آزمایش کشش فولاد

مقدمه :

از جمله خواص مهم در انتخاب مصالح ، مقاومت کششی و ضریب الاستیسیته آن است که بیشترین کاربرد را در محاسبات مهندسی دارد . بطوریکه در گذشته مهندسین کلا مبنای محاسبات خود را مقاومت کششی قرار می دادند زیرا برای مصالحی که آنان بکار می بردند نسبت تنش تسلیم به تنش نهایی مقدار ثابتی بود اما امروزه مصالحی بکار می رود که تنش تسلیم آنها خیلی کوچکتر از تنش نهاییشان می باشد . جهت تعیین ضریب ارتجاعی مصالح بجز در مصالحی که مقاومت کششی آنها نزدیک به صفر است از آزمایش کشش استفاده می شود .

هدف آزمایش :

تعیین مقاومت مجاز و نهایی و حد تسلیم فلزات ( فولاد )و ترسیم نمودار رفتار آنها و تعیین ضریب ارتجاعیشان

وسایل آزمایش :

نمونه آزمایش (میلگرد آجدار از نوع AII به قطر mm14) ، اره ، سوهان ، دستگاه ، کرنش سنج مکانیکی ، ترازو

شرح آزمایش :

برای انجام آزمایش کشش ابتدا نمونه آزمایشی را به اندازه مورد نظر بریده و پس از اندازه گیری طول آن با خطکش ، توسط ترازوی آزمایشگاهی وزن آنرا و بوسیله کولیس، ابعاد مقطع قطعه را اندازه می گیریم . بهتر است قطعه لاغر باشد یعنی طول آن بیش از 5 برابر قطر آن باشد . حال قطعه را در داخل فکین دستگاه قرار داده ، تنظیم می نمائیم. حدود بارگذاری مورد نیازراحدس می زنیم( می توان آنرا از فرمولهای Fy =0.6 Fu و σ=P/A بدست آورد . این مقدار برای آرماتور14 φ بین6000 تا 8000کیلو گرم است ) و دستگاه را روی عدد بدست آمده تنظیم می کنیم تا آسیبی به دستگاه نرسد .

کرنش سنج ( گیج ) را روی دستگاه در جایی که جابجایی فکین را بطور کامل به آن منتقل شود ، نصب میکنیم . در صورتی که از کرنش سنج مکانیکی استفاده می کنیم باید کاملا در دسترس باشد تا بتوانیم قبل از شکست نمونه – هنگامی که نمونه در آخر حالت خمیری است – آنرا از جای خود برداریم ، در غیر اینصورت گیج آسیب خواهد دید . در این حالت می توانیم با خط کش افزایش طول را اندازه بگیریم.

گیج را روی صفر تنظیم کرده ، بارگذاری را به آرامی شروع می کنیم . سرعت بارگذاری باید مقدار معینی باشد . اگر سرعت بارگذاری بالا باشد تنش کششی نهایی بیشتر از مقدار واقعی و کرنش کمتر بدست خواهد آمد . در مدت بار گذاری در فواصل معین مقدار نیرو را از روی دستگاه و مقدار کرنش را از روی کرنش سنج قرائت و یادداشت می کنیم .

فولاد نرم که مورد آزمایش ما بود طبق قانون هوک رفتار می کند . در ابتدا تغییر طول قطعه نسبت خطی با افزایش بار دارد . در این قسمت تغییر طولها کوچکند . ضریب زاویه منحنی تنش و کرنش در این قسمت همان مدول الاستیسیته است . اگر در این قسمت بار برداشته شود نمونه به طول اولیه خود باز می گردد . انتهای این قسمت روی منحنی تنش کرنش را حد ارتجاعی می گویند . بعد از این دیگر نمودار تنش و کرنش( و نسبت بین این دو ) خطی نخواهد بود . در این قسمت اگر بار برداشته شود جسم به حال اول خود باز نمی گردد.

در اوایل این قسمت نقطه تسلیم ( حد تسلیم ) وجود دارد در این نقطه افزایش طول بدون افزایش بار( با افزایش ناچیز ) صورت میگیرد . بعد از آن افزایش طول مجدداً شروع میشود . این افزایش نسبت به قسمت الاستیک خیلی شدیدتر است . تا در نقطه ای قطعه شروع به باریک شدن می کند (گیج برداشته شود ) و پس از آن افزایش طول بسیار شدید تر می شود ( قابل توجه است که سطح مقطع نمونه کم شده و تنش افزایش یافته است. ) تا قطعه در نقطه ای بنام حد گسیختگی پاره شود .
پس از آن به محاسبه و رسم نمودار می پردازیم