دانلود مقاله راهنمای آزمايشگاه خواص مکانيکی

14صفحه  word

مقدمه

هدف آزمايشگاه خواص مکانيکی آشنائی دانشجويان با انواع مهم و پرکاربرد تستهای مکانيکی مورد استفاده در صنعت و کارهای پژوهشی می‌باشد. شايد مهمترين آزمايش در اين ميان برای دانشجويان گروه مهندسی مواد, آزمايش کشش ساده باشد که تغيير شکل الاستيک و پلاستيک را در شرايط ساده تک محوری بررسی می‌نمايد و اطلاعات بسيار مهمی را در اختيار پژوهشگر قرار می‌دهد.  به کمک آزمايش ساده کشش علاوه بر به دست آوردن مشخصات الاستيک و پلاستيک ماده همچون تنش تسليم, استحکام کششی, ازدياد طول و … , پديده نقطه تسليم, کارسختی, پديده گلوئی شدن, پيرسختی, نحوه شکست و اثر ترخ کرنش بر خواص کششی فولادها مورد بررسی قرار می‌گيرد.

آزمايش مهم ديگر که از نظر کاربرد در صنعت شايد رتبه اول را دارا باشد سختی‌سنجی است که ساده‌ترين و سريعترين تست جهت رسيدن به اطلاعات اوليه در خصوص خواص مکانيگی يک ماده است. آزمايش ضربه مقاومت ماده در مقابل تغيير شکل با سرعت کرنش بالا را بررسی می‌کند و به عبارتی مقاومت به ضربه که معياری مقايسه‌ای برای چقرمگی شکست ماده می‌باشد را اندازه‌گيری می‌نمايد. در آزمايش خستگی با يکی از روشهای ساده تست خستگی آشنا شده و منحنی S-N برای يک نمونه فولادی به روش تست دورانی خمشی به دست می‌آيد. آزمايش خزش تغيير شکل در اثر گذشت زمان را بررسی کرده و منحنی e-t با توجه به دمای نسبتاً پايين فعال شدن مکانيزمهای خزش برای سرب رسم می‌شود.

گزارش تمام آزمايشات بايد شامل موارد زير بوده و حد اکثر دو هفته بعد از آزمايش تحويل گردد.

• تئوری آزمايش به صورت مختصر شامل نكات مهم
• شرح وسائل و تجهيزات مورد استفاده در آزمايش
• شرح روش انجام آزمايش
• اطلاعات و نتايج به دست آمده از هر آزمايش مطابق خواسته‌های آن آزمايش
• خطاهای آزمايش

آزمايش  اول  –  كشش ساده (جلسات اول و دوم)

هدف: بررسی خواص كششی فلزات و آلياژهای مختلف در آزمايش كشش ساده تك محوری و به دست آوردن منحنی تنش-كرنش.

وسايل كار : دستگاه كشش يونيورسال ، نمونه‌های استاندارد آزمايش كشش ( مطابق استانداردASTM-E8M  از جنس فولاد ساختماني37 ST، مس ،آلومينيم, برنج زرد، كوليس و فيكسچرچوبی.

روش كار :

1. در بخش كاهش سطح مقطع يافته نمونه های آزمايش ، دو اثر به فاصله مشخص به عنوان طول سنج (gage length) علامت بزنيد. قطر ميانگين اين بخش از نمونه‌ها را با كوليس به دقت اندازه‌گيری كنيد.
2. به كمك مسئول دستگاه، نمونه آزمايش را در فكها قرار داده و آن را محكم كنيد.
3. آزمايش كشش را شروع كنيد.
4. آزمايش را تا شكست نهايی ادامه داده و منحنی نيرو ـ ازدياد طول را به طور كامل به دست آوريد.
5. پس از شكست نمونه، دو قسمت شكسته شده را درون فيكسچر چوبی قرار داده و آنها را به يکديگر بچسانيد.
6. طول نهايی سنجه، قطر ميانگين بخش تغيير شكل يافته و قطر دهانه گلويی را به دقت اندازه گيری كنيد
   

   آزمايش  دوم  –  پديده پيركرنش (Strain Aging) (جلسه چهارم)

   هدف: بررسی پديده نقطه تسليم در فولاد ساختمانی كم كربن، حذف آن با انجام تغيير شكل مومسان و پديد آمدن دوباره آن پس از تابكاری و افزايش استحكام مربوطه.

   وسايل كار: دستگاه كشش يونيورسال، نمونه‌های استاندارد كششی ( مطابق استانداردASTM E-8M  ) از جنس فولاد ساختمانی كم كربن ST37، کوليس و كوره تابكاری.

   روش كار:

   1. يک نمونه فولادی را مشابه آنچه در آزمايش كشش ذكر شد، تا شكست نهائی مورد آزمايش قرار دهيد. منحنی كامل نيرو ـ ازدياد طول اين نمونه را به عنوان شاهد حفظ كنيد. (در آزمايش جلسه اول انجام شده است.)

   يک نمونه فولادی را در ميان فكهای دستگاه قرارداده و آزمايش كشش را شروع كنيد. پس از پديدار شدن پديده نقطه تسليم و تغيير شكل موسان كوچك، در نقطه تغيير شكل مومسان نيرو را حذف كنيد. بلافاصله پس از حذف نيرو، دوباره نيروی كششی را اعمال كنيد. به گونه ای كه منحنی نيروـ ازدياد طول بقيه مسير خود را طی كند. پس از بارگذاری دوباره و ايجاد تغيير شكل مختصر، بار ديگر نيرو را حذف كنيد. با انتخاب دما و زمان تابكاری مناسب، نمونه فولادی مورد آزمايش را در كوره تابكاری كنيد. دما و زمان تابكاری را به گونه ای انتخاب كنيد كه افزايش استحكام تسليم لحظه‌ای در منحنی پس از بارگذاری دوباره قابل مشاهده باشد. نمونه تابكاری شده را دوباره تحت كشش قرار دهيد به طوری كه منحنی نيروـ ازدياد طول آن در ادامه منحنی …

خواسته‌های آزمايش پيرکرنشی

1.     منحنی تنش- کرنش مهندسی را برای نمونه‌های آزمايش شده رسم کنيد.

2.     مشخصات به دست آمده در آزمايشها را با هم مقايسه کنيد. (تنش تسليم بالائی و پائينی، کرنش منطقه تسليم، مدول‌الاستيسيته، استحکام نهائی و …)

3.     در خصوص مشاهدات خود و نتايج آزمايش بحث کنيد.

آزمايش سوم  –  فشار ساده  (جلسه سوم)

هدف : بررسی خواص فلزات و آلياژ های مختلف در فشار ساده تك محوری و به دست آوردن منحنی تنش- كرنش آنها.

وسايل كار: دستگاه آزمايش کشش يونيورسال، كوليس، نمونه‌های استوانه‌ای آزمايش فشار از جنس فولاد ای آزمايشگاه خواص ساختمانی ST37، مس آلومينيم، برنج زرد و چدن خاكستری و گريس.

روش كار:

1. قطر و ارتفاع ميانگين نمونه‌ها را با كوليس به دقت اندازه‌گيری كنيد.
2. سطوح نمونه آزمايش ( در تماس با سطوح صفحات فك دستگاه ) را با گريس آغشته كنيد.
3. نمونه آزمايش را در بين فكهای دستگاه و در مركز آن قرار داده و آزمايش فشار را شروع كنيد.
4. آزمايش را تا پيدايش قابل وضوع بشكه‌ای شدن نمونه ادامه داد و منحنی نيروكاهش ارتفاع را برای آن كامل كنيد.
5. ارتفاع نهائی، بيشترين قطر در محل بشكه‌ای شدن و قطر در محل سطوح بالايی و پائينی نمونه را به دقت اندازه‌گيری كنيد.
6. ساير نمونه‌های آزمايش را به روش مشابه مورد آزمايش قرار دهيد.
7. يكی از نمونه‌های نرم را با احتياط بسيار زياد به كمك مسئول دستگاه تنها تا هنگام ايجاد تركهای قابل مشاهده در محل بشكه‌ای شدن آن، تحت فشار قرار دهيد.

خواسته‌های آزمايش فشار ساده

1.     ابعاد اوليه و نهائی نمونه‌ها را در جدولی قرار دهيد.

2.     با استفاده از منحنی‌های نيرو – کاهش ارتفاع، منحنی‌های تنش – کرنش را برای همه نمونه‌ها رسم کنيد.

3.     استحکام فشاری، تنش تسليم (2/0 % )، کرنش مهندسی و حقيقی کل و درصد بشکه‌ای شدن را برای همه نمونه‌ها به دست آورده و با هم مقايسه کنيد.

4.     خواص فشاری نمونه‌های مختلف را با هم و با توجه به خواص کششی آنها  مقايسه کنيد.

5.     با توجه به خواص کششی مواد مشابه تست شده در جلسات قبل خواص کششی و فشاری فلزات را با يکديگر مقايسه کنيد.