ما هو اختبار الشد؟
اختبار الشد هو الاختبار الميكانيكي الأساسي الذي يتم فيه سحب العينة بشكل أحادي المحور بمعدل متحكم فيه بينما يتم قياس سلوك القوة والاستطالة. يتم حساب قوة الخضوع وقوة الشد ومعامل المرونة والاستطالة عند الكسر من المنحنى الناتج.
الغرض من اختبار الشد
والغرض من ذلك هو التحديد العددي لقوة المادة وقدرتها على التشوه تحت الحمل، وتوفير مدخلات لقبول المواد والتحقق من العملية وحسابات التصميم.
على أي منتجات يُطبَّق اختبار الشد؟
- المنتجات المعدنية شبه المصنعة مثل الصفائح والمقاطع والقضبان والأنابيب
- المفاصل الملحومة
- العينات البلاستيكية والمركبة
- سلك وحبل
- المواد اللاصقة والسحابات
في أي قطاعات يُستخدم اختبار الشد؟
المواصفات المتعلقة بـ اختبار الشد
- ISO 6892-1
- ISO 527-1
- ISO 527-2
- أستم E8
- أستم D638
شروط اختبار الشد
- سرعة الاختبار
- يتم التحكم في معدل الإجهاد أو الإجهاد وفقًا للمعيار؛ تم تعريف الطرق A/B في المواصفة القياسية ISO 6892-1
- بيئة
- درجة حرارة الغرفة (23 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية)، أو درجة حرارة عالية/منخفضة وفقًا للمواصفات
- طول المقياس
- طول المقياس النسبي أو غير المتناسب وفقًا لهندسة العينة
- البلاستيك
- التكييف عند درجة حرارة 23 درجة مئوية / رطوبة نسبية 50% طبقاً للمواصفة ISO 527
جهاز اختبار الشد
- آلة اختبار التوتر والضغط العالمية
- محول القوة (خلية الحمل المعايرة)
- مقياس الامتداد أو مقياس الامتداد الفيديو
- السيطرة وتركيبات تركيب العينات
- غرفة درجة الحرارة، إذا لزم الأمر
متطلبات العينة لـ اختبار الشد
- بالنسبة للمعادن، عينة ذات مقطع دائري أو مستطيل مطابقة للمعيار
- بالنسبة للبلاستيك، شريط الشد ISO 527-2 Type 1A/1B
- عموما ثلاث عينات على الأقل لكل مجموعة
- يجب أن يكون سطح العينة خاليًا من الشقوق وأضرار الآلات
مدة اختبار الشد
يستغرق اختبار عينة واحدة عمومًا بضع دقائق. إلى جانب تحضير العينات وتكييفها وإعداد التقارير عنها، فإن الوقت النموذجي للمجموعة هو نصف يوم عمل إلى يوم عمل واحد.
إجراء اختبار الشد
- 1يتم إعداد العينات وفقًا للهندسة المحددة في المعيار ويتم تسجيل أبعادها.
- 2إذا لزم الأمر، يتم تكييف العينات في درجة الحرارة والرطوبة المحددة.
- 3يتم تركيب العينة بشكل محوري في المقابض ويتم تركيب مقياس التمدد.
- 4يتم تطبيق التوتر بمعدل محدد؛ يتم تسجيل القوة والاستطالة بشكل مستمر.
- 5يستمر التحميل في الكسر. يتم تسجيل موقع الكسر ونوعه.
- 6يتم حساب قيم قوة الخضوع وقوة الشد والاستطالة.
معايير قبول اختبار الشد
يتم تحديد معيار القبول في معيار المادة أو المنتج؛ يتم تعريفه عادةً على أنه الحد الأدنى من مقاومة الخضوع والحد الأدنى من قوة الشد والحد الأدنى من الاستطالة عند الكسر. المعيار يكمن في المواصفات وليس في الاختبار نفسه.
تقييم النتائج
يتم تقييم النتائج لكل عينة وكمتوسط محدد. العينات التي تتعرض للكسر خارج طول المقياس أو داخل المقابض قد تعتبر غير صالحة، وفي هذه الحالة يتم تكرار الاختبار.
تقرير اختبار الشد
- المعيار التطبيقي والمراجعة
- هندسة العينة والأبعاد
- سرعة الاختبار والظروف المحيطة
- قيم قوة الخضوع وقوة الشد والاستطالة
- منحنى القوة – الاستطالة ونوع الكسر
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- معايير المنتج المادي
- متطلبات تأهيل إجراءات اللحام
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار اختبار الشد؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تقيس الاختبارات الميكانيكية كيفية تصرف مادة أو قطعة تحت القوة. وتمتد العائلة من الحمل الساكن (الشد والانضغاط والانحناء) إلى السلوك المرتبط بالزمن (الإجهاد والزحف)، ومن الصلادة والتآكل إلى متانة الكسر.
القاسم المشترك بين هذه الاختبارات هو أن النتيجة تُبلَّغ كخاصية للمادة. فمقاومة الخضوع أو الصلادة ليست قرار مطابقة؛ بل بيانات رقمية سيقارن بها التصميم ومعيار المنتج. لذا تكون تقارير الاختبار الميكانيكي عادة مدخلًا لقرار هندسي لا لاعتماد منتج — اختيار المادة، معامل الأمان، تقدير العمر.
التمييز بين السلوك الساكن والديناميكي هو مفتاح فهم هذا الميدان. فقد تبدو قطعة غير مجهدة تمامًا تحت حمل ساكن لكنها تنكسر تحت حمل متكرر؛ ويحدث كسر الإجهاد عند إجهادات أقل بكثير من مقاومة الخضوع ودون سابق إنذار. لذا لا يكفي اختبار الشد وحده كدليل للقطع الدوارة أو المهتزة أو الخاضعة لحمل دوري.
تحدد ظروف الاختبار النتيجة، وهذا أمر حاسم لوضوح التقرير: هندسة العينة وسرعة التحميل ودرجة الحرارة والتكييف وترتيب القبض. وتعطي المادة نفسها قيمًا مختلفة في ظروف مختلفة. وفي اللدائن يكون تأثير السرعة واضحًا جدًا، وفي المعادن تأثير درجة الحرارة؛ أما في المركبات فيغيّر اتجاه العينة النتيجة تمامًا.
الصلادة هي القياس الأكثر إساءة استخدام في هذا الميدان. ونظرًا لكونها سريعة وشبه غير متلفة ورخيصة، تُستخدم غالبًا بدلًا من المقاومة. وتوجد جداول تحويل من الصلادة إلى المقاومة لكنها تقريبية وتعتمد على فئة المادة؛ واستخدامها كدليل وحيد في قبول المواد خطأ.
يتطلب جانب ميكانيكا الكسر كفاءة خاصة. وتتيح قياسات متانة الكسر ومعدل نمو تشقق الإجهاد حساب المدة التي ستصمد فيها بنية متشققة؛ وهي أساس تصميم تحمل الضرر في مجالات مثل معدات الضغط وهياكل الطائرات وخطوط الأنابيب.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الساكنة
الشد والانضغاط والانحناء والقص والالتواء. وتُستخرج مقاومة الخضوع ومقاومة الشد والاستطالة ومعامل المرونة.
اختبارات الصدم
صدم شاربي وإيزود المُشقوق؛ ويُحدَّد سلوك انتقال المادة من الهش إلى المطاوع بحسب درجة الحرارة.
صلابة
برينل وفيكرز وروكويل وشور والصلادة الدقيقة. وهي مفيدة لعمق المعالجة السطحية والاختلافات المحلية في المقاومة.
الإجهاد (كلال)
إجهاد محوري مضبوط بالقوة والانفعال، إجهاد الانحناء؛ منحنيات S-N وحد التحمل.
الزحف واسترخاء الإجهاد
السلوك تحت الحمل طويل الأمد عند درجة حرارة عالية؛ وهو حاسم في مواد الغلايات والتوربينات ومعدات الضغط.
ميكانيكا الكسر
متانة الكسر بالانفعال المستوي والتكامل J وCTOD ومعدل نمو تشقق الإجهاد.
التآكل والاحتكاك
تآكل تابر والأسطوانة الدوارة، وقياسات معامل الاحتكاك.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- حساب المقاومة من الصلادة تقريبي؛ ولا يمكن استخدامه كدليل وحيد في قبول المواد.
- لا تُثبت المقاومة الساكنة الكافية مقاومة الإجهاد؛ وتتطلب القطعة الخاضعة لحمل دوري اختبارًا منفصلًا.
- إذا لم يُذكر معدل الاختبار ودرجة الحرارة، فلا يمكن مقارنة النتيجة — خصوصًا في البوليمرات والمواد المركبة.
- قد لا تعطي عينة الاختبار والجزء الفعلي القيمة نفسها؛ فاتجاه القولبة وخطوط اللحام والاختلافات في المعالجة السطحية كلها لها تأثير.
- قيمة المقاومة المذكورة لمادة مركبة دون تحديد اتجاه العينة لا معنى لها.
- تقيس نظيرتا ASTM وISO الكمية نفسها لكنهما تستخدمان هندسة عينة مختلفة؛ ولا تُعامل النتائج على أنها متكافئة تمامًا.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم واختيار المواد
- فحص المواد الواردة واعتماد المورد
- تلبية المتطلبات الميكانيكية لمعيار المنتج
- تحليل الأعطال والتنبؤ بالعمر وحساب تحمل الضرر
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول اختبار الشد
هل يتم إجراء اختبارات الشد المعدنية والبلاستيكية بنفس المعيار؟
رقم ISO 6892-1 أو ASTM E8 يتم تطبيقه على المعادن، وISO 527 أو ASTM D638 على البلاستيك. تختلف هندسة العينة وسرعة الاختبار وظروف التكييف.
كم عدد العينات المطلوبة؟
مطلوب بشكل عام ثلاث عينات على الأقل لكل مجموعة. يعتمد العدد الدقيق على المعيار المطبق وطريقة التقييم الإحصائي في المواصفات الخاصة بك.