اختبار الشد

وليد خليفة

ساهم بشكل رئيسي في تحرير هذا الموضوع

اختبار الشد (Tensile Test) هوأحد أبرز الاختبارات الميكانيكية التى تجرى على المواد المتنوعة ، ويتم إجراؤه للأسباب الآتية:

• تستخدم خواص الشد لاختيار المواد المناسبة للتطبيقات الهندسية

• تستخدم نتائج الاختبار للمفاضلة بين المواد المتنوعة أوظروف التصنيع المتنوعة أثناء القيام بتطوير أساليب تصنيع جديدة أومواد جديدة

• تستخدم خواص الشد أحادى المحور للتنبؤ بسلوك المواد إذا وضعت تحت تأثير أحمال غير أحادية المحور وبالتالى توفر القيام باختبارات أكثر تعقيدا

• خواص الشد من أبرز الخواص الدائم إدراجها في المواصفات القياسية للمواد وبالتالى تختبر المواد عند شرائها طبقا لهذه الخواص

المعلومات المستقاة من اختبار الشد

تسمى خواص الشد وهى:

• مقاومة المادة: سواء أكانت هى الاجهاد اللازم لإحداث كمية محددة من التشوه اللدن (مقاومة الخضوع ) أوأقصى اجهاد يمكن للمادة تحمله (مقاومة الشد) ، فمقاومة المادة تبعا لهذين المعياريين لها تطبيقات كبيرة في التصميم الهندسى

• مطيلية المادة: وهى مقياس لكمية التشوه التى تتحملها المادة قبل الكسر . نادرا ما تستخدم المطيلية بشكل مباشر في التصميم الهندسى ولكنها تذكر في المواصفات القياسية للمواد لضمان المتانة والجودة

• خواص المرونة مثل معامل المرونة تقاس أيضا من اختبار الشد

كيفية إجراء اختبار الشد

لتحديد خواص الشد ﻷى مادة لا بد من إجراء اختبار الشد على عدد من العينات (ثلاث عينات مثلا) المأخوذة من المادة المطلوب اختبارها ، ويجرى الاختبار لكل العينات وتستبعد القيم الشاذة ويحسب متوسط القيم المقبولة والحسابات الإحصائية مثل حسابات الشك وغيرها طبقا لمواصفة الشد المتبعة أثناء الاختبار ، وقد تؤخذ احتياطات أخرى عند القيام بالاختبار أوعند معالجة النتائج تبعا للمواصفة المتبعة ، وفيما يلى سنوضح خطوات الاختبار اﻷساسية الواردة في جميع المواصفات المعنية باختبار شد المواد الفلزية وهى مأخوذة بتصرف واختصار من المواصفة ASTM E8M ، وتُتبع المراحل الآتية بعد بتر وتشغيل العينة طبقا للأبعاد والشكل المطلوبين في المواصفة:

(1) افحص العينة بالنظر بحثا عن أى عيوب أوخدوش أوشروخ ظاهرة أوأى حزوز عميقة أوعيوب تشغيل مثل عدم تماثل التشغيل على طول أومبتر العينة أوغير ذلك ، فسطح العينة لا بد حتىقد يكون خاليا من العيوب الظاهرة ومتواز وذومبتر منتظم على طول المعيار .

(2) قس مساحة المبتر وسجلها ويردد القياس لكل العينات ، فلا تعتبر حتى العينات متطابقة في أبعادها .

(3) عَلّم بحرف حاد طول المعيار على سطح العينة وليكن مثلا 50 مم (طبقا للمواصفة ASTM E8M) ، فهذا العلام سيستخدم لحساب نسبة الاستطالة بعد الكسر.

(4) صفّر (اجعله صفرا) عدَّاد قياس الحمل (قوة الشد) وكذلك مؤشر الرسم قبل تثبيت عينة الشد في الماكينة ، ويجب ألا يعاد التصفير بعد تثبيت العينة ﻷن ذلك سيؤدى إلى خطأ في النتائج.

(5) ثبت العينة في مقابض الماكينة.

(6) صفّر مقياس الاستطالة ثم ركبه على العينة ، ثم صفّر عدَّاد قياس الانفعال بعد ذلك.

(7) ابدأ الاختبار بتحميل العينة تدريجيا.

(8) لاحظ الاختبار عن قرب وكن مستعدا لأى مشكلات يمكن حتى تحدث أثناء الاختبار.

(9) يستمر الاحتبار حتى تنكسر العينة.

(10) غالبا ما تظهر الماكينات الحديثة نتائج الاختبار تلقائياً بعد الكسر ، إذا كانت أبعاد العينة قد أدخلت للماكينة قبل الاختبار وبعده. أما إذا كانت الحالة خلاف ذلك فالماكينة ستخرج قيم الحمل والاستطالة مرسومين في منحنى أوقيم مجدولة، فقم بحساب خواص الشد من منحنى الحمل والاستطالة كالآتى: