آزمون های مخرب (DT )

تست مخرب (DT)
تست مخرب (DT)

مقدمه

بازرسی یکی از مراحل بسیار مهم در هر فرایند صنعتی محسوب می شود. شاید بتوان اساسی ترین هدف بازرسی را ایجاد اطمینان از تولید محصول با کیفیت و نظارت بر استمرار فرآیند تولید دانست. از گذشته های دور، عمل بازرسی به منظور کشف اشتباهات و معایب، جدا کردن محصولات سالم از معیوب و نگهداری سوابق قطعات و تجهیزات مورد بازرسی انجام می شده است. اهمیت بازرسی به اندازه ای است که در تمامی مراحل تولید قطعه و حتی پس از آن بازرسی باید به صورت منظم انجام شود.

روش های آزمون مواد به دو دسته آزمون های مخرب و آزمون های غیر مخرب تقسیم می شوند. در این میان روش هایی که از آن ها به عنوان تست مخرب (DT) یاد می شود، همانند تست های غیر مخرب (NDT) از اهمیت بالایی برخوردارند. این آزمون ها در مهندسی مواد و متالورژی جلوه بیشتری دارند. خصوصا آزمون های مکانیکی مواد که عملکرد موفقیت آمیز فلزات در کاربردهای مهندسی و طراحی را مشخص می کنند.

آزمون مخرب چیست؟

در تست مخرب، قطعه مورد نظر آسیب می بیند و یا می شکند. یعنی به ندرت قطعه قابلیت استفاده مجدد را خواهد داشت. در واقع در حین تست مخرب تغییری برگشت ناپذیر در ابعاد یا ترکیب شیمیایی قطعه رخ می دهد.

در صنایع مختلف، تست مخرب وقتی قابل توجیه است که یک قطعه در مقیاس انبوه تولید می شود و از بین رفتن تعداد کمی از نمونه ها به منظور کنترل کیفیت مشکلی ایجاد نخواهد کرد. البته در برخی موارد نظیر مهندسی زلزله یا طراحی خودرو، ممکن است نمونه های گران قیمت نیز به منظور اطمینان از عملکرد سایر نمونه های تولیدی، در آزمون مخرب مورد آزمایش واقع شود.

در این آزمون فرض می شود بقیه قطعات دارای خواصی مشابه قطعه تحت آزمایش هستند. در هر حال اطمینان کامل در مورد کیفیت همه­ قطعات ممکن نیست. چرا که معمولا تولید قطعات به صورتی که تمامی آنها کاملا سالم و بدون عیب باشند ساده نیست.

انواع آزمون های مخرب

  • تست کشش

تست کشش که با عنوان تست تنش نیز شناخته می شود، مهم ترین آزمون مکانیکی مخرب است. تست کشش ساده، نسبتاً ارزان و کاملاً استاندارد است. چرا که با کشش ماده، می توان سریعا واکنش آن را در برابر نیروهای اعمالی در شرایط کاری تعیین نمود. در این آزمون نمونه تحت نیروی کششی افزایشی قرار می گیرد تا دچار گسیختگی شود. بارگذاری از دو طرف نمونه، به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی انجام می شود و سیستم بارگذاری معمولاً مجهز به ثبت کننده تنش-کرنش است.

از این تست مخرب می توان استحکام کششی، مقاومت تسلیم، مدول الاستیسیته و انعطاف پذیری (درصد تغییر طول نسبی و درصد تغییر سطح نسبی) را بدست آورد. در سطح صنعتی معمولا لازمه انجام این تست، مطالعه و تسلط بر استانداردهای ASTM-E8 و DIN 50125 است.

تست کشش

  • تست فشار

تست فشار معمولا برای بررسی کیفیت مواد ترد مانند چدن، آلیاژهای ترد و هم چنین مواد غیر فلزی دیگری که تحت شرایط کاری بیشتر تحت تاثیر نیرو های فشاری قرار خواهد گرفت (مثل تکیه گاه های فلزی یا آلیاژ های یاتاقانی، مواد سرامیکی، بتن) به کار می رود.

هم چنین این تست برای بررسی رفتار مواد فلزی که در عملیات شکل دهی تحت تنش های فشاری قرار می گیرند، مورد استفاده قرار می گیرد. در آزمایش فشار نمونه استوانه ای شکل تو پر را در قسمت مرکزی فک ها یا صفحه های فشاری دستگاه آزمایش قرار داده و از دو طرف تحت تاثیر نیروی فشاری قرار می دهند.

تست فشار

  • تست خمش

تسمت خمش نیز نوعی آزمون مخرب برای ارزیابی خواص مکانیکی مواد است که در آن مقاومت قطعه در برابر خم شدگی مورد سنجش قرار می گیرد. این آزمون معمولا توسط دستگاه تست کشش یونیورسال و به دو صورت سه نقطه ای و چهار نقطه ای انجام می شود.

در حالت سه نقطه ای قطعه مورد آزمون روی پایه ای که دارای دو قسمت به عنوان تکیه گاه است قرار گرفته و نیرو از طریق سمبه به وسط قطعه اعمال می گردد. تست خمش چهار نقطه ای همانند تست خمش سه نقطه ای است با این تفاوت که به جای یک سمبه از دو سمبه جهت اعمال نیرو استفاده می شود که فاصله سمبه ها از دو طرف، با تکیه گاه های نزدیک خود برابر است.

نرم افزار دستگاه تست خمش، مقدار نیروی اعمالی و مقدار خم شدگی قطعه را در یک نمودار دو بعدی رسم می کند که در آن محور عمودی معرف نیرو (تنش) و محور افقی معرف میزان خم شدگی (کرنش) می باشد. استانداردهای مورد استفاده در تست خمش ASTM E290 و ASTM E855 هستند.

تست خمش

  • آزمایش ضربه

آزمون ضربه یکی از روش های استاندارد تست مخرب برای تعیین انرژی شکست مواد در اثر تنش دینامیکی است. اساس آزمون ضربه تعیین مقدار انرژی لازم برای شکستن قطعه در اثر ضربه است. اطلاعاتی که از این آزمون به دست می آیند (مانند دمای گذار نرمی به تردی) در درک چگونگی رفتار ماده در موقعیت های کاربردی واقعی بسیار مفید است.

هدف آزمون ضربه، شبیه سازی شرایط واقعی به منظور تلاش برای جلوگیری از شکست و پیش بینی شکست نمونه است. مهم ترین و متداول ترین روش های آزمایش ضربه، دو روش “آیزود” و “چارپی” هستند. این دو روش تنها در طرز قرارگیری نمونه ها در دستگاه آزمایش ضربه با یکدیگر تفاوت دارند. رفتار مواد در برابر بار لحظه ای (ضربه) در مقایسه با بار استاتیکی مشابه (کشش) بسیار متفاوت است.

تست ضربه

  • تست خزش

تست خزش معمولا به‌ صورت کششی انجام می‌ شود و نمونه‌ های آزمایش نیز شکلی مشابه نمونه‌ های تست کشش دارند. نمونه‌ های تست خزش کششی، مقطع گرد یا مستطیلی دارند ولی اندازه آن‌ ها استاندارد نشده است. دستگاه تست خزش باید قابلیت اعمال نیروی کششی ثابتی را داشته باشد و کوره ‌ای مناسب برای حفظ دمای نمونه آزمایش در اختیار باشد.

ماشین تست خزش کششی طوری طراحی می ‌شود که نمونه به ‌صورت قائم در آن قرار گیرد و معمولا نیروی محوری به گیره ‌های نمونه، توسط یک سیستم اهرم و بار مرده (آویختن وزنه) اعمال می ‌شود.

نتایج آزمون خزش تا حدودی دارای پراکندگی است. بنابراین معقول نیست که برای یک دما و تنش به خصوص فقط به نتایج تنها یک آزمون اکتفا شود. می‌ توان گفت که برنامه‌ ریزی و انجام تست خزش بسیار پر هزینه است و علاوه بر این انجام آن نیاز به زمان طولانی دارد.

تست خزش

  • تست خستگی

تست خستگی هم نوعی تست مخرب است که در آزمایشگاه معمولا بر اساس چرخه بارگذاری یکنواخت که به صورت تناوبی، تکراری، و یا نوسانی اعمال می‌ شوند، انجام می‌ شود. دستگاه‌ های متنوعی برای انجام تست خستگی طراحی شده‌ اند ولی برای نمونه آزمایش، استانداردی وجود ندارد. نتایج تست خستگی معمولا به‌ صورت منحنی‌ های S-logN نمایش داده می‌ شوند و مهم است که ضمن گزارش نتایج، روش اعمال تنش، نوع ماشینی که به‌ کار گرفته شده، اندازه‌ های نمونه آزمایش و بسامد چرخه، گزارش شوند.

تست خستگی

  • متالوگرافی

متالوگرافی آماده سازی نمونه ها برای بررسی های میکروسکوپی و مطالعه ریزساختار به منظور تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آن آلیاژ خاص است. به دلیل ماهیت مراحلی که برای رسیدن به این هدف باید طی کرد، این روش آزمایش مواد نیز یک تست مخرب به شمار می رود. مراحل عمده آماده سازی متالوگرافی عبارتند از:

  • عملیات فیزیکی از قبیل تمیز کاری
  • صیقل دادن سطح فلز (پولیش و سمباده)
  • عملیات شیمیایی مثل اچ کردن

متالوگرافی

  • آزمایش سختی سنجی

سختی به خاصیت اجسام در مقابل نفوذ جسم دیگری به سطح آن ها و میزان مقاومت و نفوذپذیری آن ها گفته می شود. در اکثر منابع سختی سنجی یک تست مخرب معرفی شده است. اما در مواردی سختی سنجی به عنوان یک روش غیرمخرب نیز شناخته می شود. زیرا تاثیری که این تست بر ماده وارد می کند ناچیز بوده و خواص ماده تحت تاثیر آن قرار نمی گیرد.

اصول سختی سنجی بر پایه اندازه گیری مقاومت جسم در مقابل فرو رفتگی است. رایج ترین روش سختی سنجی، شامل حرکت یک جسم فرو رونده به داخل جسم تحت آزمایش و ثبت نیروی لازم برای این کار و یا اندازه گیری مقدار فرو رفتگی در برابر یک نیروی معین است. مهم ترین روش های سختی سنجی در صنعت شامل موارد زیر می شوند:

تست سختی سنجی

  1. سختی راکول: در این آزمایش عمق فرورفتگی تحت بار ثابت به عنوان مقیاسی برای سختی استفاده می شود. ابتدا یک بار فرعی به اندازه ۱۰ کیلوگرم وارد می شود. با اعمال این بار آماده سازی سطح انجام می شود. بر حسب تمایل مواد مختلف برای فرورفتگی، سختی ماده تعیین شده و به صورت عدد بر روی یک سنجه مدرج صفحه ای ثبت می شود.
  2. سختی برینل: در این آزمون در سطح فلز به وسیله یک گلوله فولادی به قطر ده میلی متر با نیروی ۳۰۰۰ کیلوگرم فرورفتگی ایجاد می شود و قطر آن توسط یک میکروسکوپ اندازه گیری می شود. برای به دست آوردن قطر دقیق فرورفتگی باید دو قطر عمود بر هم را اندازه گیری کرده و از آن ها میانگین گرفت.
  3. سختی ویکرز: از یک هرم با قاعده مربع به عنوان سنبه استفاده می شود که زاویه میان وجوه مقابل این هرم ۱۳۶ درجه است. به دلیل شکل سنبه آزمون ویکرز، به آن آزمایش سختی هرم الماسی هم گفته می شود.

جمع بندی

همان طور که دیدیم تست مخرب قطعه را غیر قابل استفاده می کند اما اطلاعات بسیار ارزشمندی در اختیار ما قرار می دهد. شبیه سازی شرایط عملکردی قطعه چه در گذشته و چه در آینده از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. بنابراین شاخت آزمون های مخرب برای هر صنعتگر و دانشجویی ضروری است. در آینده هر یک از تست های مذکور در این مقاله را به طور مفصل بررسی خواهیم کرد.

منابع

  • بازرسی و تست های فنی – وحید بایگی
  • تست کشش – انتشارات دانشگاه حکیم سبزواری
  • متالوگرافی ؛ اصول و آزمایشگاه – امیر خاکزاد
رمز کلیه فایل های فشرده : (باحروف کوچک تایپ شود)

دیدگاه کاربران ۱دیدگاه

  • mیکشنبه ۱۲ آذر ۱۳۹۶ در ساعت ۰۴:۰۰:۳۷

    طراحی سایتتون افتضاحه اصلا آدم سر درد میگیره

    پاسخ

دیدگاه خود را بنویسید