ما هو الكلال؟
اختبار التعب هو اختبار يتم فيه تطبيق ضغوط متكررة أقل من القوة الثابتة على العينة بينما يتم تحديد عدد دورات الفشل. يتم عرض النتائج على شكل منحنى دورة الإجهاد (SN).
الغرض من الكلال
والغرض من ذلك هو التنبؤ بعمر الأجزاء التي تعمل تحت الحمل المتكرر وتحديد حد قوة الكلال للتصميم.
على أي منتجات يُطبَّق الكلال؟
- مهاوي والمحاور ومكونات نظام الدفع
- الينابيع والسحابات
- المفاصل الهيكلية الملحومة
- مكونات الطيران والسيارات
- أوعية الضغط والأنابيب
في أي قطاعات يُستخدم الكلال؟
المواصفات المتعلقة بـ الكلال
- ISO 1099
- ISO 1143
- أستم E466
- أستم E606
- ISO 12107
شروط الكلال
- نوع التحميل
- التوتر المحوري - الضغط أو الانحناء الدوار أو الالتواء
- نسبة الإجهاد
- R = σmin/σmax؛ المحددة في المواصفات
- تكرار
- تم اختياره بحيث يمنع التسخين؛ عادة 5-100 هرتز
- الإنهاء
- الكسر، أو الوصول إلى العدد المحدد من الدورات (على سبيل المثال 10⁷)
جهاز الكلال
- آلة التعب الهيدروليكية أو الرنينية
- آلة التعب الدوارة والانحناء
- عداد الدورة والإغلاق التلقائي
- مراقبة درجة الحرارة
متطلبات العينة لـ الكلال
- يجب تشكيل سطح العينة بالخشونة المحددة في المعيار
- يجب أن يكون السطح خاليًا من العيوب إذا لم يكن المقصود حدوث أي قطع أو انقطاع
- العينات عند مستويات الإجهاد المتعددة مطلوبة لمنحنى SN
- يوصى بثلاث عينات على الأقل لكل مستوى
مدة الكلال
هذا اختبار طويل الأمد. يمكن أن يستغرق اختبار الدورة 10⁷ من عدة أيام إلى عدة أسابيع، حسب التردد.
إجراء الكلال
- 1يتم تشكيل العينات وقياس أبعادها.
- 2يتم تحديد مستويات الإجهاد ونسبة الإجهاد.
- 3يتم تركيب العينة بشكل محوري في الجهاز.
- 4يبدأ التحميل المتكرر بالتردد المحدد.
- 5يستمر التحميل في الكسر أو دورة الإنهاء.
- 6يتم تسجيل عدد الدورات لكل مستوى ويتم رسم منحنى SN.
معايير قبول الكلال
يتم تحديد معيار القبول في المواصفات كحد أدنى لعدد الدورات عند مستوى إجهاد محدد، أو الحد الأدنى من قوة الكلال.
تقييم النتائج
يتم تقييم منحنى S-N والتشتت معًا. يمكن أن يؤدي الكسر في القبضة أو عند انقطاعها إلى إبطال النتيجة؛ يتم فحص سطح الكسر لتحديد نقطة البداية.
تقرير الكلال
- المعيار المطبق ونوع التحميل
- مستويات التوتر ونسبة التوتر
- التردد والظروف المحيطة
- عدد الدورات لكل عينة
- منحنى SN وتقييم سطح 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
- مواصفات مكونات الطيران والسيارات
- معايير تصميم أوعية الضغط
اختبارات المعادن والمعادن الفلزية — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار الكلال؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات المعادن والمعادن التعدينية الحمل الذي يمكن أن يتحمله معدن أو وصلة لحام، وطريقة انهياره وبنيته الداخلية. غالبًا ما يتعلق ناتج هذه العائلة ليس بالمنتج نفسه بل بهوية المادة: هل الفولاذ فعلًا من الدرجة المعلنة، وهل يعطي درز اللحام المتانة التي يفترضها التصميم، وهل يحتوي المسبوك على عيب داخلي غير مقبول؟
تنبع الأهمية العملية لهذا المجال من أن الجزء المعدني نادرًا ما يفشل تدريجيًا. الجزء البلاستيكي يتشوه ويشيخ ويتشقق وعادة ما يعطي إنذارًا. أما درز اللحام أو عنصر التثبيت فغالبًا ما ينكسر دون إنذار - خاصة عند وجود الكلل والكسر الهش. لهذا السبب، في مجالات مثل معدات الضغط ومعدات الرفع والفولاذ الإنشائي وخطوط الأنابيب، يكون اختبار المواد متطلبًا تنظيميًا وليس تصميميًا.
تجمع هذه العائلة بين ثلاث مجموعات من الطرق، وتجيب كل منها عن سؤال مختلف. تقيس الاختبارات الميكانيكية سلوك المادة تحت الحمل كميًا. يبحث الفحص غير الإتلافي عن العيوب دون إتلاف الجزء. أما التحليل المعدني والكيميائي فيفسران سبب سلوك المادة على هذا النحو - عبر بنية الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وتركيب السبيكة.
لا يأتي معيار قبول هذه الاختبارات تقريبًا أبدًا من معيار الاختبار نفسه، وهذا هو مفتاح فهم هذا المجال. يوضح معيار الاختبار كيفية إجراء القياس؛ أما القيم المقبولة فتأتي من معيار المنتج أو درجة المادة أو كود التصنيع. يوضح ISO 6892-1 كيفية إجراء اختبار الشد؛ ويحدد EN 10025 قيمة إجهاد الخضوع التي يجب أن يقدمها ذلك الفولاذ. عند قراءة تقرير، من الضروري معرفة معيار المنتج الذي قُيِّم على أساسه.
أخذ العينات جزء لا ينفصل عن النتيجة في هذا المجال. قد تعطي عينتان مأخوذتان من نفس الصبة قيمًا مختلفة حسب اتجاه وموقع الأخذ؛ وفي المنتجات المدرفلة، تنتج العينات الموازية والعمودية لاتجاه الدرفلة نتائج مختلفة. لذلك تنظم معايير المنتج أيضًا موقع واتجاه أخذ العينات، ويجب أن يوثق التقرير ذلك.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الميكانيكية
الشد والضغط والانحناء وصدمة الشق (شاربي) والصلادة (برينل، فيكرز، روكويل) والكلل والزحف وصلابة الكسر. تعطي سلوك المادة تحت الحمل بشكل رقمي.
الفحص غير الإتلافي
التصوير الشعاعي والفحص بالموجات فوق الصوتية والفحص بالسوائل النافذة والفحص بالجسيمات المغناطيسية والفحص البصري. يبحث عن عيوب سطحية وداخلية دون إتلاف الجزء وهو خطوة لا غنى عنها في التصنيع الملحوم.
التحليل المعدني
تحضير العينة والحفر الكيميائي والفحص المجهري. يتم تقييم حجم الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وعمق التصليب بالكربنة ومنطقة التأثر الحراري باللحام.
التحليل الكيميائي
يتم التحقق من تركيب السبيكة بمطيافية الانبعاث الضوئي والكيمياء الرطبة؛ ويمر تأكيد درجة المادة عبر هذه الخطوة.
سلوك التآكل
اختبارات الرذاذ الملحي والتآكل الحفري والشقي والتآكل بين الحبيبي. في الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن تشير إلى جودة المعالجة الحرارية.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- شهادة المادة (مثل EN 10204 3.1) ليست تقرير اختبار؛ بل هي إقرار من الصانع. في التطبيقات الحرجة يجرى تحقق مستقل، ويجب عدم الخلط بين الاثنين.
- تقيس اختبارات الشد وفق ASTM وISO نفس المقادير لكن بهندسات عينات مختلفة؛ ولا تُعتبر النتائج متكافئة مباشرة، ويُطبَّق ما تطلبه المواصفة.
- جداول التحويل بين الصلادة والمتانة تقريبية. حساب إجهاد الخضوع من الصلادة ليس دليلًا كافيًا لقبول المادة.
- في الفحص غير الإتلافي، عبارة "لم يُعثر على عيب" لا تعني عدم وجود عيب؛ فقد توجد عيوب دون حد الكشف الخاص بالطريقة. يجب أن يذكر التقرير الطريقة المطبقة ومستوى الحساسية.
- اجتياز درز اللحام لا يثبت تأهل اللحّام أو الإجراء؛ فهما عمليتان منفصلتان.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من شهادة المادة وقبول المواد الواردة
- اعتماد التصنيع الملحوم؛ تأهيل اللحّام والإجراء
- مراقبة تصنيع معدات الضغط والعناصر الإنشائية
- تحليل الأعطال وتحديد السبب الجذري للأضرار الميدانية
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول الكلال
كم من الوقت يستغرق اختبار التعب؟
يعتمد ذلك على العدد المستهدف للدورات والتكرار. يمكن أن تستغرق اختبارات الدورة العالية (10⁷) أسابيع؛ ولذلك يتم توضيح الجدولة في مرحلة الاقتباس.