار گرفته است. این روش منجر به ایجاد منحنی های نیرو – تغییر فرم مشابهی با منحنی های گشتاور – زاویه حاصل از پیچش می شود، با این تفاوت که به ندرت یک نقطه تسلیم مشخص در آن ها مشاهده نمی شود. علاوه بر مشکلات موجود در تفسیر منحنی ها، پیچیدگی ناشی از تغییر سطح مقطع نمونه نیز وجود دارد که باید در هنگام محاسبه تنش اصلاح شود.

شکل زیر روشی را که توسط نورتن اتخاذ شده است و توسط Kingery و Francl برای قرار دادن نمونه تحت برش ساده استفاده شده است را نشان می دهد. دو سر A و E نمونه به یوغ F، که به صورت افقی در جهت نشان داده شده حرکت می کند، بسته می شود. قسمت مرکزی C میله فقط اجازه دارد که به مقدار کمی در برابر یک فنر (که نیرو را اندازه گیری می کند) حرکت کند، به گونه ای که نواحی B و D به طور اسمی در معرض برش ساده قرار می گیرند. منحنی نیرو – تغییر فرم حاصل مشابه منحنی حاصل از آزمایش پیچش است و حاصل ضرب تنش تسلیم و تغییر فرم در تنش ماکزیمم به عنوان شاخص پلاستیسیته مورد استفاده قرار می گیرد.

روش نگهداری نمونه برای آزمون در برش ساده

سرانجام به دو روش مطالعه پلاستیسیته، که ویژگی های دیگری را ارزیابی می نمایند، می پردازیم. Owen و Worral سرعت اکسترود شدن ماده از میان یک روزنه دایره ای شکل را بر حسب فشار اعمالی اندازه گیری کردند. آن ها اشاره کردند که در عین این که یک ماده با منحنی نوع A ممکن است از نظر تئوری بسیار پلاستیک باشد، اما ممکن است در عمل کارپذیری کمتری از منحنی B داشته باشد، زیرا شیب دار بودن منحنی کنترل کار با آن را مشکل می سازد، به عبارتی در تنش های کمتر از تنش تسلیم هیچ حرکتی رخ نمی دهد، اما یک افزایش کوچک در بالای تنش تسلیم منجر به تغییر فرم های بزرگ غیر قابل کنترل می شود.

تفاوت یک ماده پلاستیک نظری A و یک ماده دارای کارپذیری بیشتر B

اندازه گیری پلاستیسیته به روش نورتن

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

علیرضا میر حبیبی، مبانی شکل دادن سرامیک ها جلد اول رئولوژی سیستم های سرامیکی، پژوهشکده رنگ ایران، 1380.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

 

Direct Measurement of Clay Plasticity
تست های مستقیم اندازه گیری پلاستیسیته
آزمایش های مستقیم اندازه گیری پلاستیسیته
تست های مستقیم اندازه گیری پلاستیسیته
برچسب ها: آزمونپلاستیسیتهرسسرامیک
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان اصفهان 97
بیست و یکمین نمایشگاه تخصصی ساختمان اصفهان 97   عنوا ...بیشتر
نمایشگاه صنعت ساختمان البرز 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان البرز 97   عنوان: نمایشگ ...بیشتر
اولین نمایشگاه تخصصی سونا و جکوزی قزوین 97
نمایشگاه تخصصی سونا، استخر و جکوزی قزوین 97   عنوان: ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97
هفدهمین نمایشگاه تخصصی ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97   ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی همدان 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان،آسانسور، درب و پنجره، تجهیزات و تاسیسات سرمایشی و گر ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97
نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97   عنوان: نم ...بیشتر
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنندج 97
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنن ...بیشتر
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز شهر آفتاب تهران 97
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز تهران 97   عنوان: ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97   عنو ...بیشتر
نمایشگاه تخصصی لوازم و تجهیزات خانه و آشپزخانه، حمام، سونا و استخر اصفهان 97
نمایشگاه تخصصی لوازم و تجهیزات خانه و آشپزخانه، حمام، سونا و استخر اصفهان 97 ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تجهیزات پزشکی، دندان پزشکی، دارویی و آزمایشگاهی تبریز 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تجهیزات پزشکی، دندان پزشکی، دارویی و آزمایشگاهی تبری ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر