آزمون‌های تعیین چقرمگی شکست فلزات

آزمون‌های تعیین چقرمگی شکست فلزات

یکی از مشخصات مکانیکی مهم مواد در صنعت چقرمگی است. در واقع چقرمگی نشان دهنده میزان حساسیت ماده به ترک است. هر چه چقرمگی یک ماده کمتر باشد حساسیت آن به وجود ترک بیشتر است و به طور کلی ترک در آن راحت‌تر رشد می‌کند و راحت‌تر دچار شکست می‌شود و هر چه  میزان چقرمگی آن بیشتر باشد حساسیت آن به ترک کمتر است و ترک سخت‌تر در نمونه رشد می‌کند و احتمال شکست مخصوصا شکست ترد در آن کمتر می‌شود. معیارها و  روش‌های مختلفی برای اندازه چقرمگی وجود دارد که معروف‌ترین آن‌ها K_IC، J_Integral، CTOD، R-Curve است که تمام این روش‌ها در مجموعه مهامکس قابل انجام است. در بین این روش‌ها، روش K_IC رایج‌تر است و بیشتر استفاده می‌شود. برای اندازه‌گیری چقرمگی ساخت نمونه استاندارد بسیار مهم است، زیرا میزان چقرمگی محاسبه شده در کلیه روش‌ها وابسته به مشخصات ابعادی نمونه است. از این رو باید دقت زیادی در تهیه نمونه مطابق استاندارد داشت تا نتیجه آزمون دقیق باشد. در شکل زیر نمونه‌ای از ابعاد نمونه برای آزمون K_IC  نشان داده شده است. از آنجایی که چقرمکی یک ماده مابسته به دما است و با کاهش دما به طور کلی چقرمگی کاهش می‌یابد، باید دمای آزمون چقرمگی در کلیه روش‌ها ثابت و مشخص باشد. مجموعه مهامکس توانایی انجام آزمون‌های چقرمگی را در دمای محیط و دماهای زیر صفر را دارا است.

آزمون CTOD

از روشهای تعیین چقرمگی فلزات روش جابجایی نوک ترک یا Crack Tip Opening Displacement – CTOD است. در تست CTOD نمونه ای شیاردار در یک دمای مشخص (عموماً پایین) تا ایجاد ترک تحت نیروی خمشی قرار می گیرد. خمش به صورتی اعمال می گردد که نوک ترک باز شده و سپس میزان باز شدگی بدون آنکه  شکستگی رخ دهد، به صورت معیاری از چقرمگی محاسبه می گردد. در خصوص نمونه های جوش، نمونه ها از کل بخش جوش یا ناحیه متاثر از حرارت HAZ گرفته می شوند. نقشه نمونه بر اساس استانداردها و نظام نامه ها متفاوت است. در اکثر آنها نمونه قطعه ای مستطیلی است که طول آن در حدود ده برابر ضخامت آن و عرض آن در حدود دو برابر ضخامت آن است و شیاری V شکل در آن ایجاد شده است. قطعه شیاردار در دستگاه تست خمش قرار گرفته و چرخه اعمال نیروی خمش تا وقتی که ترک شروع شود ادامه پیدا می کند. سپس یک شکل دهنده به قطعه فشار وارد می کند تا به شکاف تنش وارد شود. تمرکز تنش در نوک ترک باعث باز شدن ترک می گردد. دستگاه رشد ترک را محاسبه کرده و افزیش بازشدگی را نسبت به میزان بار بررسی می کند. در نهایت میزان باز جابجایی نوک ترک مورد نیاز در میلی متر بیان می شود. مقدار چقرمگی با میزان بازشدگی نوک ترک رابطه ای مستقیم دارد. با افزایش بار اعمالی، مقدار بازشدگی نوک ترک بیشتر می شود.