1396/11/16 15:41

آزمايشات مخرب چیست

آزمايشات مخرب:

     آزمايشاتي هستند که پس از انجام ، قطعه کارايي اوليه خود را از دست مي دهد اين روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نيرو تا مرز شکست نشان مي دهند.

انواع آزمايشات مخرب :

 1-تست کشش 2-تست سختي 3-تست ضربه 4- تست سلامت 5-تست خستگي 6-آزمايشات مخرب جهت تعيين خواص شيميايي 7-آزمايشات متالوگرافي

1-آزمايش کشش:

پس از آزمون سختي، آزمون کشش معمولي ترين روش براي تعيين خواص مکانيکي معين ماده است. نمونه اي با شکل استاندارد در گيره هاي دستگاه قرار مي گيرد و نيروي محوري توسط سيستم بارگذاري هيدروليکي يا مکانيکي بر آن اعمال مي شود. مقدار نيرو توسط عقربه صفحه مدرج يا به صور ت ديجيتال بر روي صفحه نمايشگر رايانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده  مي شود. در صورتي که سطح مقطع اوليه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر ميزان نيرو را ميتوان محاسبه کرد.

تغيير شکل يا کرنش را در يک طول معين که معمولاً 5 سانتي متر است توسط يک صفحه ي عقربه دار که کشيدگي سنج نام دارد، اندازه ميگيرند. کرنش واحد را نيز ميتوان از تقسيم تغيير طول اندازه گيري

شده بر طول اوليه نمونه به دست آورد. گاهي با استفاده از کرنش سنجهاي برقي ميتوان کرنش کل را اندازه گرفت.

 خواص کششي

 خواصي که طي آزمون کشش به دست مي آيند، به ترتيب عبارتند از:                                      

حد تناسب : مشخص شده است که در بيشتر مواد ساختاري، بخش اول نمودار تنش-کرنش تقريباً به صورت خطي است که در شکل با OP نشان داده شده است. در اين گستره تنش و کرنش باهم متناسب اند. با هر مقدار افزايش تنش، کرنش نيز به همان نسبت، افزايش مي يابد. مقدار تنش در آخرين نقطه تناسب، P را حد تناسب مي نامند.

حد کشسان : اگر بار کم اعمال شده بر نمونه اي را قطع کنيم، عقربه کشيدگي سنج به صفر باز خواهد گشت که نشان دهنده کشسان بودن کرنش در اثر آن ميزان نيرو است. اگر با افزايش پيوسته و سپس قطع نيرو کشيدگي سنج را بررسي کنيم، در نهايت به نقطه اي مي رسيم که ديگر عقربه کشيدگي سنج به صفر باز نخواهد گشت که نشان دهنده ايجاد تغيير شکل دائمي در ماده است. بنابراين حد کشسان را به صورت حداقل تنشي که طي آن اولين تغيير شکل پايدار روي مي دهد، تعريف مي کنيم. در اغلب مواد ساختاري، حد کشسان، عددي نزديک به مقدار حد تناسب است.

نقطه تسليم : با افزايش نيرو و گذشتن از حد کشسان تنش به حدي مي رسد که ماده بدون افزايش نيرو به صورا پيوسته، شروع به تغيير شکل مي کند. تنش در نقطه Y در شکل 5 را نقطه تسليم مي نامند. اين پديده فقط در بعضي از مواد داکتيل روي مي دهد. در عمل ممکن است تنش به سرعت افت کند و در نتيجه ما نقطه تسليم بالا و پايين خواهيم داشت. چون تعيين نقطه تسليم نسبتاً ساده است و تغيير شکل دائمي حاصل نيز مقداري کم است، اين نکته در طراحي اجزايي از ماشين آلات که با تغيير شکل دائم خراب مي شوند بسيار مهم است. البته اين مسأله فقط در مورد موادي صدق مي کند که نقطه تسليم مشخصي دارند.

استحکام تسليم : بيشتر مواد غير آهني وفولادهاي استحکام بالا، نقطه تسليم مشخصي ندارند. براي اين مواد حداکثر استحکام مفيد، استحکام تسليم آنها است. استحکام تسليم ، تنشي است که ماده در آن تنش، حد مشخصي انحراف از رابطه خطي تنش– کرنش پيدا مي کند. اين مقدارمعمولاً با روش کرنش قراردادي تعيين مي شود.

 استحکام نهايي : اگر نيروي وارد برنمونه آن قدر افزايش يابد که تنش و کرنش زياد شوند، به نقطه M يا تنش حداکثر مي رسيم، اين مطلب در شکل 5 در قسمتي ازمنحني XY مربوط به ماداي داکتيل ديده مي شود. استحکام نهايي  يا استحکام کششي، حداکثر تنشي است که قطعه آن را تحمل مي کند و اين تنش بر اساس سطح مقطع اوليه نمونه است. مواد ترد هنگام رسيدن به استحکام نهايي مي شکنند در حالي که مواد داکتيل به افزايش طول ادامه مي دهند.

استحکام شکست : در مواد داکتيل تا رسيدن به استحکام نهايي، تغيير شکل در سراسر طول نمونه يکنواخت است. در تنش حداکثر، تغيير شکل موضعي يا گلويي شدن در نمونه روي ميدهد و با کاهش سطح مقطع، نيرو نيز افت ميکند. تغيير طول در اثر گلويي شدن  غيريکنواخت است و سريعاً منجر به رسيدن به نقطه پارگي مي شود. که استحکام شکست حاصل تقسيم نيروي شکست بر سطح مقطع اوليه است، استحکام شکست هميشه کمتر از استحکام نهايي است. در مواد ترد، استحکام نهايي و استحکام شکست، يکي است.                                                   

داکتيل بودن: داکتيل بودن مواد از ميزان تغيير شکل ممکن تا حد شکست مشخص مي شود. اين کميت در آزمون کشش با دو اندازه گيري به دست مي آيد.

ازدياد طول:اين مقدار با چسباندن قطعات نمونه بعد از آنکه شکست رخ داد و اندازه گيري فاصله بين نشانه هاي سنجه اوليه به دست مي آيد:

 درصد ازدياد طول=

که ، طول نهايي نمونه،  طول اوليه نمونه (که معمولاً 5 سانتي متر است).در بيان درصد ازدياد طول، طول اوليه نمونه بايد مشخص باشد، زيرا با تغيير اين مقدار، درصد ازدياد طول نيز تغيير مي کند.

کاهش سطح مقطع : اين کميت نيز با اندازه گيري سطح مقطع حداقل نيمه هاي شکسته شده نمونه کششي و از رابطه زير، به دست مي آيد:

 درصد کاهش سطح مقطع=

مدول کشساني يا مدول يانگ : با توجه به قسمت خطي منحني تنش-کرنش، شيب، ثابت و تا قبل از حد تناسب برابر نسبت تنش به کرنش است و مدول کشساني يا مدول يانگ نام دارد.

مدول کشساني که مشخص کننده سفتي يک ماده است، با واحد کيلوگرم بر ميلي متر مربع يا نيوتن بر ميلي متر مربع اندازه گيري مي شود.

 گاهي اوقات هدف اصلي از انجام آزمايش کشش روي نمونه جوشکاري شده، مقايسه عملکرد ناحيه جوش نسبت به فلز پايه مي باشد دو نمونه از تست کشش جوش در شکل روبرو نمايش داده شده است.

2-آزمايش سختي:

تعريف خاصيت سختي، به جز در رابطه با آزمون ويژه اي که براي تعيين مقدار آن به کار مي رود، مشکل است. مقدار سختي را نميتوان مانند استحکام کششي مستقيماً در طراحي به کار برد، زيرا مقدار سختي به تنهايي اهميت ندارد.

سختي خاصيت اساسي ماده نيست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد. مقدار سختي به دست آمده در يک آزمون ويژه، فقط مقداري براي مقايسه مواد يا عمليات انجام شده است. طريقه آماده سازي نمونه و آزمون، معمولاً ساده است و نتايج را ميتوان براي تخمين ديگر خواص مکانيکي به کار برد. سختي سنجي، به طور گسترده اي براي بازرسي و کنترل به کار ميرود. عمليات گرمايي يا کار روي فلز، معمولاً به تغيير سختي منجر مي شود. اگر طي فرآيند مشخصي روي يک ماده معين عملياتي انجام شود که به سخت شدن ماده بيانجامد، سختي سنجي، وسيله سريع و ساده اي براي بازرسي و کنترل آن ماده و فرآيند است.

آزمونهاي مختلف سختي سنجي، به سه دسته تقسيم مي شوند.

سختي کشسان

مقاومت در برابر برش يا سايش

مقاومت در برابر فرو رفتن

 سختي کشسان : اين نوع سختي توسط يک اسکلروسکوپ اندازه گيري مي شود. به اين طريق که وزنه اي نوک الماسي در اثر وزن خود از ارتفاع معيني رها مي شود و پس از برخورد به نمونه تا ارتفاع ديگري مي جهد. دستگاه يک صفحه مدرج دارد که ارتفاع برگشت وزنه را به طور خودکار نشان مي دهد. وقتي وزنه را به نقطه رهايش مي بريم، مقدار معيني انرژي پتانسيل دارد. در هنگام رهاشدن، اين انرژي به انرژي جنبشي تبديل مي شود تا وزنه به نمونه برخورد کند.در اين لحظه مقداري از انرژي به صورت تغيير شکل نمونه جذب آن و بقيه صرف برگشت وزنه مي شود. ارتفاع برگشت توسط عديي در مقياس دلخواه نشان داده مي شود، به طوري که هر چه ارتفاع برگشت بيشتر باشد، عددي بزرگتر و قطعه سخت تر است.در اين آزمون در واقع روشي براي اندازه گيري برجهندگي ماده، يعني انرژي قابل جذب در گستره کشسان ماده است.

مقاومت در برابر برش يا سايش : در آزمون خراش، مقياس شامل 10 ماده مختلف معدني است که به ترتيب افزايش سختي مرتب شده اند و عبارتند از شماره 1، تالک، شماره 2، گچ و غيره تا شماره 10 الماس. اگر ماده نامعلومي توسط ماده شماره 6 خراشيده شود، ولي توسط شماره 5  خراشيده نشود سختي  آن بين 5 و 6 است. اين آزمون در متالورژي رايج نيست، اما هنوز در کاني شناسي به کار ميرود. وقتي سختي کانيها توسط روشهاي ديگر سختي سنجي بررسي مي شود، ميتوان دريافت که در اين بررسي مقادير سختي بين 1 و 9 فشرده شده اند در حالي که فاصله زيادي از  لحاظ سختي بين 9 و 10 وجود دارد.

در آزمون سوهان، نمونه آزمون توسط سوهاني با سختي معين، سوهان زده مي شود تا معلوم ميشود تا معلوم شود سايش مشهودي صورت مي گيرد. آزمونهاي مقايسه اي توسط سوهان، به شکل، اندازه و سختي سوهان و نيز سرعت، فشار و زاويه سوهان زني و همچنين ترکيب شيميايي و عمليات گرمايي نمونه آزمون بستگي دارد. اين آزمون عموماً در صنعت و براي قبول يا رد (ماده يا عمليات انجام شده) به کار ميرود. در بسياري از موارد، به ويژه در مورد فولادهاي ابزار، وقتي فولاد به گونه مناسب عمليات گرمايي شود، چنان سخت مي شود که هيچ سوهاني نميتواند سطح نمونه را بسايد. ميتوان چرخه هاي عمليات کرمايي اي يافت که ماده را در مقابل سوهانکاري مقاوم کند. يک کنترلگر ميتواند به سرعت با کشيدن سوهان روي سطح فلز، تعداد زيادي از قطعات عمليات گرمايي شده را بررسي و کيفيت عمليات را ارزيابي کند.

مقاومت در برابر فرورفتن : اين آزمون غالباً با اثرگذاري بر نمونه اي انجام مي شود که بر تکيه گاه صلبي قرار مي گيرد؛ فرورونده نيز با شکل ثابت و مشخص، نسبت معکوس دارد يا با ميانگين بار وارد بر سطح اثر متناسب است. روشهاي معمول آزمون سختي معمول آزمون سختي شامل سختي برينل (فرورونده ساچمه اي)، سختي راکول (فرورونده ساچمه اي و فرورونده الماسي)،ويکرز (فرورونده هرمي مربع القاعده) و روش نوپ.

  3-آزمايش ضربه:

در انواع تست هاي ضربه از نمونه مخصوصي که يک شيار روي سطح آن ماشين کاري شده است استفاده مي شودو نيرو به صورت ناگهاني وارد مي شود.

با يد به خاطر داشت که دماي قطعه تاثير به سزايي در آزمايش دارد بنابراين آزمايش در يک دماي معين انجام مي شود.

اگر چه آزمايشات ضربه متنوعي وجود دارد ولي معمول ترين آنها تست چارپي ميباشد.قطعه استانداردي که در اين آزمايش استفاده مي شود شمشي با 55ميليمتر طول و سطح مقطعي به ابعاد 10*10 ميليمتر مي باشد روي يکي از سطوح بلند شياري با عمق 2 ميليمتر با دقت ماشين کاري مي شود به طوريکه در قسمت انتهايي شيار قوسي به شعاع 0.25 ميليمتر وجود دارد.

در اين آزمايش مقدار انرژي لازم براي شکست اندازه گيري مي شود هم چنين مي توان با انجام آزمايش در دماهاي مختلف دماي تبديل شکست ترد به نرم را به دست آورد.

4-آزمايشات سلامت:

اين نوع آزمايشات به منظور تعيين سلامت فلز و عاري بودن آن از ناپيوستگي ها طراحي شده است که به منظور تاييد صلاحيت جوشکار نيز به کار مي رود.

آزمايشات سلامت از نوع مخرب به سه دسته تقسيم بندي مي شوند:

الف)آزمايش خمش ب)آزمايش شکست شکاف دار ج)آزمايش شکست در جوش هاي نبشي

الف)آزمايش خمش: به سه دسته تقسيم مي شوند:خمش سطحي، خمش ريشه و خمش جانبي

نامگذاري نوع آزمايش بر مبناي قسمتي از جوش مي باشد که تحت کشش قرار گرفته است

در اين آزمايش قسمتي از جوش که بايد تحت کشش قرار بگيرد رو به سمت پايين روي ماتريس قرار گرفته و سمبه تا جاييکه نمونه 180 درجه خم شود به آن نيرو وارد مي کند

محدوده پذيرش در آزمايش خمش معمولا به سايز و يا تعداد ناپيوستگي هاي مشخص شده بروي سطح محدب بستگي دارد که در کدها و استانداردهاي مختلف به طور دقيقي مطرح شده است.

  ب)آزمايش شکست شکاف دار:اين آزمايش تقريبا به طور انحصاري در صنعت خطوط لوله مورد استفاده قرار مي گيرد.دراين آزمايش با شکستن نمونه از محل جوش در مورد سلامت آن قضاوت مي شود بطوريکه سطح شکست مي تواند به منظور حضور ناپيوستگي ها مورد ارزيابي قرار گيرد. گسترش شکست از طريق ايجاد شيار با اره از دو يا سه سطح نمونه ، در ناحيه جوش محدود مي گردد.

پس از آماده سازي نمونه و شيارزني آن با اره نونه توسط ماشين آزمايش کشش کشيده مي شود. گاهي اوقات دو انتهاي نمونه مهار شده و با چکش به مرکز آن ضربه وارد مي شود و گاهي يک طرف نمونه مهار شده و طرف ديگر تحت ضربه قرار مي گيرد 

در اين آزمايش نحوه شکستن نمونه اهميتي ندارد زيرا هدف اصلي شکستن نمونه از محل جوش به منظور بررسي حضور يا عدم حضور عيوب در سطح مقطع جوش است.

ج) آزمايش شکست در جوش هاي نبشي: پس از آماده سازي نمونه با اعمال ضربه شکست اتفاق مي افتد و سطح شکست به منظور اطمينان از ذوب کامل ريشه اتصال،عدم وجود ذوب ناقص فلز پايه و عدم وجود حفرات گازي با سايز بزرگتر از32/3 اينچ بررسي مي شود.

5-آزمايش خستگي:

 توسط اين آزمايش استحکام خستگي يک فلز تعيين ميگردد و نمونه تحت بارگذاري متناوب قرار مي گيرد و آزمايش تحت تنش هاي مختلف انجام مي شود تا نهايتا حداکثر تنشي که در مقادير کمتر ازآن فلز عمر خستگي نامحدود دارد مشخص گردد.  در اين روش آماده سازي سطح نمونه به دليل جوانه زني ترک خستگي از سطح نمونه، بسيار مهم است.

نحوه بارگذاري در اين آزمايش ممکن است به صورت خمش مسطح ، خمش دوراني، پيچشي، کشش محوري، فشار محوري يا ترکيبي از اين نيروها باشد.

6- آزمايشات مخرب جهت تعيين خواص شيميايي:

 سه روش متداول براي تعيين ترکيب فلز پايه يا فلز جوش  عبارتند از:

 الف)طيف سنجي ب) احتراق ج)آناليز شيميايي تر  

آزمايش خوردگي را نيز مي توان در گروه آزمايش هاي شيميايي تقسيم بندي نمود.

7-آزمايش متالوگرافي:

اين آزمايش شامل نمونه برداري از يک فلز و پوليش کردن آن تا درجات بالا مي باشد سپس با چشم غير مسلح يا بزرگنمايي آن را مورد بررسي قرار مي دهند.اين آزمايش به دو گروه ماکرو وميکرو تقسيم بندي مي شوند.اين دو گروه از ديدگاه مقدار بزرگنمايي دارند.آزمايشات ماکرو اغلب با بزرگنمايي هاي 10 برابر يا کمتر سروکار دارد در حالي که آزمايشات ميکرو بزرگنمايي 100 يا بيشتر دارد.

خصوصيات متفاوتي از فلز در آزمايش ماکرو قابل دستيابي است. در يک نمونه ماکرو تهيه شده از مقطع جوش مي توان خصوصياتي از قبيل عمق ذوب، عمق نفوذ، گلويي موثر، سلامت جوش، شکل هندسي جوش و تعداد پاس ها را مورد ارزيابي قرار داد .

نمونه هاي ميکرو نيز جهت تعيين خصوصيات مختلف فلز از جمله ريز ساختارهاي اصلي، درصد ناخالصي ها، درصد عيوب ميکروسکوپي و طبيعت ترک مورد استفاده قرار مي گيرند

اصلی : http://wrec.persianblog.ir

منبع : بازرسی جوش کاج

کلیه حقوق متعلق به این سایت می باشد