خصائص الإجهاد والإجهاد للفولاذ

اختبار التوتر لعينات الصلب

الغرض من هذه التجربة هو:

• تعريف الطلاب بالاختبار المخبري القياسي لتحديد خصائص الشد للمواد المعدنية بأي شكل من الأشكال (ASTM E8) ،
• لمقارنة خصائص المواد المعدنية الهندسية شائعة الاستخدام (الفولاذ الإنشائي والألمنيوم) ، و
• لمقارنة الخصائص المختبرة للمعادن بالقيم المنشورة.

من المفترض أن آلة اختبار عالمية (UTM) مع التحكم في التشوه وما يرتبط بها من قدرات اختبار والحصول على البيانات. اتبع الإجراءات الموصى بها خطوة بخطوة لإجراء اختبارات الشد التي تقدمها الشركة المصنعة ل UTM ، مع إيلاء اهتمام خاص لإرشادات السلامة. لا تتابع إذا لم تكن متأكدا من أي خطوة ، ووضح أي شكوك مع مدرب المختبر الخاص بك ، حيث يمكن أن تصيب نفسك أو من حولك بجروح خطيرة إذا لم تتبع الاحتياطات المناسبة. تأكد أيضا من أنك تعرف جميع إجراءات التوقف في حالات الطوارئ وأنك على دراية بالبرنامج الذي يقوم بتشغيل الجهاز.

الإجراء أدناه عام ويهدف إلى تغطية أهم الخطوات ؛ قد تكون هناك انحرافات كبيرة عنه اعتمادا على المعدات المتاحة.

1. تحضير العينات:

1. احصل على عينات اختبار أسطوانية لنوعين من الفولاذ ، أحدهما خفيف ومدلفن على الساخن (مثل A36) والآخر مدلفن على البارد (مثل C1018).
2. قم بقياس قطر عينة الاختبار لأقرب 0.002 بوصة. في عدة مواقع بالقرب من الوسط باستخدام الفرجار.
3. أمسك العينة بإحكام وقم بتمييز 2 بوصة تقريبا باستخدام ملف. طول القياس. ملاحظة: ضع علامة على طول المقياس بعناية بحيث يكون محفورا بوضوح ، ولكن ليس عميقا لدرجة أن يصبح تركيزا للضغط يمكن أن يؤدي إلى الكسر.
4. قم بقياس طول المقياس الفعلي المحدد لأقرب 0.002 بوصة. باستخدام الفرجار.
5. إذا أمكن ، قم بتثبيت مقياس إجهاد كما هو موضح في فيديو JoVE على "ثوابت المواد".
6. جمع جميع المعلومات المتاحة حول بيانات المعايرة ودقة جميع الأجهزة المستخدمة للمساعدة في تقييم الأخطاء التجريبية المحتملة وحدود الثقة. هاتان المسألتان هما المفتاح للحصول على نتائج ذات مغزى ولكنهما خارجان عن نطاق ما نناقش هنا.

2. اختبر العينات:

1. قم بتشغيل جهاز الاختبار وتهيئة البرنامج. تأكد من إعداد أي إمكانيات مناسبة للرسم البياني والحصول على البيانات داخل البرنامج. كحد أدنى ، اعرض منحنى الإجهاد والإجهاد واحصل على شاشات للحمل والإجهاد.
2. حدد إجراء اختبار مناسبا داخل البرنامج متوافقا مع بروتوكول اختبار ASTM E8. لاحظ معدل الإجهاد المستخدم وما إذا كان يتم استخدام معدلين ، أحدهما للمرونة والآخر للنطاق غير المرن. أيضا ، قم بتعيين أي إجراءات مناسبة في البرنامج (على سبيل المثال ، حتى يتوقف الجهاز عند إجهاد 15٪ ، وذلك لإزالة مقياس التمدد بأمان وتسجيل الحد الأقصى لقيمة الحمل التي تم الوصول إليها).
3. ارفع الرأس المتقاطع يدويا بحيث يتناسب الطول الكامل للعينة بسهولة بين المقابض. أدخل العينة بعناية في المقابض العلوية إلى حوالي 80٪ من عمق القبضة ؛ قم بمحاذاة العينة داخل المقابض وشدها قليلا ، وذلك لمنع العينة من السقوط. ملاحظة: لا تقم بإحكام ربط القبضة بضغطها الكامل في هذه المرحلة.
4. قم بخفض الرأس المتقاطع العلوي ببطء. بمجرد أن تكون العينة في حدود 80٪ من عمق المقبض السفلي ، تأكد من محاذاة العينة بشكل صحيح داخل المقابض السفلية (على سبيل المثال ، مع وجود المقابض السفلية في وضعها المفتوح بالكامل ، يجب أن "تطفو" العينة في منتصف فتحة المقبض السفلية). يعد اختلال محاذاة العينة ، والذي سيؤدي إلى ضغوط انحنائية والتوائية إضافية أثناء الاختبار ، أحد أكثر الأخطاء شيوعا التي تتم مواجهتها عند إجراء اختبارات التوتر. إذا كانت المحاذاة ضعيفة ، فاعمل مع فني لمحاذاة المقابض بشكل صحيح.
5. قم بتطبيق الضغط الجانبي المناسب على العينة من خلال المقابض لضمان عدم حدوث انزلاق أثناء الاختبار. لاحظ أنه سيكون هناك حمل محوري صغير في هذه المرحلة ، حيث تقدم عملية الشد تحميلا مسبقا في العينة ؛ قد تحتوي آلات الاختبار على تعديلات برمجية لتقليل هذا التحميل المسبق. سجل قيمة التحميل المسبق.
6. قم بتوصيل مقياس التمدد الإلكتروني بإحكام بالعينة وفقا لمواصفات الشركة المصنعة. ملاحظة: لا يلزم وضع شفرات مقياس التمدد بالضبط على علامات المقياس على العينة ، ولكن يجب أن تتمركز تقريبا على العينة.
7. تحقق بعناية من أنك نفذت جميع الإجراءات بشكل صحيح حتى هذه اللحظة ؛ إذا أمكن ، اطلب من المشرف التحقق مما إذا كانت العينة جاهزة للاختبار.
8. ابدأ التحميل لبدء تطبيق حمل الشد على العينة ومراقبة القراءة الحية للحمل المطبق على شاشة الكمبيوتر. ملاحظة: إذا لم يزداد الحمل المقاس ، فإن العينة تنزلق من خلال المقابض وتحتاج إلى إعادة توصيلها. إذا حدث ذلك، فقم بإيقاف الاختبار وإعادة التشغيل مرة أخرى من الخطوة 2.3.
9. في وقت ما قبل فشل العينة ، سيتم إيقاف الاختبار مؤقتا تلقائيا دون تفريغ العينة. في هذه المرحلة ، قم بإزالة مقياس التمدد. إذا انكسرت العينة مع وجود مقياس التمدد في مكانه ، فسوف تدمر مقياس التمدد ، وهو قطعة باهظة الثمن من المعدات.
10. استأنف تطبيق حمل الشد حتى الفشل. عند الوصول إلى الحد الأقصى للحمل ، ستبدأ الأحمال المقاسة في الانخفاض. في هذه المرحلة ، ستبدأ العينة في الرقبة ويجب أن يحدث الكسر النهائي داخل هذه المنطقة ذات العنق من خلال تمزق الدكتايل.
11. بعد الانتهاء من الاختبار ، ارفع الرأس المتقاطع ، وفك المقابض العلوية ، واسحب قطعة العينة المكسورة من المقبض العلوي. بمجرد إزالة النصف العلوي من العينة ، قم بفك القبضة السفلية وإزالة النصف الآخر من العينة.
12. سجل القيمة عند الحد الأقصى لحمل الشد واطبع نسخة من منحنى الإجهاد والإجهاد. احفظ البيانات المسجلة رقميا.
13. قم بتركيب نهايات العينة المكسورة معا بعناية وقم بقياس المسافة بين علامات المقياس إلى أقرب 0.002 بوصة. سجل طول المقياس النهائي.
14. قم بقياس قطر العينة عند أصغر مقطع عرضي لأقرب 0.002 بوصة.
15. توثيق العينة المكسورة بالصور والرسوم البيانية.

3. تحليل البيانات

1. احسب النسبة المئوية للاستطالة وتقليل المساحة لكل نوع من المواد المعدنية.
   استطالة =
   تقليل المساحة =
2. وصف وتصنيف وتسجيل وضع الكسر السائد لكل عينة.
3. تحديد خصائص المواد كما هو موضح في الشكلين 2 و 3. قم بتنظيم البيانات في جدول بيانات بحيث يتم إعطاء الإجهاد حتى 0.004 بواسطة مقياس الإجهاد وبين 0.004 و 0.15 بواسطة مقياس التمدد (الحد الأعلى لمقياس التمدد هو قيمة الإجهاد الذي تمت إزالته عنده من الاختبار ؛ تتغير هذه القيمة اعتمادا على قدرة تشوه العينة).
4. استخدم إزاحة الرأس المتقاطع و٪ الاستطالة لتقدير الإجهاد النهائي. إذا لم يتم استخدام مقياس الإجهاد ، فتأكد من تصحيح أي انزلاق أولي لمقياس التمدد. يمكن للمرء أن يحسب مربعات في الرسم البياني للحصول على المتانة (المنطقة الواقعة تحت منحنى الإجهاد والإجهاد).
5. باستخدام كتاب مدرسي أو مرجع مناسب آخر ، حدد معامل المرونة وقوة الخضوع والقوة القصوى للمواد المستخدمة. قارن القيم المنشورة بنتائج الاختبار.