روش کار با دستگاه تست کشش و گزارش کار تست کشش و ابعاد استاندارد آن
روش کار با دستگاه تست کشش یا همان روش کار با دستگاه تنسایل را در این مقاله مورد بررسی قرار دادیم. برای آشنایی با روش کار و گزارش تست کشش، ابعاد استاندار تست کشش و آزمایشگاه تست کشش در ادامه با ما همراه باشید.
1. آماده‌سازی نمونه:
انتخاب نمونه: ابتدا باید نمونه‌ای از ماده مورد نظر تهیه کنید. اندازه و شکل نمونه باید طبق استانداردهای مربوطه (مانند ASTM یا ISO) باشد.
برش و پرداخت نمونه: نمونه باید از هرگونه خراش، برآمدگی یا زائده‌های اضافی پاک‌سازی شود تا تست دقیق باشد.
2. کالیبراسیون دستگاه:
قبل از شروع آزمایش، دستگاه باید کالیبره شود تا از دقت نتایج اطمینان حاصل شود.
مطمئن شوید که دستگاه به درستی تنظیم شده و آماده به کار است.
3. نصب نمونه در فک‌ها:
قرار دادن نمونه در فک‌ها: نمونه را بین فک‌های دستگاه تست کشش قرار دهید. فک‌ها باید به گونه‌ای محکم شوند که هیچ لغزشی هنگام کشش رخ ندهد.
تنظیم فک‌ها: برخی دستگاه‌ها قابلیت تنظیم فک‌ها را دارند که باید پیش از شروع آزمایش انجام شود.
4. تنظیمات دستگاه:
سرعت کشش: دستگاه باید روی سرعت کشش مناسب تنظیم شود. این سرعت بسته به نوع ماده و استاندارد تست متفاوت است.
نیروی اولیه (Pre-load): برخی دستگاه‌ها نیاز به وارد کردن نیروی اولیه دارند که باید به درستی اعمال شود.
5. شروع آزمایش:
با شروع آزمایش، دستگاه به آرامی نیروی کشش را به نمونه وارد می‌کند. در طول آزمایش، دستگاه تغییرات نیرو و تغییر شکل نمونه را ثبت می‌کند.
نمودار تنش-کرنش: داده‌های آزمایش به صورت نمودار تنش-کرنش نمایش داده می‌شود.
برای خریددستگاه تست کشش یونیورسال از بن افزار با ما تماس بگیرید.
6. پایان آزمایش:
هنگامی که نمونه شکسته شود یا به مقدار مشخصی از کرنش برسد، آزمایش به پایان می‌رسد.
تحلیل داده‌ها: دستگاه نتایج را به صورت دیجیتالی یا چاپی نمایش می‌دهد. این نتایج شامل نیروی نهایی، کرنش و مدول الاستیسیته ماده است.
7. ثبت و تحلیل نتایج:
پس از پایان آزمایش، داده‌های حاصل ثبت و تحلیل می‌شوند تا مشخصات مکانیکی ماده مانند مقاومت کششی نهایی، کرنش نهایی و مدول یانگ محاسبه شوند.
این روش به طور کلی برای اکثر دستگاه‌های تست کشش صادق است. برخی از دستگاه‌ها ممکن است ویژگی‌های خاصی داشته باشند که باید به آنها توجه شود.
گزارش کار تست کشش
گزارش کار تست کشش یک گزارش فنی است که شامل جزئیات آزمایش، داده‌های به دست آمده و تحلیل نتایج می‌باشد. در زیر ساختار کلی یک گزارش کار تست کشش آورده شده است:
1. عنوان آزمایش:
نام آزمایش: تست کشش (Tensile Test)
تاریخ انجام آزمایش: (تاریخ را وارد کنید)
نام مجری آزمایش: (نام فرد یا گروه)
2. هدف آزمایش:
تعیین خواص مکانیکی ماده مانند مقاومت کششی نهایی، مدول یانگ (مدول الاستیسیته) و کرنش شکست.
بررسی رفتار مکانیکی ماده تحت نیروی کشش.
3. تجهیزات و وسایل مورد استفاده:
دستگاه تست کشش: (مدل و برند دستگاه)
نمونه‌های آزمایش: جنس، ابعاد و شکل نمونه‌ها (مثلاً استوانه‌ای یا تخت).
کالیبره‌کننده‌ها و سنسورها: برای اندازه‌گیری دقیق نیروی کششی و جابجایی.
4. مشخصات نمونه:
جنس نمونه: (مثلاً فولاد، آلومینیوم، پلاستیک)
ابعاد نمونه: طول، عرض، ضخامت یا قطر.
نوع و استاندارد نمونه‌برداری: (طبق استاندارد ASTM یا ISO)
5. روش انجام آزمایش:
آماده‌سازی نمونه: نمونه طبق استانداردها آماده شد و سطح آن از هر گونه زبری یا آلودگی پاک شد.
نصب نمونه: نمونه بین فک‌های دستگاه قرار گرفت و به طور صحیح تراز شد.
تنظیمات دستگاه: دستگاه تست کشش کالیبره شد. سرعت کشش بر اساس ماده و استاندارد مورد نظر تنظیم گردید.
اجرای آزمایش: دستگاه کشش به صورت تدریجی نیرو را بر نمونه وارد کرده تا به شکست آن رسید.
6. داده‌های به دست آمده:
نیروی کششی نهایی (Maximum tensile force): (بر حسب نیوتن یا کیلوگرم-نیرو)
کرنش نهایی (Strain): (به صورت درصد)
مدول یانگ (Modulus of Elasticity): (بر حسب گیگاپاسکال)
7. نمودار تنش-کرنش:
توضیح نمودار: نمودار تنش-کرنش ترسیم شده که محور افقی نشان‌دهنده کرنش و محور عمودی نشان‌دهنده تنش است.
رفتار ماده در نقاط مختلف نمودار: مناطق الاستیک و پلاستیک، نقطه تسلیم، و نقطه شکست مشخص شده‌اند.
8. تحلیل و بحث:
رفتار ماده: توضیح رفتار ماده تحت نیروی کشش. آیا ماده رفتار الاستیک نشان داده یا وارد ناحیه پلاستیک شده است؟
مقاومت کششی نهایی: مقایسه با مقادیر استاندارد و تحلیل نتایج به دست آمده.
مدول یانگ: توضیح در مورد سختی ماده و انعطاف‌پذیری آن بر اساس مدول یانگ.
کرنش شکست: توضیح در مورد میزان تغییر شکل ماده تا زمان شکست.
9. نتیجه‌گیری:
خلاصه‌ای از نتایج اصلی: مقاومت کششی نهایی، کرنش و مدول یانگ.
مقایسه با استانداردها: آیا ماده مطابق با استانداردهای مورد انتظار عمل کرده است؟
پیشنهادات برای بهبود: روش‌های بهبود دقت آزمایش و جلوگیری از خطاهای احتمالی.
10. منابع و مراجع:
هرگونه مرجع علمی، استاندارد یا کتابی که در تهیه این گزارش استفاده شده باشد، در این بخش آورده می‌شود.
این ساختار به شما کمک می‌کند تا تمامی مراحل آزمایش تست کشش را به درستی مستندسازی کرده و نتایج را به شکلی منظم و قابل تحلیل ارائه کنید.
ابعاد استاندارد نمونه تست کشش
ابعاد استاندارد نمونه تست کشش بستگی به نوع ماده و استانداردی که بر اساس آن آزمایش انجام می‌شود دارد. دو استاندارد رایج برای نمونه‌های تست کشش، استانداردهای ASTM (در آمریکا) و ISO (در سطح بین‌المللی) هستند. در ادامه به ابعاد استاندارد نمونه‌های کشش طبق این دو استاندارد اشاره می‌کنم:
- استاندارد ASTM(مانند ASTM E8برای فلزات):
نمونه تخت (Flat tensile specimen)
طول گیج (Gauge length): 50 میلی‌متر (2 اینچ)
عرض گیج (Gauge width): 12.5 میلی‌متر (0.5 اینچ)
ضخامت نمونه (Thickness): 1.5 تا 10 میلی‌متر
طول کل (Overall length): معمولاً 200 میلی‌متر یا بیشتر
نمونه گرد (Round tensile specimen)
قطر گیج (Gauge diameter): 12.5 میلی‌متر (0.5 اینچ)
طول گیج (Gauge length): 50 میلی‌متر (2 اینچ)
طول کل (Overall length): حداقل 200 میلی‌متر
برای مواد خاص یا شرایط متفاوت، ابعاد نمونه‌ها ممکن است تغییر کنند، اما این مقادیر معمولاً رایج‌ترین اندازه‌ها برای تست کشش هستند.
2.استاندارد ISO(مانند ISO 6892-1برای فلزات)
نمونه تخت (Flat tensile specimen)
طول گیج (Gauge length): 80 میلی‌متر یا 50 میلی‌متر
عرض گیج (Gauge width): 20 میلی‌متر (برای طول 80 میلی‌متر) یا 12.5 میلی‌متر (برای طول 50 میلی‌متر)
ضخامت: معمولاً بین 1 تا 10 میلی‌متر
طول کل: 150 تا 200 میلی‌متر
نمونه گرد (Round tensile specimen)
قطر گیج (Gauge diameter): 10 میلی‌متر
طول گیج (Gauge length): 50 میلی‌متر یا 5 برابر قطر گیج (بسته به ماده)
طول کل: معمولاً بین 150 تا 200 میلی‌متر
3. نسبت طول به قطر (L/D):
در تست‌های کشش استاندارد، نسبت طول به قطر نمونه در ناحیه گیج معمولاً بین 4:1 تا 5:1 است. به عنوان مثال، اگر قطر گیج نمونه گرد 10 میلی‌متر باشد، طول گیج آن باید حدود 50 میلی‌متر باشد.
4. نمونه‌های غیرفلزات (پلاستیک‌ها، کامپوزیت‌ها و غیره):
برای مواد غیرفلزی، استانداردهای دیگری وجود دارد. مثلاً در ASTM D638 (برای پلاستیک‌ها):
طول گیج: 50 میلی‌متر یا 25 میلی‌متر
عرض گیج: 13 میلی‌متر یا 3.2 میلی‌متر
ضخامت: 3.2 میلی‌متر
طول گیج (Gauge length) به قسمتی از نمونه گفته می‌شود که نیروی کششی به طور مستقیم روی آن اعمال می‌شود و تغییرات طول در این بخش اندازه‌گیری می‌شود.
نمونه‌ها باید به دقت طبق استانداردهای تعیین شده ساخته شوند تا نتایج به‌دست‌آمده قابل مقایسه با نتایج دیگر آزمایش‌ها باشند.
در کل، انتخاب ابعاد دقیق به استاندارد مورد استفاده و نوع ماده‌ای که قرار است تست شود بستگی دارد.
آزمایشگاه تست کشش و ویژگی های آن
آزمایشگاه تست کشش یکی از آزمایشگاه‌های تخصصی است که در آن خواص مکانیکی مواد مختلف، به‌ویژه مقاومت کششی، کرنش، و مدول الاستیسیته، مورد بررسی قرار می‌گیرند. این آزمایشگاه‌ها برای صنعت‌های مختلف مانند خودروسازی، هوافضا، ساخت‌وساز، و تولید مواد مهندسی اهمیت زیادی دارند، چرا که توانایی مواد در تحمل نیروها و تغییر شکل‌های مختلف را ارزیابی می‌کنند.
تجهیزات تخصصی:
دستگاه تست کشش: اصلی‌ترین دستگاه مورد استفاده در آزمایشگاه کشش، دستگاهی است که نیرو را به نمونه وارد کرده و مقاومت آن را اندازه‌گیری می‌کند.
فک‌های دستگاه: فک‌ها وظیفه نگهداری نمونه را دارند و باید به‌درستی و بدون لغزش نمونه را در حین تست ثابت نگه دارند.
سنسورهای نیرو و تغییر شکل: سنسورها تغییرات نیروی واردشده و میزان تغییر شکل (کرنش) نمونه را با دقت بالا ثبت می‌کنند.
کامپیوتر و نرم‌افزار: برای تحلیل و ثبت داده‌های به‌دست‌آمده از آزمایش، کامپیوترهای پیشرفته همراه با نرم‌افزارهای تحلیل داده به کار گرفته می‌شوند.
محیط کنترل‌شده:
دمای ثابت: بسیاری از تست‌های مکانیکی تحت شرایط دمایی استاندارد انجام می‌شوند. برخی مواد خواص مکانیکی متفاوتی در دماهای مختلف از خود نشان می‌دهند.
رطوبت کنترل‌شده: رطوبت نیز می‌تواند بر نتایج آزمایش تاثیر بگذارد، بنابراین آزمایشگاه‌ها معمولاً محیطی با رطوبت کنترل‌شده دارند.
انواع نمونه‌های آزمایش:
در آزمایشگاه تست کشش، نمونه‌های مختلفی از مواد مانند فلزات، پلیمرها، سرامیک‌ها، کامپوزیت‌ها و مواد زیستی مورد آزمایش قرار می‌گیرند.
نمونه‌ها معمولاً با ابعاد و اشکال استاندارد (مانند نمونه‌های تخت یا گرد) ساخته می‌شوند تا نتایج قابل مقایسه با استانداردهای بین‌المللی باشند.
مراحل آزمایش در آزمایشگاه تست کشش:
تهیه و آماده‌سازی نمونه:
نمونه‌ها با دقت بالا طبق استانداردهای مشخص برش داده می‌شوند و سطح آنها صاف و بدون خراش یا نواقص است.
نصب نمونه در دستگاه:
نمونه در فک‌های دستگاه تست کشش قرار داده می‌شود و به گونه‌ای محکم می‌شود که هیچ لغزشی در حین آزمایش رخ ندهد.
کالیبراسیون دستگاه:
قبل از شروع آزمایش، دستگاه باید کالیبره شود تا دقت نتایج تضمین شود.
شروع آزمایش:
دستگاه به‌آرامی نیروی کشش را به نمونه وارد می‌کند تا زمانی که نمونه شکسته شود. در طول این فرآیند، دستگاه تغییرات نیرو و جابجایی را ثبت می‌کند و یک نمودار تنش-کرنش تولید می‌شود.
تحلیل داده‌ها:
داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط دستگاه (مانند نیروی نهایی، کرنش نهایی و مدول الاستیسیته) به صورت نمودار و جداول نمایش داده می‌شوند. این داده‌ها برای تحلیل خواص مکانیکی ماده استفاده می‌شوند.
اهمیت آزمایشگاه تست کشش:
ارزیابی کیفیت مواد: یکی از کاربردهای اصلی این آزمایشگاه‌ها، ارزیابی کیفیت مواد و مطابقت آنها با استانداردهای بین‌المللی است. این آزمایش‌ها برای تولیدکنندگان و تامین‌کنندگان مواد بسیار حیاتی هستند.
تحقیق و توسعه (R&D): در مراحل تحقیق و توسعه، خواص مکانیکی مواد جدید بررسی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که این مواد قادر به تحمل بارها و شرایط واقعی کاری هستند.
کنترل کیفیت (QC): تولیدکنندگان از تست کشش به‌عنوان یک ابزار کنترل کیفیت برای ارزیابی مواد تولیدی استفاده می‌کنند.
سایر خدمات آزمایشگاه‌های تست کشش:
بسیاری از آزمایشگاه‌های تست کشش علاوه بر تست کشش معمولی، خدمات دیگری نیز ارائه می‌دهند:
آزمایش خمش: بررسی رفتار مواد در شرایط خمیدگی.
آزمایش ضربه (Impact Testing): بررسی مقاومت مواد در برابر ضربات ناگهانی.
آزمایش خستگی (Fatigue Testing): بررسی رفتار مواد تحت بارهای متناوب و سیکلیک.
نتیجه‌گیری
آزمایش تست کشش یکی از مهم‌ترین آزمایش‌های مکانیکی برای بررسی خواص مواد است که در آزمایشگاه‌های تخصصی انجام می‌شود. این آزمایش به تعیین مقاومت کششی، کرنش، و مدول الاستیسیته مواد کمک می‌کند و نقش حیاتی در صنایع مختلف مانند خودروسازی، هوافضا و ساخت‌وساز ایفا می‌کند. استفاده از تجهیزات دقیق و محیط کنترل‌شده، همراه با نمونه‌های استاندارد، باعث می‌شود که نتایج به‌دست‌آمده قابل اعتماد و مقایسه‌پذیر با استانداردهای بین‌المللی باشند. آزمایشگاه‌های تست کشش علاوه بر کنترل کیفیت و اطمینان از کیفیت مواد تولیدی، به توسعه و تحقیق در زمینه مواد جدید نیز کمک می‌کنند.