آشنایی با تست خمش
آشنایی با تست خمش
تست خمش Bending Test یکی از مهمترین تست ها و ارزیابی ها در علم مهندسی مکانیک محسوب میشود. در این نوع آزمون با بررسی خواص مکانیکی یک قطعه، مقاومت آن در برابر نیروی خمش (شکستن) مورد ارزیابی قرار گرفته میشود. اهمیت بررسی مقاومت قطعات آنچنان مهم است که آزمون خمش در اکثر صنایع گوناگون به کارگرفته شده و بدون ارزیابی نتیجه، از قطعه موردنظر استفاده نخواهد شد.
برای ارزیابی مقاومت قطعه، آنرا در برابر یک نیروی خمشی (نیرویی که باعث خم شدن میشود) قرار می‌دهند. سپس میزان مقاومت قطعه در برابر نشکسته شدن از نیروی وارده را می‌سنجند تا کیفیت ماده برای مهندسان طراح مشخص گردد. استانداردهای متنوعی در این آزمون وجود دارند که از جمله مهمترین آنها ASTM E28 و ASTM E858 است.
انواع تست خمش
فرایند تست خمش به وسیله دستگاه کشش یونیورسال (Universal Tensile Test) ص.رت میگیرد که در ادامه درباره آن توضیح خواهیم داد. اما به طور کلی، پروسۀ انجام تست بدین صورت است که قطعه را بر روی پایه هایی ثابت می‌کنند و سپس نیرو به نقطه مشخصی از آن به طور پیوسته و مداوم وارد میشود. وارد آوردن نیرو تا زمانی ادامه می‌یابد که شکست در قطعه رخ دهد. البته این آزمون براساس تعداد نقاطی که نیرو به آنها وارد میشود به دو روش قابل انجام و بررسی است که شامل:
- آزمون خمش سه نقطه‌ای:
در این آزمون از دو تکیه‌گاه به عنوان پایه قطعه بکار گرفته شده و نیرو از طریق سمبه (قطعه‌ای است که سر نوک تیزی دارد) دستگاه یونیورسال به طور پیوسته به قطعه وارد میشود.
سرعت پایین آمدن سمبه دستگاه بین 10 تا 11 میلی متر بر دقیقه است. بدین معنا که در هر یک دقیقه به اندازه 10 تا 11 میلی متر پایینتر می‌آید. پایه ها در دو طرف قطعه قرار گرفته و نیرو دقیقاً در مرکز وارد میشود. قطعه شروع به خم شدن می‌کند و تست تا لحظه‌ای که قطعه شکسته شود ادامه می‌یابد. این نوع روش، رایجترین آزمون خمش است که معمولا برای مواد آهنی و فولادی بکار گرفته میشود.
- آزمون خمش چهار نقطه ای:
این نوع روش برا یررسی مقاومت قطعات حساس‌تر بکار گرفته میشود. تفاوت این آزمون به روش قبلی در این میباشد که نیرو از دو نقطه به قطعه وارد میشود. همانند روش سه نقطه، قطعه بر روی دو پایه قرار میگیرد. به طور کلی با برخورد سمبه دستگاه یونیورسال به قطعه نیروی وارد بر آن افزایش یافته و قطعه به سمت پایین حرکت می کند.
با توجه به جهت نیرو که به سمت پایین است (هم جهت با نیروی گرانش) در سطح بالای قطعه تنش فشاری و در سطح پایینی تنش کنشی ایجاد میشود. با افزایش پیوسته نیرو، قطعه از سطح پایینی دچار شکستگی میشود. این نقطه شکست نشان دهنده بیشترین مقاومت ماده در برابر نیروی خمشی است.
نتایج آزمون خمش
نتایجی که از تست خمش برای بررسی مقاومت خمشی قطعات حاصل میشود، در سه دسته تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از: 1. مدول الاستیسیته خمشی (مقاومت ماده در مقابل کشیده شدن) 2. تنش خمشی 3. کرنش خمشی.
پروسه آزمون خمش تا زمانی ادامه می‌یابد که قطعه موردنظر بشکند در نتیجه جزء آزمون های مخرب مکانیکی محسوب می‌گردد. زیرا قطعه تست شده دیگر قابلیت به کار گیری ندارد و خواص خود را از دست داده است. از جمله قطعات و متریال هایی که توسط این تست مورد بررسی قرار میگیرند شامل:
- آهن آلات
- فولادها
- بتن
- پلاستیک
- شیشه
- سرامیک
- آجر
- چوب
مقاومت نسبت به نیروی خمشی، یک ویژگی فیزیکی است. بررسی چنین خواص فیزیکی به یک مهندس مکانیک، مواد یا عمران کمک می‌کند که بهترین جنس را برای طرح خود انتخاب نماید. انتخاب صحیح جنس، یکی از اصلی‌ترین و مهمترین مراحل در طراحی تمامی قطعات، شاسی ها و ماشین آلات محسوب میشود. درصورتی که این انتخاب به درستی صورت گیرد باعث افزایش عمر یک ماشین شده و استهلاک آن را کاهش خواهد داد. لوله پلی ران سایلنت از جمله بهترین و باکیفیتترین لوله ها در صنعت است که توسط انواع تست ها از جمله آزمون خمشی مورد بررسی قرار میگیرد.
دستگاه یونیورسال
همانطور که اشاره شد دستگاهی که برای انجام تست خمش استفاده میشود، دستگاه یونیورسال است. این دستگاه معمولاً در محیط های دانشگاهی و صنعتی برای محاسبه میزان تنش، کرنش، تست خمش، تست برش و … بکار گرفته میشود. قطعات اصلی دستگاه یونیورسال شامل یک جک و شاسی هستند.
از جمله مهمترین خصوصیات و ویژگی های این دستگاه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- امکان استفاده از نرم افزار به منظور ارائه نتایج
- امکان اتصال انواع پایه ها
- قابلیت کنترل نیروی وارده بر روی قطعه
- قابلیت کنترل نیرو با دقت 0.01% از طریق یک لودسل (Load Cell)
- امکان اتصال انواع قطعات با شکل های متنوع
- استفاده از نیروی پنوماتیکی یا هیدرولیکی برای ایجاد فشاری پایدار
- امکان اتصال نرم افزار به دستگاه تست از طریق WiFi
کاربرد تست خمش
همانطور که گفته شد، تست خمش از جمله مهمترین آزمون ها است که از آن در صنایع مختلف به کار گرفته میشود. از جمله این صنایع عبارت اند از:
اتومبیل سازی:
از این تست برای بررسی مقاوم سازی شاسی خودرو در برابر نیروهای وارده استفاده میشود تا در هنگام رخ دادن حوادث آسیب ناچیزی به سرنشینان خودرو وارد شود.
صنعت ساختمان سازی:
در صنعت ساختمان سازی، تمامی نیروهای وارده به ساختمان در نهایت به سازه آن یا شاسی وارد می‌شوند. در نتیجه شاسی ساختمان، از مهمترین قطعات در ساخت ساختمان محسوب میشود.
خواص تیرها و میلگردها ابتدا در یک آزمون خمش برای دستیابی به میزان تحمل آنها در برابر نیروهای مختلف ارزیابی میشود. این آزمون مورد توجه ویژه‌ای توسط مهندسین ناظر قرار میگیرد. برای خرید لوله 5 لایه میتوانید به کاتالوگ مسترپایپ مراجعه کنید.
صنعت ماشین سازی و قطعه سازی:
قطعات جوشکاری شده از طریق آزمون خمش مورد بررسی قرار میگیرند تا مقاومت آنها در برابر نیروهای خمشی سنجیده شود.
مهندسی پزشکی:
در ساخت ایمپلنت ها، اعضای مصنوعی بدن انسان و … لازم هست که خواص مکانیکی مواد از طریق این تست سنجیده شوند.