آزمایشات مخرب:

آزمایشاتی هستند که پس از انجام ، قطعه کارایی اولیه خود را از دست می دهد این روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نیرو تا مرز شکست نشان می دهند.

انواع آزمایشات مخرب :

1-تست کشش 2-تست سختی 3-تست ضربه 4- تست سلامت 5-تست خستگی 6-آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی 7-آزمایشات متالوگرافی

1-آزمایش کشش:

پس از آزمون سختی، آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد.

آزمایشات مخرب:

آزمایشاتی هستند که پس از انجام ، قطعه کارایی اولیه خود را از دست می دهد این روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نیرو تا مرز شکست نشان می دهند.

انواع آزمایشات مخرب :

1-تست کشش 2-تست سختی 3-تست ضربه 4- تست سلامت 5-تست خستگی 6-آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی 7-آزمایشات متالوگرافی

1-آزمایش کشش:

پس از آزمون سختی، آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد.

تغییر شکل یا کرنش را در یک طول معین که معمولاً 5 سانتی متر است توسط یک صفحه ی عقربه دار که کشیدگی سنج نام دارد، اندازه میگیرند. کرنش واحد را نیز میتوان از تقسیم تغییر طول اندازه گیری شده بر طول اولیه نمونه به دست آورد. گاهی با استفاده از کرنش سنجهای برقی میتوان کرنش کل را اندازه گرفت.

خواص کششی

خواصی که طی آزمون کشش به دست می آیند، به ترتیب عبارتند از:

حد تناسب : مشخص شده است که در بیشتر مواد ساختاری، بخش اول نمودار تنش-کرنش تقریباً به صورت خطی است که در شکل با OP نشان داده شده است. در این گستره تنش و کرنش باهم متناسب اند. با هر مقدار افزایش تنش، کرنش نیز به همان نسبت، افزایش می یابد. مقدار تنش در آخرین نقطه تناسب، P را حد تناسب می نامند.

حد کشسان : اگر بار کم اعمال شده بر نمونه ای را قطع کنیم، عقربه کشیدگی سنج به صفر باز خواهد گشت که نشان دهنده کشسان بودن کرنش در اثر آن میزان نیرو است. اگر با افزایش پیوسته و سپس قطع نیرو کشیدگی سنج را بررسی کنیم، در نهایت به نقطه ای می رسیم که دیگر عقربه کشیدگی سنج به صفر باز نخواهد گشت که نشان دهنده ایجاد تغییر شکل دائمی در ماده است. بنابراین حد کشسان را به صورت حداقل تنشی که طی آن اولین تغییر شکل پایدار روی می دهد، تعریف می کنیم. در اغلب مواد ساختاری، حد کشسان، عددی نزدیک به مقدار حد تناسب است.

نقطه تسلیم : با افزایش نیرو و گذشتن از حد کشسان تنش به حدی می رسد که ماده بدون افزایش نیرو به صورا پیوسته، شروع به تغییر شکل می کند. تنش در نقطه Y در شکل 5 را نقطه تسلیم می نامند. این پدیده فقط در بعضی از مواد داکتیل روی می دهد. در عمل ممکن است تنش به سرعت افت کند و در نتیجه ما نقطه تسلیم بالا و پایین خواهیم داشت. چون تعیین نقطه تسلیم نسبتاً ساده است و تغییر شکل دائمی حاصل نیز مقداری کم است، این نکته در طراحی اجزایی از ماشین آلات که با تغییر شکل دائم خراب می شوند بسیار مهم است. البته این مسأله فقط در مورد موادی صدق می کند که نقطه تسلیم مشخصی دارند.

استحکام تسلیم : بیشتر مواد غیر آهنی وفولادهای استحکام بالا، نقطه تسلیم مشخصی ندارند. برای این مواد حداکثر استحکام مفید، استحکام تسلیم آنها است. استحکام تسلیم ، تنشی است که ماده در آن تنش، حد مشخصی انحراف از رابطه خطی تنش– کرنش پیدا می کند. این مقدارمعمولاً با روش کرنش قراردادی تعیین می شود.

استحکام نهایی : اگر نیروی وارد برنمونه آن قدر افزایش یابد که تنش و کرنش زیاد شوند، به نقطه M یا تنش حداکثر می رسیم، این مطلب در شکل 5 در قسمتی ازمنحنی XYمربوط به مادای داکتیل دیده می شود. استحکام نهایی یا استحکام کششی، حداکثر تنشی است که قطعه آن را تحمل می کند و این تنش بر اساس سطح مقطع اولیه نمونه است. مواد ترد هنگام رسیدن به استحکام نهایی می شکنند در حالی که مواد داکتیل به افزایش طول ادامه می دهند.

استحکام شکست : در مواد داکتیل تا رسیدن به استحکام نهایی، تغییر شکل در سراسر طول نمونه یکنواخت است. در تنش حداکثر، تغییر شکل موضعی یا گلویی شدن در نمونه روی میدهد و با کاهش سطح مقطع، نیرو نیز افت میکند. تغییر طول در اثر گلویی شدن غیریکنواخت است و سریعاً منجر به رسیدن به نقطه پارگی می شود. که استحکام شکست حاصل تقسیم نیروی شکست بر سطح مقطع اولیه است، استحکام شکست همیشه کمتر از استحکام نهایی است. در مواد ترد، استحکام نهایی و استحکام شکست، یکی است.

داکتیل بودن: داکتیل بودن مواد از میزان تغییر شکل ممکن تا حد شکست مشخص می شود. این کمیت در آزمون کشش با دو اندازه گیری به دست می آید.

ازدیاد طول:این مقدار با چسباندن قطعات نمونه بعد از آنکه شکست رخ داد و اندازه گیری فاصله بین نشانه های سنجه اولیه به دست می آید:

درصد ازدیاد طول=

که ، طول نهایی نمونه، طول اولیه نمونه (که معمولاً 5 سانتی متر است).در بیان درصد ازدیاد طول، طول اولیه نمونه باید مشخص باشد، زیرا با تغییر این مقدار، درصد ازدیاد طول نیز تغییر می کند.

کاهش سطح مقطع : این کمیت نیز با اندازه گیری سطح مقطع حداقل نیمه های شکسته شده نمونه کششی و از رابطه زیر، به دست می آید:

درصد کاهش سطح مقطع=

مدول کشسانی یا مدول یانگ : با توجه به قسمت خطی منحنی تنش-کرنش، شیب، ثابت و تا قبل از حد تناسب برابر نسبت تنش به کرنش است و مدول کشسانی یا مدول یانگ نام دارد.

مدول کشسانی که مشخص کننده سفتی یک ماده است، با واحد کیلوگرم بر میلی متر مربع یا نیوتن بر میلی متر مربع اندازه گیری می شود.

گاهی اوقات هدف اصلی از انجام آزمایش کشش روی نمونه جوشکاری شده، مقایسه عملکرد ناحیه جوش نسبت به فلز پایه می باشد دو نمونه از تست کشش جوش در شکل روبرو نمایش داده شده است.

2-آزمایش سختی:

تعریف خاصیت سختی، به جز در رابطه با آزمون ویژه ای که برای تعیین مقدار آن به کار می رود، مشکل است. مقدار سختی را نمیتوان مانند استحکام کششی مستقیماً در طراحی به کار برد، زیرا مقدار سختی به تنهایی اهمیت ندارد.

سختی خاصیت اساسی ماده نیست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد. مقدار سختی به دست آمده در یک آزمون ویژه، فقط مقداری برای مقایسه مواد یا عملیات انجام شده است. طریقه آماده سازی نمونه و آزمون، معمولاً ساده است و نتایج را میتوان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کار برد. سختی سنجی، به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار میرود. عملیات گرمایی یا کار روی فلز، معمولاً به تغییر سختی منجر می شود. اگر طی فرآیند مشخصی روی یک ماده معین عملیاتی انجام شود که به سخت شدن ماده بیانجامد، سختی سنجی، وسیله سریع و ساده ای برای بازرسی و کنترل آن ماده و فرآیند است.

آزمونهای مختلف سختی سنجی، به سه دسته تقسیم می شوند.

ü

سختیکشسان

ü مقاومت در برابر برش یا سایش

ü مقاومت در برابر فرو رفتن

سختی کشسان : این نوع سختی توسط یک اسکلروسکوپ اندازه گیری می شود. به این طریق که وزنه ای نوک الماسی در اثر وزن خود از ارتفاع معینی رها می شود و پس از برخورد به نمونه تا ارتفاع دیگری می جهد. دستگاه یک صفحه مدرج دارد که ارتفاع برگشت وزنه را به طور خودکار نشان می دهد. وقتی وزنه را به نقطه رهایش می بریم، مقدار معینی انرژی پتانسیل دارد. در هنگام رهاشدن، این انرژی به انرژی جنبشی تبدیل می شود تا وزنه به نمونه برخورد کند.در این لحظه مقداری از انرژی به صورت تغییر شکل نمونه جذب آن و بقیه صرف برگشت وزنه می شود. ارتفاع برگشت توسط عدیی در مقیاس دلخواه نشان داده می شود، به طوری که هر چه ارتفاع برگشت بیشتر باشد، عددی بزرگتر و قطعه سخت تر است.در این آزمون در واقع روشی برای اندازه گیری برجهندگی ماده، یعنی انرژی قابل جذب در گستره کشسان ماده است.

مقاومت در برابر برش یا سایش : در آزمون خراش، مقیاس شامل 10 ماده مختلف معدنی است که به ترتیب افزایش سختی مرتب شده اند و عبارتند از شماره 1، تالک، شماره 2، گچ و غیره تا شماره 10 الماس. اگر ماده نامعلومی توسط ماده شماره 6 خراشیده شود، ولی توسط شماره 5 خراشیده نشود سختی آن بین 5 و 6 است. این آزمون در متالورژی رایج نیست، اما هنوز در کانی شناسی به کار میرود. وقتی سختی کانیها توسط روشهای دیگر سختی سنجی بررسی می شود، میتوان دریافت که در این بررسی مقادیر سختی بین 1 و 9 فشرده شده اند در حالی که فاصله زیادی از لحاظ سختی بین 9 و 10 وجود دارد.

در آزمون سوهان، نمونه آزمون توسط سوهانی با سختی معین، سوهان زده می شود تا معلوم میشود تا معلوم شود سایش مشهودی صورت می گیرد. آزمونهای مقایسه ای توسط سوهان، به شکل، اندازه و سختی سوهان و نیز سرعت، فشار و زاویه سوهان زنی و همچنین ترکیب شیمیایی و عملیات گرمایی نمونه آزمون بستگی دارد. این آزمون عموماً در صنعت و برای قبول یا رد (ماده یا عملیات انجام شده) به کار میرود. در بسیاری از موارد، به ویژه در مورد فولادهای ابزار، وقتی فولاد به گونه مناسب عملیات گرمایی شود، چنان سخت می شود که هیچ سوهانی نمیتواند سطح نمونه را بساید. میتوان چرخه های عملیات کرمایی ای یافت که ماده را در مقابل سوهانکاری مقاوم کند. یک کنترلگر میتواند به سرعت با کشیدن سوهان روی سطح فلز، تعداد زیادی از قطعات عملیات گرمایی شده را بررسی و کیفیت عملیات را ارزیابی کند.

مقاومت در برابر فرورفتن : این آزمون غالباً با اثرگذاری بر نمونه ای انجام می شود که بر تکیه گاه صلبی قرار می گیرد؛ فرورونده نیز با شکل ثابت و مشخص، نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است. روشهای معمول آزمون سختی معمول آزمون سختی شامل سختی برینل (فرورونده ساچمه ای)، سختی راکول (فرورونده ساچمه ای و فرورونده الماسی)،ویکرز (فرورونده هرمی مربع القاعده) و روش نوپ.

3-آزمایش ضربه:

در انواع تست های ضربه از نمونه مخصوصی که یک شیار روی سطح آن ماشین کاری شده است استفاده می شودو نیرو به صورت ناگهانی وارد می شود.

با ید به خاطر داشت که دمای قطعه تاثیر به سزایی در آزمایش دارد بنابراین آزمایش در یک دمای معین انجام می شود.

اگر چه آزمایشات ضربه متنوعی وجود دارد ولی معمول ترین آنها تست چارپی میباشد.قطعه استانداردی که در این آزمایش استفاده می شود شمشی با 55میلیمتر طول و سطح مقطعی به ابعاد 10*10 میلیمتر می باشد روی یکی از سطوح بلند شیاری با عمق 2 میلیمتر با دقت ماشین کاری می شود به طوریکه در قسمت انتهایی شیار قوسی به شعاع 0.25 میلیمتر وجود دارد.

در این آزمایش مقدار انرژی لازم برای شکست اندازه گیری می شود هم چنین می توان با انجام آزمایش در دماهای مختلف دمای تبدیل شکست ترد به نرم را به دست آورد.

4-آزمایشات سلامت:

این نوع آزمایشات به منظور تعیین سلامت فلز و عاری بودن آن از ناپیوستگی ها طراحی شده است که به منظور تایید صلاحیت جوشکار نیز به کار می رود.

آزمایشات سلامت از نوع مخرب به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

الف)آزمایش خمش ب)آزمایش شکست شکاف دار ج)آزمایش شکست در جوش های نبشی

الف)آزمایش خمش: به سه دسته تقسیم می شوند:خمش سطحی، خمش ریشه و خمش جانبینامگذاری نوع آزمایش بر مبنای قسمتی از جوش می باشد که تحت کشش قرار گرفته استدر این آزمایش قسمتی از جوش که باید تحت کشش قرار بگیرد رو به سمت پایین روی ماتریس قرار گرفته و سمبه تا جاییکه نمونه 180 درجه خم شود به آن نیرو وارد می کند

محدوده پذیرش در آزمایش خمش معمولا به سایز و یا تعداد ناپیوستگی های مشخص شده بروی سطح محدب بستگی دارد که در کدها و استانداردهای مختلف به طور دقیقی مطرح شده است.

ب)آزمایش شکست شکاف دار:این آزمایش تقریبا به طور انحصاری در صنعت خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد.دراین آزمایش با شکستن نمونه از محل جوش در مورد سلامت آن قضاوت می شود بطوریکه سطح شکست می تواند به منظور حضور ناپیوستگی ها مورد ارزیابی قرار گیرد. گسترش شکست از طریق ایجاد شیار با اره از دو یا سه سطح نمونه ، در ناحیه جوش محدود می گردد.

پس از آماده سازی نمونه و شیارزنی آن با اره نونه توسط ماشین آزمایش کشش کشیده می شود. گاهی اوقات دو انتهای نمونه مهار شده و با چکش به مرکز آن ضربه وارد می شود و گاهی یک طرف نمونه مهار شده و طرف دیگر تحت ضربه قرار می گیرد

در این آزمایش نحوه شکستن نمونه اهمیتی ندارد زیرا هدف اصلی شکستن نمونه از محل جوش به منظور بررسی حضور یا عدم حضور عیوب در سطح مقطع جوش است.

ج) آزمایش شکست در جوش های نبشی: پس از آماده سازی نمونه با اعمال ضربه شکست اتفاق می افتد و سطح شکست به منظور اطمینان از ذوب کامل ریشه اتصال،عدم وجود ذوب ناقص فلز پایه و عدم وجود حفرات گازی با سایز بزرگتر از32/3 اینچ بررسی می شود.

5-آزمایش خستگی:

توسط این آزمایش استحکام خستگی یک فلز تعیین میگردد و نمونه تحت بارگذاری متناوب قرار می گیرد و آزمایش تحت تنش های مختلف انجام می شود تا نهایتا حداکثر تنشی که در مقادیر کمتر ازآن فلز عمر خستگی نامحدود دارد مشخص گردد. در این روش آماده سازی سطح نمونه به دلیل جوانه زنی ترک خستگی از سطح نمونه، بسیار مهم است.

نحوه بارگذاری در این آزمایش ممکن است به صورت خمش مسطح ، خمش دورانی، پیچشی، کشش محوری، فشار محوری یا ترکیبی از این نیروها باشد.

6- آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی:

سه روش متداول برای تعیین ترکیب فلز پایه یا فلز جوش عبارتند از:

الف)طیف سنجی ب) احتراق ج)آنالیز شیمیایی تر

آزمایش خوردگی را نیز می توان در گروه آزمایش های شیمیایی تقسیم بندی نمود.

7-آزمایش متالوگرافی:

این آزمایش شامل نمونه برداری از یک فلز و پولیش کردن آن تا درجات بالا می باشد سپس با چشم غیر مسلح یا بزرگنمایی آن را مورد بررسی قرار می دهند.این آزمایش به دو گروه ماکرو ومیکرو تقسیم بندی می شوند.این دو گروه از دیدگاه مقدار بزرگنمایی دارند.آزمایشات ماکرو اغلب با بزرگنمایی های 10 برابر یا کمتر سروکار دارد در حالی که آزمایشات میکرو بزرگنمایی 100 یا بیشتر دارد.

خصوصیات متفاوتی از فلز در آزمایش ماکرو قابل دستیابی است. در یک نمونه ماکرو تهیه شده از مقطع جوش می توان خصوصیاتی از قبیل عمق ذوب، عمق نفوذ، گلویی موثر، سلامت جوش، شکل هندسی جوش و تعداد پاس ها را مورد ارزیابی قرار داد .

نمونه های میکرو نیز جهت تعیین خصوصیات مختلف فلز از جمله ریز ساختارهای اصلی، درصد ناخالصی ها، درصد عیوب میکروسکوپی و طبیعت ترک مورد استفاده قرار می گیرند

آزمایشات مخرب:

آزمایشاتی هستند که پس از انجام ، قطعه کارایی اولیه خود را از دست می دهد این روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نیرو تا مرز شکست نشان می دهند.

انواع آزمایشات مخرب :

1-تست کشش 2-تست سختی 3-تست ضربه 4- تست سلامت 5-تست خستگی 6-آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی 7-آزمایشات متالوگرافی

1-آزمایش کشش:

پس از آزمون سختی، آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد.

آزمایشات مخرب:

آزمایشاتی هستند که پس از انجام ، قطعه کارایی اولیه خود را از دست می دهد این روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نیرو تا مرز شکست نشان می دهند.

انواع آزمایشات مخرب :

1-تست کشش 2-تست سختی 3-تست ضربه 4- تست سلامت 5-تست خستگی 6-آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی 7-آزمایشات متالوگرافی

1-آزمایش کشش:

پس از آزمون سختی، آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد.

تغییر شکل یا کرنش را در یک طول معین که معمولاً 5 سانتی متر است توسط یک صفحه ی عقربه دار که کشیدگی سنج نام دارد، اندازه میگیرند. کرنش واحد را نیز میتوان از تقسیم تغییر طول اندازه گیری شده بر طول اولیه نمونه به دست آورد. گاهی با استفاده از کرنش سنجهای برقی میتوان کرنش کل را اندازه گرفت.

خواص کششی

خواصی که طی آزمون کشش به دست می آیند، به ترتیب عبارتند از:

حد تناسب : مشخص شده است که در بیشتر مواد ساختاری، بخش اول نمودار تنش-کرنش تقریباً به صورت خطی است که در شکل با OP نشان داده شده است. در این گستره تنش و کرنش باهم متناسب اند. با هر مقدار افزایش تنش، کرنش نیز به همان نسبت، افزایش می یابد. مقدار تنش در آخرین نقطه تناسب، P را حد تناسب می نامند.

حد کشسان : اگر بار کم اعمال شده بر نمونه ای را قطع کنیم، عقربه کشیدگی سنج به صفر باز خواهد گشت که نشان دهنده کشسان بودن کرنش در اثر آن میزان نیرو است. اگر با افزایش پیوسته و سپس قطع نیرو کشیدگی سنج را بررسی کنیم، در نهایت به نقطه ای می رسیم که دیگر عقربه کشیدگی سنج به صفر باز نخواهد گشت که نشان دهنده ایجاد تغییر شکل دائمی در ماده است. بنابراین حد کشسان را به صورت حداقل تنشی که طی آن اولین تغییر شکل پایدار روی می دهد، تعریف می کنیم. در اغلب مواد ساختاری، حد کشسان، عددی نزدیک به مقدار حد تناسب است.

نقطه تسلیم : با افزایش نیرو و گذشتن از حد کشسان تنش به حدی می رسد که ماده بدون افزایش نیرو به صورا پیوسته، شروع به تغییر شکل می کند. تنش در نقطه Y در شکل 5 را نقطه تسلیم می نامند. این پدیده فقط در بعضی از مواد داکتیل روی می دهد. در عمل ممکن است تنش به سرعت افت کند و در نتیجه ما نقطه تسلیم بالا و پایین خواهیم داشت. چون تعیین نقطه تسلیم نسبتاً ساده است و تغییر شکل دائمی حاصل نیز مقداری کم است، این نکته در طراحی اجزایی از ماشین آلات که با تغییر شکل دائم خراب می شوند بسیار مهم است. البته این مسأله فقط در مورد موادی صدق می کند که نقطه تسلیم مشخصی دارند.

استحکام تسلیم : بیشتر مواد غیر آهنی وفولادهای استحکام بالا، نقطه تسلیم مشخصی ندارند. برای این مواد حداکثر استحکام مفید، استحکام تسلیم آنها است. استحکام تسلیم ، تنشی است که ماده در آن تنش، حد مشخصی انحراف از رابطه خطی تنش– کرنش پیدا می کند. این مقدارمعمولاً با روش کرنش قراردادی تعیین می شود.

استحکام نهایی : اگر نیروی وارد برنمونه آن قدر افزایش یابد که تنش و کرنش زیاد شوند، به نقطه M یا تنش حداکثر می رسیم، این مطلب در شکل 5 در قسمتی ازمنحنی XYمربوط به مادای داکتیل دیده می شود. استحکام نهایی یا استحکام کششی، حداکثر تنشی است که قطعه آن را تحمل می کند و این تنش بر اساس سطح مقطع اولیه نمونه است. مواد ترد هنگام رسیدن به استحکام نهایی می شکنند در حالی که مواد داکتیل به افزایش طول ادامه می دهند.

استحکام شکست : در مواد داکتیل تا رسیدن به استحکام نهایی، تغییر شکل در سراسر طول نمونه یکنواخت است. در تنش حداکثر، تغییر شکل موضعی یا گلویی شدن در نمونه روی میدهد و با کاهش سطح مقطع، نیرو نیز افت میکند. تغییر طول در اثر گلویی شدن غیریکنواخت است و سریعاً منجر به رسیدن به نقطه پارگی می شود. که استحکام شکست حاصل تقسیم نیروی شکست بر سطح مقطع اولیه است، استحکام شکست همیشه کمتر از استحکام نهایی است. در مواد ترد، استحکام نهایی و استحکام شکست، یکی است.

داکتیل بودن: داکتیل بودن مواد از میزان تغییر شکل ممکن تا حد شکست مشخص می شود. این کمیت در آزمون کشش با دو اندازه گیری به دست می آید.

ازدیاد طول:این مقدار با چسباندن قطعات نمونه بعد از آنکه شکست رخ داد و اندازه گیری فاصله بین نشانه های سنجه اولیه به دست می آید:

درصد ازدیاد طول=

که ، طول نهایی نمونه، طول اولیه نمونه (که معمولاً 5 سانتی متر است).در بیان درصد ازدیاد طول، طول اولیه نمونه باید مشخص باشد، زیرا با تغییر این مقدار، درصد ازدیاد طول نیز تغییر می کند.

کاهش سطح مقطع : این کمیت نیز با اندازه گیری سطح مقطع حداقل نیمه های شکسته شده نمونه کششی و از رابطه زیر، به دست می آید:

درصد کاهش سطح مقطع=

مدول کشسانی یا مدول یانگ : با توجه به قسمت خطی منحنی تنش-کرنش، شیب، ثابت و تا قبل از حد تناسب برابر نسبت تنش به کرنش است و مدول کشسانی یا مدول یانگ نام دارد.

مدول کشسانی که مشخص کننده سفتی یک ماده است، با واحد کیلوگرم بر میلی متر مربع یا نیوتن بر میلی متر مربع اندازه گیری می شود.

گاهی اوقات هدف اصلی از انجام آزمایش کشش روی نمونه جوشکاری شده، مقایسه عملکرد ناحیه جوش نسبت به فلز پایه می باشد دو نمونه از تست کشش جوش در شکل روبرو نمایش داده شده است.

2-آزمایش سختی:

تعریف خاصیت سختی، به جز در رابطه با آزمون ویژه ای که برای تعیین مقدار آن به کار می رود، مشکل است. مقدار سختی را نمیتوان مانند استحکام کششی مستقیماً در طراحی به کار برد، زیرا مقدار سختی به تنهایی اهمیت ندارد.

سختی خاصیت اساسی ماده نیست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد. مقدار سختی به دست آمده در یک آزمون ویژه، فقط مقداری برای مقایسه مواد یا عملیات انجام شده است. طریقه آماده سازی نمونه و آزمون، معمولاً ساده است و نتایج را میتوان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کار برد. سختی سنجی، به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار میرود. عملیات گرمایی یا کار روی فلز، معمولاً به تغییر سختی منجر می شود. اگر طی فرآیند مشخصی روی یک ماده معین عملیاتی انجام شود که به سخت شدن ماده بیانجامد، سختی سنجی، وسیله سریع و ساده ای برای بازرسی و کنترل آن ماده و فرآیند است.

آزمونهای مختلف سختی سنجی، به سه دسته تقسیم می شوند.

ü

سختیکشسان

ü مقاومت در برابر برش یا سایش

ü مقاومت در برابر فرو رفتن

سختی کشسان : این نوع سختی توسط یک اسکلروسکوپ اندازه گیری می شود. به این طریق که وزنه ای نوک الماسی در اثر وزن خود از ارتفاع معینی رها می شود و پس از برخورد به نمونه تا ارتفاع دیگری می جهد. دستگاه یک صفحه مدرج دارد که ارتفاع برگشت وزنه را به طور خودکار نشان می دهد. وقتی وزنه را به نقطه رهایش می بریم، مقدار معینی انرژی پتانسیل دارد. در هنگام رهاشدن، این انرژی به انرژی جنبشی تبدیل می شود تا وزنه به نمونه برخورد کند.در این لحظه مقداری از انرژی به صورت تغییر شکل نمونه جذب آن و بقیه صرف برگشت وزنه می شود. ارتفاع برگشت توسط عدیی در مقیاس دلخواه نشان داده می شود، به طوری که هر چه ارتفاع برگشت بیشتر باشد، عددی بزرگتر و قطعه سخت تر است.در این آزمون در واقع روشی برای اندازه گیری برجهندگی ماده، یعنی انرژی قابل جذب در گستره کشسان ماده است.

مقاومت در برابر برش یا سایش : در آزمون خراش، مقیاس شامل 10 ماده مختلف معدنی است که به ترتیب افزایش سختی مرتب شده اند و عبارتند از شماره 1، تالک، شماره 2، گچ و غیره تا شماره 10 الماس. اگر ماده نامعلومی توسط ماده شماره 6 خراشیده شود، ولی توسط شماره 5 خراشیده نشود سختی آن بین 5 و 6 است. این آزمون در متالورژی رایج نیست، اما هنوز در کانی شناسی به کار میرود. وقتی سختی کانیها توسط روشهای دیگر سختی سنجی بررسی می شود، میتوان دریافت که در این بررسی مقادیر سختی بین 1 و 9 فشرده شده اند در حالی که فاصله زیادی از لحاظ سختی بین 9 و 10 وجود دارد.

در آزمون سوهان، نمونه آزمون توسط سوهانی با سختی معین، سوهان زده می شود تا معلوم میشود تا معلوم شود سایش مشهودی صورت می گیرد. آزمونهای مقایسه ای توسط سوهان، به شکل، اندازه و سختی سوهان و نیز سرعت، فشار و زاویه سوهان زنی و همچنین ترکیب شیمیایی و عملیات گرمایی نمونه آزمون بستگی دارد. این آزمون عموماً در صنعت و برای قبول یا رد (ماده یا عملیات انجام شده) به کار میرود. در بسیاری از موارد، به ویژه در مورد فولادهای ابزار، وقتی فولاد به گونه مناسب عملیات گرمایی شود، چنان سخت می شود که هیچ سوهانی نمیتواند سطح نمونه را بساید. میتوان چرخه های عملیات کرمایی ای یافت که ماده را در مقابل سوهانکاری مقاوم کند. یک کنترلگر میتواند به سرعت با کشیدن سوهان روی سطح فلز، تعداد زیادی از قطعات عملیات گرمایی شده را بررسی و کیفیت عملیات را ارزیابی کند.

مقاومت در برابر فرورفتن : این آزمون غالباً با اثرگذاری بر نمونه ای انجام می شود که بر تکیه گاه صلبی قرار می گیرد؛ فرورونده نیز با شکل ثابت و مشخص، نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است. روشهای معمول آزمون سختی معمول آزمون سختی شامل سختی برینل (فرورونده ساچمه ای)، سختی راکول (فرورونده ساچمه ای و فرورونده الماسی)،ویکرز (فرورونده هرمی مربع القاعده) و روش نوپ.

3-آزمایش ضربه:

در انواع تست های ضربه از نمونه مخصوصی که یک شیار روی سطح آن ماشین کاری شده است استفاده می شودو نیرو به صورت ناگهانی وارد می شود.

با ید به خاطر داشت که دمای قطعه تاثیر به سزایی در آزمایش دارد بنابراین آزمایش در یک دمای معین انجام می شود.

اگر چه آزمایشات ضربه متنوعی وجود دارد ولی معمول ترین آنها تست چارپی میباشد.قطعه استانداردی که در این آزمایش استفاده می شود شمشی با 55میلیمتر طول و سطح مقطعی به ابعاد 10*10 میلیمتر می باشد روی یکی از سطوح بلند شیاری با عمق 2 میلیمتر با دقت ماشین کاری می شود به طوریکه در قسمت انتهایی شیار قوسی به شعاع 0.25 میلیمتر وجود دارد.

در این آزمایش مقدار انرژی لازم برای شکست اندازه گیری می شود هم چنین می توان با انجام آزمایش در دماهای مختلف دمای تبدیل شکست ترد به نرم را به دست آورد.

4-آزمایشات سلامت:

این نوع آزمایشات به منظور تعیین سلامت فلز و عاری بودن آن از ناپیوستگی ها طراحی شده است که به منظور تایید صلاحیت جوشکار نیز به کار می رود.

آزمایشات سلامت از نوع مخرب به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

الف)آزمایش خمش ب)آزمایش شکست شکاف دار ج)آزمایش شکست در جوش های نبشی

الف)آزمایش خمش: به سه دسته تقسیم می شوند:خمش سطحی، خمش ریشه و خمش جانبینامگذاری نوع آزمایش بر مبنای قسمتی از جوش می باشد که تحت کشش قرار گرفته استدر این آزمایش قسمتی از جوش که باید تحت کشش قرار بگیرد رو به سمت پایین روی ماتریس قرار گرفته و سمبه تا جاییکه نمونه 180 درجه خم شود به آن نیرو وارد می کند

محدوده پذیرش در آزمایش خمش معمولا به سایز و یا تعداد ناپیوستگی های مشخص شده بروی سطح محدب بستگی دارد که در کدها و استانداردهای مختلف به طور دقیقی مطرح شده است.

ب)آزمایش شکست شکاف دار:این آزمایش تقریبا به طور انحصاری در صنعت خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد.دراین آزمایش با شکستن نمونه از محل جوش در مورد سلامت آن قضاوت می شود بطوریکه سطح شکست می تواند به منظور حضور ناپیوستگی ها مورد ارزیابی قرار گیرد. گسترش شکست از طریق ایجاد شیار با اره از دو یا سه سطح نمونه ، در ناحیه جوش محدود می گردد.

پس از آماده سازی نمونه و شیارزنی آن با اره نونه توسط ماشین آزمایش کشش کشیده می شود. گاهی اوقات دو انتهای نمونه مهار شده و با چکش به مرکز آن ضربه وارد می شود و گاهی یک طرف نمونه مهار شده و طرف دیگر تحت ضربه قرار می گیرد

در این آزمایش نحوه شکستن نمونه اهمیتی ندارد زیرا هدف اصلی شکستن نمونه از محل جوش به منظور بررسی حضور یا عدم حضور عیوب در سطح مقطع جوش است.

ج) آزمایش شکست در جوش های نبشی: پس از آماده سازی نمونه با اعمال ضربه شکست اتفاق می افتد و سطح شکست به منظور اطمینان از ذوب کامل ریشه اتصال،عدم وجود ذوب ناقص فلز پایه و عدم وجود حفرات گازی با سایز بزرگتر از32/3 اینچ بررسی می شود.

5-آزمایش خستگی:

توسط این آزمایش استحکام خستگی یک فلز تعیین میگردد و نمونه تحت بارگذاری متناوب قرار می گیرد و آزمایش تحت تنش های مختلف انجام می شود تا نهایتا حداکثر تنشی که در مقادیر کمتر ازآن فلز عمر خستگی نامحدود دارد مشخص گردد. در این روش آماده سازی سطح نمونه به دلیل جوانه زنی ترک خستگی از سطح نمونه، بسیار مهم است.

نحوه بارگذاری در این آزمایش ممکن است به صورت خمش مسطح ، خمش دورانی، پیچشی، کشش محوری، فشار محوری یا ترکیبی از این نیروها باشد.

6- آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی:

سه روش متداول برای تعیین ترکیب فلز پایه یا فلز جوش عبارتند از:

الف)طیف سنجی ب) احتراق ج)آنالیز شیمیایی تر

آزمایش خوردگی را نیز می توان در گروه آزمایش های شیمیایی تقسیم بندی نمود.

7-آزمایش متالوگرافی:

این آزمایش شامل نمونه برداری از یک فلز و پولیش کردن آن تا درجات بالا می باشد سپس با چشم غیر مسلح یا بزرگنمایی آن را مورد بررسی قرار می دهند.این آزمایش به دو گروه ماکرو ومیکرو تقسیم بندی می شوند.این دو گروه از دیدگاه مقدار بزرگنمایی دارند.آزمایشات ماکرو اغلب با بزرگنمایی های 10 برابر یا کمتر سروکار دارد در حالی که آزمایشات میکرو بزرگنمایی 100 یا بیشتر دارد.

خصوصیات متفاوتی از فلز در آزمایش ماکرو قابل دستیابی است. در یک نمونه ماکرو تهیه شده از مقطع جوش می توان خصوصیاتی از قبیل عمق ذوب، عمق نفوذ، گلویی موثر، سلامت جوش، شکل هندسی جوش و تعداد پاس ها را مورد ارزیابی قرار داد .

نمونه های میکرو نیز جهت تعیین خصوصیات مختلف فلز از جمله ریز ساختارهای اصلی، درصد ناخالصی ها، درصد عیوب میکروسکوپی و طبیعت ترک مورد استفاده قرار می گیرند

اساس روشهاي آزمون الكتريکي ( بازرسي جريان گردآبي ) بر اين است كه وقتي يك سيم پيچ حامل جريان متناوب، نزديك ماده‌اي تقريباً رسانا قرار داده شود، جريانهاي گردابي يا ثانويه در آن ماده القا خواهد شد. جريانهاي القايي، ميداني مغناطيسي ايجاد خواهند كرد كه در جهت مخالف ميدان مغناطيسي اوليه اطراف سيم پيچ است. تأثير متقابل بين ميدانها موجب ايجاد يك نيروي ضد محركه الكتريكي در سيم پيچ شده و در نتيجه سبب تغيير مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و تركيب شيميايي يكنواخت باشد، مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر نزديك سطح قطعه در كليه نقاط سطح قطعه يكسان خواهد بود، به غير از تغيير اندكي كه نزديك لبه‌هاي نمونه مشاهده مي‌شود.

اساس روشهاي آزمون الكتريکي ( بازرسي جريان گردآبي ) بر اين است كه وقتي يك سيم پيچ حامل جريان متناوب، نزديك ماده‌اي تقريباً رسانا قرار داده شود، جريانهاي گردابي يا ثانويه در آن ماده القا خواهد شد. جريانهاي القايي، ميداني مغناطيسي ايجاد خواهند كرد كه در جهت مخالف ميدان مغناطيسي اوليه اطراف سيم پيچ است. تأثير متقابل بين ميدانها موجب ايجاد يك نيروي ضد محركه الكتريكي در سيم پيچ شده و در نتيجه سبب تغيير مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و تركيب شيميايي يكنواخت باشد، مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر نزديك سطح قطعه در كليه نقاط سطح قطعه يكسان خواهد بود، به غير از تغيير اندكي كه نزديك لبه‌هاي نمونه مشاهده مي‌شود. اگر ماده ناپيوستگي داشته باشد، توزيع و مقدار جريانهاي گردابي مجاور آن تغيير مي‌كند و در نتيجه كاهشي در ميدان مغناطيسي در رابطه با جريانهاي گردابي به وجود مي‌آيد، بنابراين مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر تغيير خواهد كرد. مقاومت ظاهري سيم پيچ را مي‎توان با اندازه‎گيري ولتاژ درون آن تعيين نمود و از روي تحليل اين آثار مي‌توان در مورد كيفيت و شرايط قطعه كار نتيجه‌گيري كرد. اين روشها بسيار متنوع هستند و با وسيله و روش آزمون مناسب، مي‌‌توان آنها را براي آشكارسازي عيوب سطحي و زير سطحي قطعات و تعيين ضخامت پوشش فلزات به كار برد و اطلاعاتي در زمينه مشخصات ساختاري مانند اندازه دانه بندي و شرايط عمليات حرارتي به دست آورد. همچنين مي‌توان خواص فيزيكي مانند رسانايي الكتريكي، تراوايي مغناطيسي و سختي فيزيكي را تعيين كرد. اصول مورد استفاده در اين روش در شکل (5-1) نشان داده شده است .

شکل (5-1) تشکليل جريان گردابي در برابر ميدان مغناطيسي [4]

يکي از متغيرهاي اصلي اين روش رسانندگي الکتريکي ماده است. رسانندگي عکس مقاومت ويژه مي‎باشد و هر ماده مقدار رسانندگي منحصر به خود را دارد. رسانندگي فلز يا آلياژ تحت تاثير بسياري از عاملهاست و مي‎تواند بر اثر تغييرات کاملاً جزئي در ترکيب شيميايي و يا انجام عمليات حرارتي دچار تغيير گردد. همچنين بزرگي ميدان مغناطيسي در پيرامون پيچه اوليه، ويژگيهاي الکتريکي و مغناطيسي ماده و وجود ناپيوستگيها از جمله عواملي هستند که بر جريانهاي گردابي تاثير گذارند .

در اين روش از پيچه‎هاي جستجوگر گوناگوني استفاده مي‎شود که دو نوع متداول آن عبارت است از پيچه نوع تخت که براي بازرسي سطوح تخت مناسب است و پيچه نوع سيملوله‎اي که براي قطعات استوانه‎اي توپر و توخالي به کار مي‎رود. در شکل(5-2) تصوير شماتيکي از اين پيچه‎ها مشاهده مي‎شود .

شکل (5-2) الف: القاي ميدان مغناطيسي دايره‎اي در سطوح تخت؛

ب: القاي ميدان مغناطيسي دايره‎اي در قطعات استوانه‎اي [5]

با برقرار شدن جريان در پيچه، دستگاه علائمي را نشان مي‎دهد که حتي در نبود قطعه نيز مشاهده مي‎شود. با نزديک شدن پيچه به قطعه اين علائم تغيير کرده و تا موقع رسيدن به قطعه افزايش مي‎يابد. اين تغييرات که در فاصله بين پيچه و قطعه ايجاد مي‎شود را خيز مي‎نامند. اثر خيز بر روي نتايج از اين جهت اهميت دارد که با تغييرات جزئي فاصله، بسياري از نشانه‎هاي ناشي از شرايط مورد نظر را مي‎تواند بپوشاند. جريانهاي گردابي در لبه‎هاي جسم دچار واپيچش مي‎شود و اين پديده اثر لبه نام دارد. معمولاً اثر لبه خيلي زياد است و به طور کلي توصيه مي‎شود که بازرسي به فاصله 3 ميليمتري لبه جسم محدود شود .

جريانهاي گردابي در سطح قطعه به صورت يکنواخت پخش نمي‎شوند و در سطح جسم و در زير پيچه چگال‎ترند و با دور شدن از سطح به طور نمايي از شدتشان کاسته مي‎شود، به طوري که اين جريانها در فاصله‎اي از زير سطح قطعات بزرگ ناچيز هستند. اين کاهش شدت را اثر پوسته مي‎نامند .

عمق نفوذ استاندارد در اين روش برحسب بسامد و براي هر ماده مشخص مي‎شود. زماني که ضخامت قطعه از حدود سه برابر عمق نفوذ استاندارد کمتر باشد، جريانهاي گردابي با فاصله گرفتن از سطح دچار واپيچش مي‎شوند و اين واپيچش با ضخامت ماده تغيير مي کند .

به دليل اين که تغيير ضخامت اجسام با مقطع نازک سبب تغيير در مقاومت ظاهري پيچه بازرسي خواهد شد، از اين ويژگي براي تعيين ضخامت اجسام نازک استفاده مي‎شود و هر چقدر جسم نازک‎تر باشد تعيين ضخامت آن از دقت بالاتري برخوردار خواهد بود .

در اين روش براي بررسي عيوب سطحي از بسامدهاي بالا و براي آشکار سازي عيوب زير سطحي و عمقي از بسامد هاي پايين استفاده مي‎شود. با کاهش بسامد حساسيت اين روش کاهش مي‎يابد و بسامدهاي به کار رفته در بازرسي مواد غير مغناطيسي به مراتب بالاتر از مواد فرومغناطيس است و به دليل اينکه مواد فرومغناطيسي عمق نفوذ کمي دارند به بسامدهاي پايين‎تري براي بازرسي نياز دارند. بازرسي مواد غير مغناطيسي در بسامدهايي با گستره MHZ 5 - kHz 1 انجام شده و براي مواد مغناطيسي غالباً از بسامدهاي پايين‎تر از MHz 1 استفاده مي‎شود. به طور کلي بسامد مورد استفاده در هر آزمون بايد به گونه‎اي باشد که امکان دستيابي به حساست بهينه را در عمق دلخواه به وجود آورد .

در بسياري از بازرسيها از پيچه‎هايي که درون محفظه‎اي جاسازي شده‎اند به عنوان پروب بازرسي استفاده مي‎شود. اين پروب‎ها برعکس پروبهاي فراصوتي به سيال واسط بين خود و قطعه نياز ندارند، زيرا به وسيله ميدان مغناطيسي به قطعه جفت مي‎شوند و در نتيجه پيش از بازرسي به آماده سازي چنداني نياز ندارند .

پروبها در انواع گوناگوني طراحي شده‎اند ولي مي‎توان آنها را دو گروه پروبهاي سطح و پروبهاي سوراخ تقسيم نمود. پروبهاي سطح بايد بر سطح قطعه عمود باشند و به اين منظور مي‎توان از يک راهنما استفاده کرد. در اين نوع از پروبهاي تک پيچه‎اي براي آشکار سازي نقصهاي سطحي مانند ترکهاي ريز و از پروبهاي دو پيچه‎اي براي اندازه گيري ضخامت روکشهاي سطحي يا اندازه گيري رسانندگي استفاده مي‎شود .

به منظور درجه بندي تجهيزات بازرسي از قطعات مرجعي که داراي نقصهايي با شکل و اندازه مشخص هستند استفاده مي‎شود. اين قطعات از نظر نوع ماده و کيفيت با قطعه مورد بازرسي يکسان هستند به طوري که رسانندگي يکساني دارند .

آزمون جريان گردابي داراي دقت بالایي است و در کنترل کيفي بسياري از فرآيندهاي توليد به کار مي‎رود. اين روش را مي‎توان به صورت کاملاً خودکار انجام داد و علاوه بر شناسایي عيوب مي‎توان از آن براي اندازه‎گيري ضخامت روکشهاي رسانا يا نارسانا و همچنين تشخيص و رده‎بندي مواد استفاده نمود .