تست کشش یونیورسال

دستگاه تست کشش 

 آزمون کشش

آزمون کشش یکی از آزمون‌های مخرب است که نمونه تحت نیروی کششی تک بعدی تا نقطه شکست قرار می‌گیرد و این درحالیست که ازدیاد طول نیز به‌صورت همزمان با نیروی اعمالی (بار اعمالی) ثبت می‌شود. نتایج حاصل از آزمون به‌طور معمول برای انتخاب یک ماده به منظور کنترل کیفیت و پیش‌بینی اینکه چگونه یک ماده تحت انواع دیگری از نیروها واکنش نشان می‌دهد به کار می‌رود. منحنی تنش-کرنش مهندسی بر اساس مقادیر نیرو اعمالی-ازدیاد طول رسم می‌شود لذا خروجی آزمون یک منحنی تنش/کرنش می‌باشد که نشان دهنده رفتار ماده تحت کشش است. داده‌های بدست آمده در این آزمون برای تعیین خواص مکانیکی ماده استفاده می‌شود و کمیت‌ها زیر بدست می‌آیند:

تنش تسلیم: تنشی که در آن تغییر فرم پلاستیک یا تسلیم شدن اتفاق می‌افتد.

استحکام کششی یا استحکام نهایی کشش :(UTS) ماکزیمم تنش کششی است که نمونه تحمل می‌کند و نسبت نیروی (بار) ماکزیمم به سطح مقطع اولیه نمونه تعریف می‌شود.

داکتیلیتی یا میزان قابلیت تغییر فرم پلاستیک: داکتیلیتی معمولاً تغییر طول است که کرنش شکست یا درصد افزایش طول و کاهش سطح مقطع تعریف می‌شود

مدول الاستیسیته یا مدول یانگ: شیب بخش خطی منحنی تنش-کرنش مدول الاستیسیته می‌باشد. این پارامتر معیاری برای سفتی ماده است که همان مقاومت در برابر تغییر فرم می‌باشد

چقرمگی: میزان توانایی جذب انرژی ماده تا مرحله شکست می‌باشد و آن را برابر با سطح زیر منحنی تنش-کرنش می‌دانند.

آزمون کشش تک محوری برای تعیین خواص مواد همسانگرد به کار می‌رود و برای مواد ناهمسانگرد مانند کامپوزیتها از آزمون دو محوری استفاده می‌شود.

شایع‌ترین آزمایش تست کشش، در هواپیما ,خودرو بر روی ورقه‌های کامپوزیتی ساده است.

تست شناسایی پلیمرها

•    در دستگاه تنسایل تست هاي مختلفي را با تغيير فك هاي لازم براي هر كاربرد،مي توان انجام داد كه از آن جمله به موارد زير مي توان اشاره كرد:

تست های پلیمری

•    تست كشش (Tensile test)
•   تست فشار (compression)
•    تست خمش (bending)
•    تست پارگي(Tearing)
•    تست سيكلي و يا به عبارتي خستگي (cycling
•   تست نگهداري(Hold)
•   تست آسودگی از تنش(stress relaxation)

دستگاه تست کشش پلیمری
•   دستگاه كشش قابليت تغيير نتايج بر اساس واحد هاي مختلف را دارد. به طور مثال هم مي توان نتايج را بر اساس واحد هاي نيرو مثل نيوتن و يا واحدهاي استحكام مثل مگا پاسكال را به دست آورد.

استاندارد تست کشش

فلزات

ASTM E8/E8M روش آزمون استاندارد برای تشت کشش مواد فلزی

ASTM A 48/A 48M استاندارد مشخصات چدنهای خاکستری

ASTM A 536 استاندارد مشخصات چدنهای نشکن

ISO 6892 تست کشش مصالح فلزی در دمای محیط

JIS Z2241 روش آزمون کشش برای مواد فلزی

مواد انعطاف‌پذیر 

ASTM D638 روش آزمون استاندارد کشش برای ورقه‌های پلاستیکی

ASTM D828 روش آزمون استاندارد برای خواص کششی کاغذ و مقوا استفاده شده در دستگاه با نرخ کشیدگی ثابت

ASTM D882 روش آزمون استاندارد کشش برای ورقه‌های نازک پلاستیکی

ISO 37 روش آزمون برای لاستیک، جوش زده شده توسط ترموپلاستیک – تعیین خواص کششی تنش- کرنش

کامپوزیت‌ها FRP

ASTM D3039/D3039M روش آزمون استاندارد کشش برای مواد کامپوزیت ماتریکس پلیمر

ASTM D7205/D7205M روش آزمون استاندارد کشش برای میله کامپوزیت ماتریکس پلیمر تقویت شده با فیبر

(ASTM D3916-08(2016 روش آزمون استاندارد کشش برای پودر شیشه ای تقویت شده با فایبر گلاس پلاستیکی

الیاف شیشه

A2343 روش آزمون استاندارد کشش برای الیاف فیبر شیشه ای، نخ و راینینگ مورد استفاده در پلاستیک‌های تقویت شده

•   لودسل با درجه غير خطي (non-linearity)اين پارامتر كيفيت لودسل را نشان مي دهد، هر چقدر درجه غير خطي كمتر باشد كيفيت لودسل بهتر است.
•  نصب لودسل به صورت اتصال آسان (easy connect) انجام مي شود. با استفاده از برخي رابط ها (connectors)، اتصال لودسل به دستگاه با سهولت انجام مي گيرد.
•    اين تست هاي كشش را مي توان هم بر روي مواد اوليه ساخت محصول و هم بر روي محصول نهايي توليد شده اعمال كرد.
•   قابليت استفاده از چند لودسل به اين صورت است كه لود سل اول عمل يك گيرنده را انجام خواهد داد و لودسل دوم به آن متصل مي شود.

ازمون کشش چگونه انجام میشود؟

بعد از قرار دادن نمونه در دستگاه، نیروی کششی به نمونه اعمال می‌شود تا زمانی که شکست رخ دهد. نیروی لازم برای ایجاد ازدیاد طول گزارش می‌شود و منحنی نیرو-ازدیاد طول، ترسیم می‌شود. با انجام محاسبات لازم، به شرح ذیل، منحنی تنش-کرنش مهندسی از این منحنی اولیه استخراج می‌شود.

در این روابط ، تنش مهندسی است که حاصل تقسیم نیرو بر سطح مقطع اولیه است و e کرنش مهندسی است و حاصل تقسیم ازدیاد طول بر طول اولیه گیج (gage length)، است. تنش و کرنش مهندسی مستقل از هندسه و شکل قطعه هستند.

منطقه کشسان یا الاستیک: بخش خطی منحنی، از ابتدا تا نقطه تسلیم (yielding point) که تغییر شکل به صورت الاستیک است، منطقه الاستیک نامیده می‌شود. در این منطقه تنش و کرنش رابطه خطی دارند و قانون هوک به شرح ذیل برقرار است:

ثابت E در رابطه فوق، مدول الاستیک یا مدول یانگ، نامیده می‌شود و برای هر ماده ای مقدار معینی دارد.

منطقه مومسان یا پلاستیک: این منطقه بعد از نقطه تسلیم شروع می‌شود. نقطه تسلیم آغاز شروع تغییر شکل موسان نمونه است. تغییر شکل مومسان به صورت ثابت تا نقطه اوج منحنی  یا همان استحکام کششی، ادامه دارد. در  فرایند گلویی شدن نمونه، شروع می‌شود.  مطابق فرمول ذیل محاسبه می‌شود:

از آنجا که محاسبه استحکام کششی ساده است و یک پارامتر کاملاً تکثیر پذیر (reproducible) است، لذا پارامتر مفیدی برای تعیین ویژگی‌های مواد و کنترل کیفی محصول است. روابط تجربی ارزشمندی بین استحکام کششی و خواصی مانند سختی و استحکام خستگی وجود دارد که اغلب مفید هستند. برای مواد ترد و شکننده (brittle) نیز، استحکام کششی یک معیار معتبر در طراحی محسوب می‌شود.

استحکام تسلیم: فرایند تسلیم شدن، شروع اولین تغییر شکل مومسان نمونه است و سطح تنشی که این تسلیم در آن آغاز می‌شود، استحکام تسلیم نامیده می‌شود که یک پارامتر مهم در طراحی است. برای بیشتر مواد، یک انتقال تدریجی از رفتار الاستیک به رفتار پلاستیک مشاهده می‌شود، لذا تعیین نقطه ای که این انتقال صورت می‌گیرد مشکل است.

معیارهای مختلفی برای تعیین نقطه تسلیم استفاده می‌شوند که به عواملی مثل دقت اندازه‌گیری کرنش و استفاده مفهومی از داده‌ها، بستگی دارند. روش کرنش افست (۲٪ offset strain)، یک روش مرسوم برای اندازه‌گیری استحکام تسلیم است. برای تعیین آن از نقطه ۰٫۲٪ روی محور افقی، خطی موازی ناحیه خطی نمودار رسم شده و محل تقاطع این خط با منحنی تنش-کرنش، به عنوان نقطه تسلیم تعیین می‌شود.

داکتیلیته:درجه ای از تغییر شکل مومسان، که یک ماده می‌تواند تا قبل از شکست نشان دهد، داکتیلیته نامیده می‌شود. ماده ای که تغییر شکل موسان اندکی نشان دهد یا قبل از شکست هیچ گونه تغییر شکل موسانی نداشته باشد، ترد یا شکننده عنوان می‌شود. درصد ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع هم نمادی از داکتیلیته هستند که ذیلاً روابط مربوطه آورده می‌شود:

در این روابط z و q به ترتیب، درصد ازدیاد طول و درصد کاهش سطح مقطع را نشان می‌دهند.

جهندگی: ظرفیت ماده برای جذب انرژی در منطقه الاستیک، جهندگی نامیده می‌شود.

چقرمگی: توانایی ماده در پذیرش تغییر شکل موسان و جذب انرژی تا قبل از شکست، چقرمگی نامیده می‌شود. سطح زیر منحنی تنش-کرنش، تا نقطه استحکام کششی نشان دهنده چقرمگی ماده است. شکل زیر چقرمگی سه گروه فولاد کربنی را نشان می‌دهد.

ضریب پواسان: نسبت تغییر اندازه جانبی (کرنش عرضی) به تغییر اندازه محوری (کرنش طولی)، ضریب پواسان نامیده می‌شود. از آنجا که در بیشتر مواد مهندسی، کرنش عرضی و طولی مختلف العلامت هستند، فرمول با علامت منفی ارائه شده‌است تا مقدار حاصله مثبت گردد