اختبار الشد القياسي (ASTM E8)

يقدم

يُعد اختبار الشد ASTM E8 من أكثر الطرق استخدامًا وأساسيةً لتقييم الخواص الميكانيكية للمواد المعدنية. وقد طورته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، وهو المعيار المرجعي العالمي لتحديد خصائص الشد للمواد. ستستعرض هذه المقالة هذا المعيار، وطرق تطبيقه، وتطبيقاته بالتفصيل.

مقدمة إلى معيار ASTM E8

العنوان الكامل:

طرق الاختبار الموحدة لاختبار الشد للمواد المعدنية

الاستخدامات الرئيسية:

تتضمن عملية تحديد الخصائص الميكانيكية للمواد المعدنية تحت الأحمال الشد ما يلي:

• حد المرونة

• أقصى قوة شد

• استطالة

• تخفيض المساحة

متطلبات أخذ العينات في ASTM E8

أنواع العينات المسموح بها:

1. عينة مسطحة

   • مناسب للصفائح المعدنية والمقاطع الرقيقة.

   • السمك النموذجي: 1-25 ملم

2. عينة دائرية

   • مناسب للقضبان والمقاطع العرضية المستديرة

   • القطر النموذجي: 4-25 ملم

مثال على المواصفات الهندسية:

• شكل الدمبل

• يجب أن يكون الطول الموازي ثلاثة أضعاف القطر/السمك على الأقل.

• نصف قطر الانحناء بين المقطع الموازي ورأس العينة

المعدات المطلوبة

1. آلة اختبار الشد:

• سعة كافية وقوة مادية عالية

• دقة لا تقل عن ±1% من نطاق القياس

• القدرة على التحكم في سرعة التحميل

2. مقياس التمدد:

• يتم استخدامه لقياس التغيرات في الطول بدقة.

• الحد الأدنى للدقة ±0.5%

3. أدوات القياس:

• الفرجار بدقة 0.02 مم

• ميكرومتر يستخدم لقياس أبعاد العينة

خطوات إجراء الاختبار

1. إعداد العينة:

• التصنيع الدقيق وفقًا للأبعاد القياسية

• قياس الأبعاد الأولية بدقة

• علامات قياس الاستطالة

2. مثال التثبيت:

• وضع العينة في فكي الجهاز.

• ضمان المحاذاة الدقيقة

• الإعدادات الأولية لجهاز قياس التمدد

3. قم بإجراء الاختبار:

• تطبيق الحمل بسرعة محددة

• تسجيل التغييرات في الحمل والطول في وقت واحد.

• واصل الاختبار حتى تصل إلى النقطة الحرجة.

4. بعد الفشل:

• قياس الطول النهائي

• احسب الانخفاض في الاستطالة ومساحة المقطع العرضي.

• سجل شكل الفشل

المعايير القابلة للقياس

1. حد المرونة  :

   • الإجهاد في بداية التشوه البلاستيكي

   • طرق الاختبار: طريقة التشوه 0.2٪ أو طريقة الاستطالة

2. أقصى قوة شد (UTS)  :

   • أقصى قدر من الضغط الذي يمكن للمادة أن تتحمله

   • يتم حسابها عن طريق قسمة الحمل الأقصى على مساحة المقطع العرضي الأولية.

3. الاستطالة  :

   • النسبة المئوية للزيادة في طول العينة حتى نقطة الانهيار

   • صيغة الحساب هي: (الطول النهائي – الطول الأولي) / الطول الأولي × 100

4. تخفيض المساحة  :

   • النسبة المئوية لتخفيض مساحة المقطع العرضي عند نقطة الفشل

   • مؤشر ليونة المواد

شروط الاختبار القياسية

درجة الحرارة المحيطة:

• 10-35 درجة مئوية

• سجل درجة حرارة الاختبار بدقة.

سرعة التحميل:

• المرحلة المرنة: سرعة الشد من 1 إلى 10 ميجا باسكال/ثانية

• مرحلة البلاستيك: معدل التشوه 0.005-0.05/دقيقة

شروط العينة:

• سطح العينة خالي من العيوب والخدوش.

• بدون حواف حادة أو شقوق

تحليل النتائج

التحقق من البيانات:

• التحقق من مركزية العينات

• تأكد من عدم انزلاق الفكين  .

• التحقق من وضع الفشل القياسي

احسب:

• رسم منحنيات الإجهاد والانفعال

• تحديد النقاط  الرئيسية

• حساب المعلمات الميكانيكية

التطبيقات الصناعية

1. مراقبة جودة المواد الخام

2. تقييم أداء جديد للسبائك

3. تأكيد مواصفات المواد للمشروع.

4. البحث العلمي وتطوير المواد

5. استكشاف الأخطاء وإصلاحها وتحليل الأعطال

كتيب ماتيك 2012

مزايا معيار ASTM E8

1. المعايير العالمية   المقبولة على نطاق واسع

2. طريقة دقيقة وقابلة للتكرار

3. معلومات كاملة   عن الخصائص الميكانيكية

4. القدرة على مقارنة   النتائج بين المختبرات

5. يتقبل مجموعة متنوعة من   المواد المعدنية.

حد

1. ينطبق فقط على المواد المعدنية.

2. يجب أن يكون النموذج الأولي دقيقًا.

3. تعتبر تكلفة المعدات  مرتفعة نسبيًا  .

4. تلف العينة أثناء الاختبار

نصائح رئيسية للتنفيذ الناجح

1. معايرة   المعدات بشكل منتظم.

2. قم بإعداد   العينات بعناية.

3. السيطرة على الظروف البيئية

4. استخدم المشغلين ذوي الخبرة.

5. تسجيل جميع معلمات الاختبار بدقة.

المعايير ذات الصلة

1. ASTM E8M  : النسخة المترية القياسية

2. ISO 6892-1  : معايير دولية مماثلة

3. ASTM A370  : اختبار الشد للصلب

4. ASTM B557  : اختبار الشد للسبائك غير الحديدية

وعاء معايرة بتروناش

أحدث إصدار قياسي

تم نشر أحدث إصدار من ASTM E8 في عام 2024 ويتضمن التحديثات التالية:

• مزيد من التفاصيل حول عينات الصفائح الرقيقة

• دليل سرعة التحميل الأكثر تفصيلاً

• اعتبارات جديدة للمواد المتقدمة

• تحسين أساليب تحليل البيانات

ختاماً

يُعد اختبار الشد ASTM E8 أداةً أساسيةً  للمهندسين وخبراء المواد  ، إذ يوفر معلوماتٍ حيويةً حول السلوك الميكانيكي للمواد المعدنية. ويضمن التطبيق السليم لهذا المعيار نتائجَ صحيحةً وموثوقةً، وهو أمرٌ أساسيٌّ للتصميم الآمن والاختيار الرشيد للمواد في التطبيقات الهندسية.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي الاختلافات بين ASTM E8 و ISO 6892-1؟

المعياران متشابهان جدًا، ولكن هناك اختلافات طفيفة في بعض التفاصيل الفنية مثل سرعة التحميل وحجم العينة.

2. هل ينطبق معيار ASTM E8 أيضًا على المواد غير المعدنية؟

لا، يجب استخدام معايير أخرى للمواد غير المعدنية  . على سبيل المثال، يجب استخدام معيار ASTM D638 للبلاستيك.

3. ما هو الحد الأدنى لحجم العينة المطلوب للحصول على استنتاجات صحيحة؟

بشكل عام، هناك حاجة إلى ثلاث حالات على الأقل لكل حالة للوصول إلى نتيجة صحيحة.

4. لماذا تعتبر سرعة التحميل مهمة في هذا المعيار؟

تؤثر سرعة التحميل على النتائج،  لذا  فإن التحكم بها أمر بالغ الأهمية لتحقيق إمكانية التكرار.

5. كيف يمكن ضمان دقة نتائج الاختبار؟

معايرة المعدات بانتظام، وإعداد العينات بعناية، والامتثال لجميع المتطلبات القياسية.