בדיקת מתח של אלומיניום

מטרת הניסוי הזה היא:

1. כדי להכיר את התלמידים עם מבחן המעבדה הסטנדרטי לקביעת המאפיינים המתיחה של חומרים מתכתיים בכל צורה (ASTM E8),
2. כדי להשוות את המאפיינים של חומרים מתכתיים הנדסיים נפוצים (פלדה מבנית ואלומיניום), ו
3. כדי להשוות את המאפיינים שנבדקו של מתכות לערכים שפורסמו.

ההנחה היא כי מכונת בדיקה אוניברסלית (UTM) עם בקרת עיוות ויכולות בדיקה ורכישת נתונים משויכות זמינה. בצע צעד אחר צעד את ההליכים כדי לבצע בדיקות מתיחה המסופקים על ידי היצרן של UTM, תוך תשומת לב מיוחדת להנחיות הבטיחות. אל תמשיך אם אינך בטוח לגבי כל צעד; להבהיר כל ספקות עם מדריך המעבדה שלך כפי שאתה יכול לפגוע קשות את עצמך או הסובבים אותך אם אתה לא בצע אמצעי זהירות נאותים. כמו כן, ודא שאתה יודע את כל נהלי עצירת החירום וכי אתה מכיר את התוכנה המפעילה את המחשב.

ההליך שלהלן הוא כללי ונועד לכסות את הצעדים החשובים ביותר; ייתכנו חריגות משמעותיות ממנו בהתאם לציוד הזמין.

1. הכן דגימה:

1. השג דגימת בדיקה גלילית עבור אלומיניום נפוץ כגון 6061T6.
2. מדוד את הקוטר של דגימת הבדיקה ל 0.002 ב הקרוב ביותר במספר מיקומים ליד האמצע באמצעות caliper.
3. החזק את הדגימה בחוזקה וסמן, באמצעות קובץ, באורך של כ- 2 ב'. הערה: סמן את אורך gage בזהירות, כך שהוא חרוט בבירור, אבל לא כל כך עמוק כמו להיות ריכוז מתח שיכול להוביל לשבר.
4. מדוד את אורך הגייג' המסומן בפועל ל- 0.002 נכנס הקרוב ביותר באמצעות קליפר.
5. במידת האפשר, להתקין gage זן אורך כמתואר בסרטון JoVE על "קבועי חומר".
6. אסוף את כל המידע הזמין על נתוני הכיול והרזולוציה של כל המכשירים המשמשים כדי לסייע בהערכת שגיאות ניסוי פוטנציאליות ומגבלות ביטחון. שני נושאים אלה הם המפתח להשגת תוצאות משמעותיות, אך הם מעבר להיקף של מה שנדון כאן.

2. בדוק את הדגימה:

הפעל את מכונת הבדיקה ואתחל את התוכנה. ודא שהגדרת יכולות גרף ורכישת נתונים מתאימות בתוך התוכנה. לכל הפחות, אתה צריך להציג את עקומת מתח מתח ויש תצוגות עבור העומס ואת המתח.

1. בחר הליך בדיקה מתאים בתוך התוכנה התואמת לפרוטוקול הבדיקה ASTM E8. אנא שימו לב כי נעשה שימוש בשיעור המתח והאם נעשה שימוש בשני תעריפים, אחד עבור האלסטי ואחד עבור הטווח הלא-פלסטי. הגדר את כל הפעולות המתאימות בתוכנה (למשל, כדי שהמכונה תעצור במתח של 5%, כך שתוכל להסיר בבטחה את המפחית ולשמור על הערך המרבי של עומס שמגיע אליו).
2. הרם ידנית את ראש הצלב כך שהאורך המלא של הדגימה יתאים בקלות בין האחיזות. הכנס בזהירות את הדגימה לאחיזות העליונות לכ -80 % מעומק האחיזה; ליישר את הדגימה בתוך האחיזה ולהדק מעט כדי למנוע את הדגימה ליפול. הערה: אל תהדק את האחיזה ללחץ המלא שלה בשלב זה.
3. תוריד לאט לאט את הראש העליון. לאחר הדגימה נמצאת בתוך כ -80% מעומק האחיזה התחתונה, ודא שהדגימה מיושרת כראוי בתוך האחיזה התחתונה (כלומר עם האחיזות התחתונות במצבן הפתוח במלואו, הדגימה צריכה "לצוף" באמצע פתח האחיזה התחתון). אי התאמה של דגימה, אשר תגרום ללחצים מכופפים ופיתולים נוספים במהלך הבדיקה, היא אחת השגיאות הנפוצות ביותר שנתקלו בעת ביצוע בדיקות מתח. אם היישור של המכשיר עצמו גרוע, עבוד עם טכנאי כדי ליישר כראוי את האחיזות.
4. יש להפעיל לחץ רוחבי מתאים על הדגימה דרך האחיזה כדי להבטיח שלא תתרחש החלקה במהלך הבדיקה. הערה: יהיה עומס צירי קטן בשלב זה, כמו תהליך הידוק מכניס preload לתוך הדגימה; ייתכן שלמחשבי הבדיקה שלך יש התאמות תוכנה כדי למזער טעינה מראש זו. הקלט את ערך הטעינה מראש.
5. חבר את המגבר האלקטרוני בצורה מאובטחת לדגימה לפי מפרט היצרן. הערה: להבי ההפסקה לא צריכים להיות ממוקמים בדיוק על סימני gage על הדגימה אבל צריך להיות מרוכז בערך על הדגימה.
6. בדוק בקפידה שביצעת כראוי את כל ההליכים עד לנקודה זו; במידת האפשר, תבדוק אם הדגימה מוכנה לבדיקה.
7. התחל את הטעינה כדי להתחיל להחיל את עומס המתיחה על הדגימה ולהתבונן בקריאה חיה של עומס מיושם על צג המחשב. הערה: אם העומס הנמדד אינו גדל, הדגימה מחליקה דרך האחיזות ויש לחברה מחדש. במקרה כזה, הפסק את הבדיקה והפעל מחדש את הניסוי בשלב 2.3.
8. לעיתים לפני כשל מדגם, הבדיקה תושהה באופן אוטומטי מבלי לפרוק את הדגימה (שלב 2.7). בשלב זה, להסיר את המרחיק. אם הדגימות לשבור עם extensometer במקום, אתה תהרוס את extensometer, חתיכת ציוד יקר מאוד.
9. המשך החלת עומס מתיחה עד לכשל. עם ההגעה לעומס המרבי, העומסים הנמדדים יתחילו לרדת. בשלב זה, הדגימה תתחיל צוואר שבר סופי צריך להתרחש בתוך אזור צוואר זה באמצעות קרע דביק או חצי רקיע.
10. לאחר סיום הבדיקה, הרימו את ראש הצלב, שחררו את האחיזות העליונות ושלפו את פיסת הדגימה השבורה מהאחיזה העליונה. לאחר הסרת החצי העליון של הדגימה, שחררו את האחיזה התחתונה והסירו את החצי השני של הדגימה.
11. הקלט את הערך בעומס המתיחה המרבי והדפס עותק של עקומת המתח. שמור את הנתונים שהוקלטו באופן דיגיטלי בדיסק הקשיח ובהתקן מדיה נשלף אחד לפחות.
12. בזהירות להתאים קצוות של הדגימה השבורה יחד ולמדוד את המרחק בין סימני gage אל הקרוב ביותר 0.002 ב. הקלט את אורך הגייג' הסופי.
13. מדוד את קוטר הדגימה בחתך הקטן ביותר ל-0.002 הקרוב ביותר.
14. תעד את הדגימה השבורה עם תמונות ודיאגרמות.

3. ניתוח נתונים

1. באמצעות הנתונים מטבלה 1, חשב את % התארכות והפחתת השטח עבור כל סוג של חומר מתכתי.
   התארכות = = 8.6%
   הפחתת שטח = = 36.5%
2. תאר, סיווג ורשום את מצב השבר השולט עבור כל דגימה.
3. לקבוע תכונות חומר כמתואר בסרטון JoVE על "מאפייני מתח-מתח של פלדות". ארגן את הנתונים בגיליון אלקטרוני כך שהזן עד 0.004 ניתן על ידי gage המתח ובין 0.004 ל 0.05 על ידי מרחיב (הגבול העליון עבור מרחיב הוא הערך של המתח שבו הוא הוסר מן הבדיקה; ערך זה משתנה בהתאם ליכולת העיוות של הדגימה). השתמש בהעתקה צולבת ובהארכה של %כדי להעריך את המתח האולטימטיבי. אם לא נעשה שימוש בגיאז' זן, הקפד לתקן כל החלקה ראשונית של המגבר. אפשר לספור ריבועים בגרף כדי להשיג את הקשיחות (אזור תחת עקומת מתח-מתח).
4. באמצעות ספר לימוד או התייחסות מתאימה אחרת, קבע את המודולוס האלסטי, כוח התפוקה והעוצמה האולטימטיבית של החומרים בהם נעשה שימוש. השווה את הערכים שפורסמו לתוצאות הבדיקה.