مقاله تحلیلی:‌ تست کشش در میلگردهای فولادی

تست کشش برای فولاد نرم، فولاد آج‌دار و فولاد فوق کششی به‌منظور تعیین مشخصاتی همچون مدول یانگ، مقاومت نهایی و درصد افزایش طول انجام می‌شود. در تست کششی یک میلگرد فولادی به‌واسطه یک دستگاه (UTM) تحت بار کششی قرار می‌گیرد.

در این مقاله به بحث درباره روش انجام این تست و تجهیزات آن می‌پردازیم.

تجهیزات تست کشش فولاد

• دستگاه آزمایش یونیورسال
• اکستنسومتر (دستگاهی برای اندازه‌گیری تغییر شکل مصالح تحت تنش)
• کولیس ورنیه
• ابزار پانچ
• دستگاه آزمایش یونیورسال

UTM از دو قسمت اصلی تشکیل‌شده است: قسمت اعمال بار و پنل کنترل.

 قسمت اعمال بار: بارگذاری روی نمونه موردنظر توسط این قسمت انجام می‌شود. در شکل بالا قسمتی که در سمت چپ مشاهده می‌کنید، قسمت اعمال کننده بار است. این قسمت سه بخش بالایی، میانی و پایینی دارد. از این سه قسمت بسته به نوع بار (کششی، فشاری یا برشی) استفاده می‌شود. در تست کشش با قسمت بالایی و پایینی سروکار داریم.

پنل کنترل: با استفاده از این قسمت اعمال بار بر نمونه تسهیل می‌شود. اعمال بار به‌واسطه یک فشار هیدرولیک انجام می‌گیرد. از یک دینامومنتر برای اندازه‌گیری و نمایش نیروی وارد بر نمونه استفاده می‌شود. در کنار پنل کنترل یک نشانگر اندازه بار وجود دارد. محدوده نشانگر باید با توجه به محدوده خاص انتخابی تنظیم شود.

تئوری

نمونه تحت بار کششی ثابت قرار می‌گیرد و سپس مقدار افزایش طول در محدوده الاستیک بار ثبت می‌شود. مقدار بار در نقطه تسلیم، نقطه شکست و نقطه نهایی باید به‌دقت ثبت گردد.

با مقادیر به‌دست‌آمده، تنش و کرنش محاسبه و نمودار مربوطه ترسیم می‌شود.

از داده‌های مذکور داریم:

• مدول الاستیسیته، E: تنش تقسیم‌بر کرنش (این مقدار در محدوده الاستیک محاسبه می‌شود) شیب نمودار تنش- کرنش مدول الاستیسیته را نشان می‌دهد.
• تنش تسلیم: بار در نقطه تسلیم تقسیم‌بر مساحت مقطع اولیه
• تنش نهایی: بار نهایی تقسیم‌بر مساحت مقطع اولیه
• تنش شکست واقعی: بار نقطه شکست تقسیم‌بر مساحت قسمت گلویی
• درصد افزایش طول: (تغییر طول تقسیم‌بر طول اصلی) تقسیم‌بر ۱۰۰
• درصد کاهش مساحت: (تغییر طول تقسیم‌بر مساحت اصلی) تقسیم‌بر ۱۰۰

روش انجام تست تنش روی میلگرد فولادی

۱- اماده‌سازی نمونه: در ابتدا نمونه میلگرد فولادی باید تمیز و طول آن اندازه‌گیری شود. این طول را می‌توان با فرمول ۵.۶۵√A محاسبه کرد. این طول را می‌توان با استفاده از ابزار پانچ روی میلگرد فولادی درج کرد.

۲- محاسبه دامنه: مقدار تنش کششی با در نظر گرفتن حداکثر ظرفیت بار مورد انتظار محاسبه می‌شود. بر این اساس محدوده محاسبه و در UTM تنظیم می‌شود. مقدار تنش مجاز برابر است با ۱۴۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع. ضریب ایمنی برابر با ۳ و تنش نهایی برابر است با ۱۴۰*۳= ۴۲۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع.

بار نهایی: ۴۲۰ * مساحت

با استفاده از بار نهایی می‌توان محدوده را ثابت در نظر گرفت.

۳- قرار دادن نمونه: نمونه را باید به‌دقت روی قسمت بالایی دستگاه تنظیم و محکم کرد. شیر سمت چپ باید کاملاً بسته و شیر سمت راست باید باز باشد. شیر سمت را باز کنید و بعد از اینکه میز پایینی کمی بالا آمد آن را ببندید. نشانگر بار را روی صفر قرار دهید. قسمت پایینی دستگاه را بالا بیاورید تا به انتهای نمونه برسد و در همین نقطه آن را ثابت کنید. پس‌ازآن گیره‌ها را قفل کنید.

۴- قرار دادن اکستنسومتر: اکستنسومتر را روی نمونه فیکس کنید و آن را روی صفر تنظیم کنید.

۵- اعمال بار: شیر سمت راست را باز کنید تا به محدوده اعمال بار موردنظر برسید. وقتی نمونه تحت بار است به‌آرامی دسته قفل را باز کنید. به مقدار افزایش طول همگام با افزایش بار توجه کنید. اکستنسومتر را قبل از رسیدن به نقطه تسلیم بردارید. از شیر سمت راست باری اعمال بار و از شیر سمت چپ برای رهاسازی بار روی نمونه استفاده می‌شود.

نکات

با افزایش بار در برخی موارد نشانگر بار ثابت باقی می‌ماند. در این حالت نشانگر بار نقطه تسلیم را نشان می‌دهد که اگر بار باز هم افزایش یابد، نشانگر به سمت عقب برمی‌گردد و نمونه می‌شکند. مقدار قبل از شکست، بار نهایی است. باری که منجر به شکست می‌شود، بار شکست نامیده می‌شود.

وقتی بار از تنش نهایی (بار نهایی) فراتر رود، گلویی شدن شروع می‌شود. گلویی شدن درواقع کاهش قابل‌توجه سطح مقطع میلگرد فولادی است.

  شیر کنترل سمت راست را ببندید و نمونه شکسته را خارج کنید. شر کنترل سمت چپ را باز کنید تاروغن دستگاه به عقب برگردد. حداکثر ظرفیت نمونه را می‌توان با توجه به نقطه‌ای که نشانگر قرمز قرار دارد تعیین کرد. قطر نمونه را در قسمت گلویی شده اندازه‌گیری کنید. تغییر طول را با استفاده از مقدار ثبت‌شده روی اکستنسومتر می‌توان محاسبه کرد.

کرنش: تغییر طول تقسیم‌بر طول اولیه

تنش: بار تقسیم‌بر مساحت

با استفاده از مقادیر متفاوت تنش و کرنش‌های متناظر می‌توان نمودار تنش- کرنش را رسم کرد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.