مقالات

تعیین رفتار مواد با روش آزمون ضربه

معرفی روش آزمون ضربه جهت تعیین رفتار مواد

رفتار مواد در قبال بار استاتیک، بار خستگی و بار ضربه (بار بزرگ در زمان کوتاه) متفاوت است. آزمون ضربه، روشی استاندارد برای تعیین رفتار مواد در مقابل بارهای ضربه‌ای است. این رفتار با کمیتی به نام چقرمگی بیان می‌شود. چقرمگی، میزان انرژی به ازای حجم واحدی است که ماده می‌تواند قبل از شکستن جذب کند. ماشین‌آلات آزمون به دلیل سهولت و ارزانی، پر کاربرد هستند، اما عیب این دستگاه‌ها، نسبی بودن نتایج آنها است. یعنی نتایج این آزمون در مقایسه با یک آزمون مرجع بیان می‌شود.

نحوه عملکرد ماشین‌آلات آزمون ضربه

روش محاسبه چقرمگی شکست و تعیین مقاومت ماده در مقابل ضربه در این آزمون به این صورت است که نمونه‌ای که روی آن یک شیار ماشین کاری شده است، در دستگاه قرار می‌گیرد. سپس یک آونگ از ارتفاع (و زاویه) مشخص رها شده، به نمونه برخورد کرده و آن را می‌شکند و از سمت دیگر به حرکت خود ادامه می‌دهد. 

با محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی آونگ، قبل و بعد از ضربه (در حد ابتدایی و انتهایی بازه حرکت آونگ) و به دست آوردن اختلاف این دو، انرژی صرف شده برای شکست ماده به دست می‌آید. 

نتایج کمی و کیفی ماشین‌آلات آزمون ضربه 

نتایج حاصل از آزمون ضربه به دو دسته کمی و کیفی تقسیم می‌شود. نتیجه کمی به دست آمده، همان انرژی صرف شده برای شکست است که سفتی ماده را نشان داده و مرتبط با تنش تسلیم است. نتیجه کیفی بدست آمده از این آزمون نیز چکش خوار بودن یا ترد بودن ماده است. اگر شکست ماده در یک سطح صاف اتفاق بیفتد، ماده ترد (brittle) و اگر شکست به شکل لبه‌های دندانه دندانه باشد، ماده نرم (ductile، چکش خوار) بوده است. 

انواع آزمون ضربه

چارپی و آیزود، دو روش متداول آزمون ضربه هستند که تفاوت شان در نحوه قرارگیری نمونه در دستگاه است. در روش چارپی نمونه به شکل افقی دستگاه قرار می‌گیرد در حالی که روش آیزود نمونه را به صورت عمودی در دستگاه قرار می‌دهد. 

ابعاد نمونه استاندارد روش چارپی عبارتند از: طول 55 میلیمتر، سطح مقطع مربع به ابعاد 10 میلیمتر در 10 میلیمتر و شیار به عمق 2 میلیمتر و شعاع نوک شیار 0.25 میلیمتر. 

اما نمونه استاندارد آزمون آیزود، می‌تواند سطع مقطع مربعی یا دایره‌ای داشته باشد.

شیار ماشین کاری شده روی نمونه می‌تواند در شکل‌های مختلف V شکل، U شکل و سوراخ کلیدی شکل باشد. 

کاربرد ماشین‌آلات آزمون ضربه

اگرچه آزمون ضربه اغلب برای مواد فلزی استفاده می‌شود، اما آزمون مشابهی برای مواد پلی پروپیلن (PP) و پلی وینیل کلراید (PVC) نیز وجود دارد. چراکه استحکام این مواد در دماهای پایین محدود می‌شود و آزمون ضربه نیز در دماهای مختلف و برای تعیین تردی یا نرمی‌ماده در دماهای مختلف قابل انجام است.

نکته: آزمون ضربه برای کنترل کیفی مواد تولیدی نیز استفاده می‌شود.

سایت ماشین بازار محصولات و ماشین‌آلات مورد نیاز تولیدکنندگان را معرفی می‌کند. تولیدکنندگانی که به دنیال خرید ماشین‌آلات صنعتی به صورت قسطی هستند، می‌توانند به سایت ماشین بازار مراجعه کنند و ماشین‌آلاتی که در خط تولید کارخانه شان کاربرد دارد، انتخاب کنند.