اثر دما بر تست ضربه
بسمه تعالی
اثر دما بر تست ضربه
شکست ترد و آزمون ضربه
معنای منحنی دمای گذار
کاربرد اصلی آزمون شارپی در مهندسی با استفاده از منحنی های دما گذار برای انتخاب موادی است که در مقابل شکست ترد مقاوم اند. فلسفه طراحی عبارت است از انتخاب ماده ای که در شرایط سخت کار چقرمگی شیار کافی داشته باشد، به نحوی که قابلیت تحمل بار یک قطعه ساختاری را بتوان با روش های استاندارد مقاومت مصالح و بدون در نظر گرفتن خواص شکست ماده یا آثار تمرکز تنش در ترک ها یا موها محاسبه کرد.
رفتار دما گذار طیف وسیعی از مواد براساس شکل ذیل به سه دسته تقسیم می شود. چقرمگی شیار fcc با استحکام کم و متوسط و بیشتر فلزات hcp به اندازه ای زیاد است که مشکل شکست ترد برای آنها وجود ندارد، مگر وقتی که این مواد در محیط شیمیایی واکنش پذیری ویژه ای قرار داشته باشند چقرمگی شیار مواد پر استحکام 150)) به قدری کم است که شکت ترد می تواند در تنش های نامی در ناحیه کشسان در کلیه دماها و آهنگ های کرنش هنگامی که ترک های مویی وجود دارند، رخ می دهد. فولاد پر استحکام، آلیاژهای تیتانیم و آلومینیم در این دسته قرار دارند. شکست در دماهای کم از طریق رخ برگی ترد انجام می شود، در صورتی که در دماهای بیشتر شکست از طریق گسیختگی با انرژی کم رخ می دهد. تحت این شرایط است که تحلیل مکانیک شکست مفید و مناسب است چقرمگی فلزات bcc با استحکام کم و کتوسط و Be،Zn و مواد سرامیک به شدت به دما بستگی دارد در دمای کم شکست به صورت رخ برگی انجام می شود، در صورتی که دمای زیاد شکست به صورت گسیختگی نرم رخ می دهد. بنا براین با افزایش دما، گذار از رفتار ترد به چقرمه در شیار رخ می دهد. این گذار در فلزات در 0.1 تا 0.2 دمای مطلق ذوب Tm انجام می شود، در صورتی که در سرامیک ها گذار در دمایی حدود 0.5 تا 0.7 Tm رخ می دهد. فلسفه طراحی با استفاده از منحنی های دما گذار، بر تعیین دمایی متمرکز که در بیش از آن شکست کشسان رخ نخواهد داد. واضح است که هر چه این دمای گذار کمتر باشد چقرمگی شکست ماده بیشتر خواهد بود. شکل خاص منحنی Cv بر حسب دما (شکل زیر) نشان می دهد که هیچ معیار واحدی وجود ندارد که دمای گذار را تعریف نکند. تعریف های مختلف دمای گذار حاصل از منحنی انرژی بر حسب دما یا منحنی شکل ظاهری شکست بر حسب دما در شکل زیر نشان داده شده است. محتاطانه ترین معیار دمای گذار انتخاب T1 است. منطبق در مقادیر بالاتر انرژی شکست و دمایی که در بیش از آن شکست 100 درصد رشته ای (صفر درصد رخ برگی) است. این معیار دمای گذار، مومسان گذار شکست ( (FTPنامیده می شود . این دمای گذار دمایی است که در آن شکست از شکل کاملاً نرم که عمدتاً ترد تغییر می کند احتمال شکست ترد در بالای این دما قابل چشم پوشی است. این معیار را باید بسیار محتاطانه به کار برد و در بسیاری موارد قابل استفاده نیست. معیاری اختیاری ولی کمتر محتاطانه عبارت است از مبتنی کردن دمای گذار بر 50 درصدی رخ برگی – 50 درصدی برشی T2 . این دما، دمای گذار شکل ظاهری شکست (FATT) نامیده می شود. روابط بین آزمون ها ضربه شارپی و شکستهای حین کار نشان می دهد که وقوع شکست رخ برگی به مقدار کمتر از 70% در میله شارپی، معرف این نکته است که اگر تنش در دمایی از نصف تنش تسلیم تجاوز نکند، در میله شاپی، معرف این نکته است که اگر تنش در دمایی از نصف تنش تسلیم تجاوز نکند، ب احتمال زیاد شکست در آن دما رخ نخواهد داد. به طور تقریبی، با تعریف دمای گذار بر حسب میانگین مقادیر بالایی و پایینی، T3 نتایج مشابهی به دست می آید.
گروه کمیجان سراب