1-مقدمه

آزمون جز اساسی هر فعالیت مهندسی است. در بسیاری از مراحل فرآیند پیچیده­ی تولید یک ماده مهندسی (فلزی، پلیمری، سرامیکی یا مرکب)، هنگام شکل دادن این مواد و ساخت قطعه، همچنین در سرهم کردن این قطعه­ها که به منظور ایجاد فرآورده مهندسی (با هدف برآورده کردن منظور خاص) مونتاژ می­شوند، بازرسی و آزمون باید صورت گیرد. نیاز به آزمون با پایان یافتن تولید به طور خودکار از بین نمی­رود و لازم است فرآورده در طول عمر کاری­اش مورد بازبینی و آزمون قرار گیرد تا تغییرات احتمال ایجاد شده درآن، از قبیل خسارت­های مربوط به خستگی و خوردگی مشخص گردد.

انواع آزمون­های مورد استفاده را می­توان در دوسته کلی جای داد:

  • الف. آزمون­های تعیین خواص مواد
  • ب. آزمون­های تعیین درستی مواد یا قطعات

آزمون­های دسته­ی اول عموما از نوع مخرب هستند. این آزمون­ها روی نمونه­های مواد انجام می­شوند و ضمن انجام آزمایش، نمونه­ها آسیب می­بینند یا می­شکنند. از آزمون­های مخرب می­توان جهت تایید دستورالعمل جوشکاری و کیفیت جوش استفاده کرد که می­توان جهت اطلاع از جزئیات روشهای استاندارد AWS B 0/4 مراجعه کرد. همچنین استاندارد API 1104 چگونگی انجام این آزمون­ها را برای جوش­های موجود در لوله ها مشخص می­کند.

در آزمون­های مخرب خواصی از قبیل استحکام کششی، فشاری و برشی در دمای محیط و دیگر دماها، سفتی، سختی، استحکام ضربه، خواص تابع زمان مانند پدیده­های خستگی و خزش، مقاومت به خوردگی مورد ارزیابی قرار می­گیرند. این نتایج از آزمایش­های نظیر آزمایش­های کشش، فشار و برش، سختی، ضربه، خسنگی، خزش و خوردگی به دست می­آیند.

2-آزمون کشش

این آزمایش برای نشان دادن اطلاعات پایه و اساسی مواد، مورد استفاده قرار می­گیرد که در آن یک نمونه تحت نیروی کششی تک محوری پیوسته­ای قرار می­گیرد و دچار ازدیاد طول می­­شود. اطلاعات و محاسبات این آزمایش شامل حد الاستیک، درصد ازدیاد طول، مدول الاستیسیته، حد تناسب، درصد کاهش سطح مقطع، استحکام کششی، نقطه تسلیم، استحکام تسلیم و دیگر خواص مرتبط می­باشد که با تخریب نمونه­های ساخته شده در ابعاد و اشکال استاندارد از جنس ماده تعیین می­شود. استاندارد مرجع این آزمایش ASTM E8-69 تعیین شده است.

تهیه نمونه های آزمایش بستگی به اهداف آزمایش و روش آزمایش حاکم و یا مشخصات آن دارد. نمونه کششی معمولاً یک مقطع استاندارد است. این دو شانه و یک دهانه (بخش) در بین آن وجود دارد. شانه ها بزرگ هستند بنابراین می توان آنها را به راحتی گرفت ، در حالی که بخش سنج دارای مقطع کوچکتر است به طوری که تغییر شکل و خرابی در این ناحیه می تواند رخ دهد.

شانه های نمونه آزمایشی را می توان به روش های مختلفی برای جفت گیری از دسته های مختلف در دستگاه تست تولید کرد (شکل1). هر سیستم مزایا و معایبی دارد. به عنوان مثال ، شانه هایی که برای دسته های دندانه دار طراحی شده اند ، آسان و ارزان هستند ، اما تراز کردن نمونه به مهارت تکنسین بستگی دارد. از طرف دیگر ، یک قلاب پین ، تراز خوبی را تضمین می کند. شانه ها و گیره های باریک نیز از هم تراز خوبی برخوردار هستند ، اما تکنسین باید بداند که هر شانه را در یک دستگیره حداقل یک قطر بچسبانید ، در غیر این صورت نخ ها می توانند قبل از شکستگی نمونه نوار بزنند.

شکل1. انواع شانه برای نمونه های کششی. کلیدهای A تا C برای نمونه های گرد است ، در حالی که کلیدهای D و E برای نمونه های مسطح هستند. کلید:

A – یک شانه شیار برای استفاده با شیار B- شانه گرد برای استفاده با گیره های دندانه دارC – شانه انتهایی لب به لب برای استفاده با طوقه شکافD  – شانه صاف برای استفاده با گیره های دندانه دار-E   شانه صاف و دارای سوراخ از طریق سوراخ برای گرفتن قلاب

2-1– نمونه تست کشش

انواع مختلفی از تست های کشش در درجه اول با توجه به جهت گیری نمونه آزمایش درون جوش یا ساختار متفاوت است. به عنوان مثال ، در تست کشش تک محوره ای که در جوشکاری و ارزیابی فلز پایه مورد استفاده قرار می گیرد ، نمونه ها دارای یک مقطع دایره ای (“گرد”) یا مستطیل (“تسمه”) هستند که در یک طول سنج کاهش می یابد. دو پیکربندی نمونه معمولی در شکل 2 نشان داده شده است.

A. نمونه کششی مستطیلی


B. نمونه کششی گرد

               شکل2. T. ضخامت بخش کاهش یافته (مستطیل) W. عرض بخش کاهش یافته (مستطیل) D. قطر بخش کاهش یافته (گرد)

L. طول نمونه R. شعاع P. بخش موازی (کاهش یافته) G . طول سنج


بسته به نوع استاندارد استفاده شده ، یک نمونه استاندارد در یک گردی یا یک مربع در قسمت طول سنج تهیه می شود. هر دو انتهای نمونه ها باید از طول کافی برخوردار باشند و یک وضعیت سطح به گونه ای باشد که در طول آزمایش بطور محکم چسبیده باشند. طول سنج اولیه L0 به صورت استاندارد (در چندین کشور) و با قطر (D0) یا سطح مقطع (A0) نمونه به شرح ذکر شده متفاوت است.

جدول1. نسبت طول به سطح مقطع نمونه استاندارد

در جدول زیر نمونه هایی از ابعاد نمونه آزمایش و تحمل در استاندارد ASTM E8 آورده شده است


جدول2. نمونه تست تخت


جدول3. نمونه تست گرد


استحکام و انعطاف پذیری فلزات پایه معمولاً با انجام یک تست ساده تنش تک محوره بدست می آید. خصوصیات استحکام فلزات پایه به طور معمول در کارخانه تولید تعیین می­شود و در گزارش آزمایش مواد گزارش می­شود. چنین تست هایی برای محصولات فولادی به طور معمول مطابق با روش های استاندارد تست و  تعاریف تست مکانیکی محصولات فولادی انجام می شود ، آزمایش کشش  ASTM A370.10 .

تنش فلز پایه در طی مراحل صلاحیت جوش ، گاهی اوقات با استفاده از روش های مشابه برای تأیید داده های گزارش شده انجام می­شود.

تست های کششی فلزات پایه معمولاً در یکی از دو جهت انجام می شود: طولی یا عرضی. نمونه های طولی دارای محور طولی به موازات جهت نورد صفحه هستند ، در حالی که نمونه های عرضی عمود بر جهت نورد صفحه قرار دارند. جهت گیری نمونه تنها تفاوت است ، و هر دو نمونه طولی و عرضی به طور کلی به عنوان تست تنش تک محوره استاندارد به همان روش تهیه و آزمایش می­شوند.

2-2-آزمون کشش اتصالات جوش داده شده

از آنجا که بخش­های تست جوش ناهمگن هستند ، حاوی جوش ، HAZ و فلزات پایه ساده هستند ، آزمایش کشش جوش­ها تا حدودی پیچیده­تر از آزمایش فلز پایه است. برای به دست آوردن ارزیابی دقیق از استحکام و قابلیت انعطاف پذیری جوش ، بسته به اینکه خواص فلز جوش یا قطعات مورد توجه باشد ، به طور معمول از چندین نمونه و جهت گیری مختلف استفاده می شود. برای نمونه های جوش مستطیلی ، ضخامت کامل صفحه به طور معمول مورد آزمایش قرار می­گیرد و در برخی موارد ، گرده جوش در نمونه آزمایش دست نخورده باقی می ماند تا منعکس کننده خصوصیات واقعی جوش باشد. با این حال ، هنگامی که undercut جوش وجود دارد ، این ممکن است خواص کششی را کاهش دهد.

جهت تعیین استحکام کششی فلز جوش داده شده، با توجه به شکل 3 می­توان بر اساس کاربرد،نمونه های آزمون را تهیه کرد.

شکل3. نمونه­های آزمون کشش برای تخمین استحکام اتصالات جوش داده شده

مهم ترین آزمون­های کشش که جهت ارزیابی قطعه جوشکاری شده، انجام می­شود، شامل موارد زیر می­باشد:

  1. آزمون تمام فلز جوش
  2. آزمون جوش لب به لب عرضی
  3. آزمون جوش لب به لب طولی

2-3-آزمون تمام فلز جوش

تست تنش فلز جوش برای تعیین استحکم کششی، استحکام عملکرد ، کشیدگی و کاهش سطح فلز جوش استفاده می­شود. در این آزمایش نمونه به صورت موازی با محور جوش قرار می گیرد و کل نمونه از فلز جوش ماشینکاری می­شود. از آنجا که ترکیب شیمیایی فلز جوش تحت تأثیر رقیق شدن از فلز پایه قرار دارد ، اثر متقابل شار ، تبخیر قوس و آماده سازی مفصل می تواند بر نتایج کششی تأثیر بگذارد.

هنگام آزمایش برای تعیین خصوصیات فلز جوش در یک جوش خاص ، باید از روند جوش و روشی که در تولید استفاده می شود برای جوشکاری تست استفاده شود . هنگامی که این آزمایش برای صلاحیت یک فلز پرکننده انجام می شود ، یک جوش استاندارد برای جوشکاری پیکربندی که اثر رقیق سازی فلز پایه را به حداقل می رساند استفاده می­شود. این روش در مشخصات فلزات پرکننده مانند مشخصات الکترودهای فلزی کربن برای جوشکاری قوس فلزی محافظ در AWS A5.1 شرح داده شده است.

2-4-آزمون جوش عرضی

تفسیر نتایج آزمون برای تمامی اتصال جوشکاری­شده به دلیل وجود استحکام و داکتیلیته­های متفاوت در مناطق اتصال پیچیده می­شود. این عدم وجود خواص یکنواخت به­ویژه در نمونه آزمون که در شکل 4 نشان داده­شده­است، مهم می­باشد.

شکل4. نمونه آزمون کشش عرضی


در این مورد کرنش و تخریب ابتدا در مناطق ضعیف­تر مقطع اندازه­گیر رخ می­دهند. برای مثال اگر استحکام فلز جوش از استحکام فلز پایه بیشتر باشد گلویی شدن و تخریب خارج از منطقه جوش رخ می­دهد. در چنین موردی، آزمون بیان می کند که استحکام جوش بالا تر از U.T.S حاصل در نمونه است. اما نشانه ای از داکتیلیته جوش ارائه نمی­کند. مقایسه کیفی فلزات جوش مختلف زمانی که تخریب از این نوع رخ می دهد امکان پذیر نمی باشد.

زمانی که استحکام جوش به مقدار قابل توجهی کمتر از استحکام فلز پایه است، بیشتر کرنش پلاستیک در جوش رخ می­دهد.

واضح است که نمونه­های جوش عرضی مقدار اندازه­گیری شده موثر و مناسبی از استحکام دارند اما داکتیلیته جوش اندازه گیری شده مناسب نمی­باشد. همچنین حصول یک مقدار قابل اعتماد از Y.S در طول امتداد جوشکاری شده امکان پذیر نمی باشد. چرا که استفاده متداول از Y.S به کرنش یکنواخت در محدوده طول اندازه­گیر مشخص شده بستگی دارد.

نوع دیگر آزمایش تنش جوش عرضی ، تست تنش لوله است. این آزمایش با قرار دادن لوله جوش داده شده به طور مستقیم در دستگاه تست تنش ، قدرت جوش کاملاً کامل در لوله های قطر کوچک (عموماً کمتر از in3 ) را ارزیابی می­کند. مانند سایر تست های جوشکاری کامپوزیت ، معمولاً فقط استحکام کششی نهایی گزارش می شود. با وجود این محدودیت­ها، آزمون جوش عرضی برای صلاحیت دستورالعمل مورد تائید استاندارد قرار گرفته.

2-5-آزمون جوش طولی

در تست جوش طولی ، نمونه آزمایش به صورت موازی با محور جوش بارگیری می شود. سطح مقطع کاهش یافته نمونه ممکن است فقط شامل فلز جوش ، یا ترکیبی از جوش، HAZ و فلزات پایه باشد. در طی آزمایش ، هر سه ناحیه مجبور هستند در حالی که دچار تغییر شکل الاستیک هستند به طور مساوی و همزمان تغییر کنند. فلز جوش ، صرف نظر از استحکام ، با فلز پایه تا زمانی که خرابی رخ دهد ، دراز می شود. انعطاف پذیری کم فلز جوش یا HAZ ممکن است شکستگی را در سطوح استحکام زیر فلز پایه ایجاد کند.

آزمایش جوش طولی فقط اطلاعاتی در مورد استحکام کششی نهایی جوشها ارائه می­دهد. با این وجود ، کشیدگی ممکن است به عنوان نشانه ای از شکل پذیری مفصل در نظر گرفته شود.

2-6- آزمایش استحکام برشی

محاسبه­ی استحکام برشی اتصال جوش یا لحیم شده (بیشتر برای قطعات لحیم شده) از طریق نمونه­های عرضی و طولی از اتصال مطابق شکل5 و اعمال نیروی کششی تا مرحله­ی گسسته شدن به دست می­آید. خارج قسمت ماکزیمم نیروی اعمال شده بر طول اتصال (دوبرابر پهنا در نمونه­ی عرضی و دو برابر طول زائده در نمونه­ی طول) برای استحکام برشی (پوند بر اینچ یا کیلوگرم بر سانتی متر مربع) اتصال است.

الف) نمونه ­ی عرضی

ب) نمونه طولی

شکل5. استحکام برشی اتصال

3-آزمون­های خمش

یکی از آزمایش­های ارزان و ساده برای نشان دادن بعضی مشخصات اتصال جوش داده شده و فلز جوش آزمایش خمش است که می­توان آن را با دستگاه کشش، پرس ساده و حتی فک و چکش نیز انجام داد. این آزمایش ممکن است برای پیدا کردن خمش (ریشه­ای)، خمش (طولی)، خمش (کناره­ای) و خمش (شکاف­دار) انجام می­شود.

3-1- آزمایش خمش انتهای آزاد

این آزمایش برای محاسبه­ی انعطاف پذیری فلز جوش انجام می­شود. نمونه مطابق شکل 6 از جوش لب به لب به طریقی تهیه می­شود که جوش در وسط آن قرار دارد. پشت یا گرده­ی جوش ماشین­کاری می­شود. جدول 4 چند اندازه مختلف از نمونه­ی آزمایش خمش انتهای آزاد را آورده است. با ایجاد دو خط بر روی سطح جوش طول موثر آن مشخص می­شود. سپس با قرار دادن نمونه در فک یا وسیله دیگر آن را در جهتی خم می­کنند که سطح جوش در پشت یا قسمت محدب باشد. خم کردن تا حدی ادامه می­یابد که ترکیدگی یا عیوبی بزرگ تر از 5/1 میلی متر در سطح محدب ظاهر نشود، اگر عیبی ظاهر نگشت تا دولا شدن کامل نمونه اعمال نیرو ادامه می­یابد. درصد تغییر طول نسبی را می­توان با نسبت دادن طول موثر به طول موثر اولیه ضرب در 100 به دست آورد (شکل7).


شکل6. نمونه برای آزمایش خمش انتهای آزاد


جدول4. اندازه­های نمونه برای آزمایش خمش انتهای آزاد

50 40 25 20 10 T
75 60 38 30 15 W
450 375 300 275 200 L,min
50 50 50 50 30 B,min

شکل7. آزمون خمش انتهای آزاد

a)خمش سه نقطه        b)خمش چهار نقطه     c)خمش پرسی به منظور دستیابی به شکل u


3-2- آزمایش خمش هدایت شده

نمونه­های تهیه شده در فک یا گیره مخصوص قرار می­گیرد و نیرو از طریق سمبه با ابعاد مشخص بر روی نمونه اعمال می­شود. تا به شکل U درآیند (شکل8).

شکل8. نحوی اعمال نیرو در آزمایش خمش هدایت شده

جدول5.  اندازه­های شکل8

D(cm) C(cm) B(cm) A(cm) تنش تسلیم (mpa)
3 6 8/1 75/3 کمتر از 7/344
6/3 2/7 5/2 5 5/620_2/379
2/4 4/8 4/8 25/6 بیشتر از 5/620

بر حسب اینکه نمونه­ها به صورت طولی، عرضی یا کناری از جوش تهیه شوند و در چه وضعیت برروی فک تحت نیرو قرار گیرند آزمایش­های مختلفی انجام می­گیرد. نمونه­های عرضی به چهار روش زیر تهیه می­شوند:

  1. نمونه­های ریشه جوشی مطابق شکل 9 آماده می­شود و طوری روی فک یا گیره قرار می­گیرد که قسمت ریشه، جوش در زیر باشد. پس از خم شدن (به شکل U درآمدن) نباید ترکیدگی یا عیب دیگر در ریشه­ی جوش مشاهده شود. این ازمایش برای نفوذ ریشه جوش مناسب است.

شکل9. آزمایش خمش عرضی  الف) ریشه­ی جوش   ب) صورت جوش

  • نمونه صورت جوش مطابق شکل 9 (ب) تهیه می­شود و بر روی فک قرار می­گیرد که قسمت صورت یا گرده­ی جوش ( پس از تخت کردن) به طرف پایین باشد. پس از خم شدن سطح جوش انبساط حاصل می­شود. در این سطح نباید ترکیدگی و عیوب دیگر (بزرگتر از 3 mm) مشاهده شود.
  • نمونه کناره جوش مطابق شکل 10(الف) آماده می­شود و طوری روی فک قرار می­گیرد که تمام مقطع جوش تحت نیروی اعمال شده خمیده می­شود و اگر عیوبی در سطح و ریشه­ی جوش باشد، طاهر خواهد شد. پهنای نمونه مساوی ضخامت اتصال جوش داده شده است.
  • نمونه خمشی شکاف­دار مطابق شکل 10 (ب) آماده سازی می­شود. و در فک یا گیره تحت نیروی خمشی قرار می­گیرد.  واضح است به علت شکافی که عمود بر جوش تراشیده شده است، نمونه نمی­توند تغییر شکل کامل دهد و به صورت U درآید و با اعال نیروی نه چندان زیاد شکست از محل شکاف یعنی فلز جوش ایجاد می­شود. این آزمایش به منظور مشاهده سطح شکست از محل شکاف یعنی فلز جوش ایجاد می­شود. این آزمایش به منظور مشاهده شکست و مطالعه عیوب انجام می­گیرد
شکل10. آزمایش خمش عرضی الف) کناره جوش  ب) شکاف­دار

4-آزمایش سختی

معمولا اصطلاح سختی به خاصیت اجسام در مقابل نفوذ جسم دیگری به سطح آن­ها و میزان مقاومت و نفوذپذیری آن­ها اطلاق می­شود.

رایج­ترین آزمایش سختی، مشتمل بر حرکت یک جسم نفوذ کننده و یا فرورونده به داخل جسم مورد آزمایش و ثبت نیروی لازم برای این­کار و یا اندازه­گیری مقدار فرورفتگی در برابر نیروی معین می­باشد که این آزمایش، آزمایش سختی فرورفتگی نامیده می­شود.

در آزمون­های فرورفتگی ایستا، که متداول هستند، حفره­ای تحت فشار معین در قطعه ایجاد شده و ابعادش اندازه­گیری می­شود. هرچه حفره ایجاد شده در شرایط استاندارد بزرگ­تر باشد ماده نرم­تر است و برعکس. در آزمون فرورفتگی پویا، وزنه یا آونگی که آزادانه رها می­شود، به سطح ماده برخورد می­کند. بخشی از انرژی وزنه برخورد­کننده، صرف تغییر شکل پلاستیک ماده شده و باقی آن موجب برگشتن وزنه از سطح می­شود. ماده سخت، انرژی زیادی جذب نمی­کند زیرا تغییر شکل پلاستیک آن چشم­گیر نیست، در نتیجه وزنه برخوردکننده تا ارتفاع بیشتری برمی­گردد.

روش­های سختی سنجی

  1. آزمایش برینل
  2. آزمایش راکول
  3. آزمایش ویکرز
  4. ریز سختی

4-1-آزمون سختی اتصالات جوش داده­شده

آزمایش سختی مقاومت یک ماده را در برابر تغییر شکل پلاستیک ، نفوذ یا تلقیح تعیین می کند. با این وجود ، نتایج تست سختی اغلب به عنوان روشی سریع برای تقریب استحکام کششی نهایی در منطقه محلی مورد آزمایش قرار می­گیرد. اندازه گیری سختی همچنین می تواند اطلاعات مربوط به تغییرات متالورژی ناشی از جوشکاری را ارائه دهد. در فولادهای آلیاژی ، سختی بالا می تواند حضور مارتنزیت در HAZ جوش باشد ، در حالی که سختی کم ممکن است یک وضعیت بیش از حد تمپر شده را نشان دهد.

در فولاد­های سازه، به عنوان مثال سرد کردن سریع حرارت­هایHAZ ، ممکن است موجب تشکیل مارتنزیت با سختی بسیار بالاتراز سختی فلز پایه گردد. اگرچه در مناطقی از HAZ ، جایی که درجه حرارت حداکثر پایین­تر است. سختی ممکن است به دلیل اثرات تمپر کمتر از سختی فلز پایه باشد. جوشکاری مواد کار سرد شده یا پیر سختی شده ممکن است منجر به سختی HAZ بسیار پایین به دلیل بازیابی و تبلور مجدد یا فراپیری شود. مقادیر سختی در اتصال جوشکاری شده معمولا نسبت به شرایط جوشکاری شامل فرآیند مورد استفاده، حرارت ورودی، درجه حرارت پیش گرم و بین پاسی، ترکیب شیمیایی الکترود و ضخامت ورق حساس می باشد.

آزمون سختی جوش­ها معمولا روی مقاطع سطح اتصال سنگ زده شده، پولیش شده یا پولیش و اچ شده انجام می­شود. جای فرورفتگی فرو رونده­ها در مناطق خاصی شامل خط مرکزی جوش، مناطق ریشه و وجه رسوب یافته، HAZ و فلز پایه ایجاد می­شود (شکل11). نوع آزمون سختی مورد استفاده در ابتدا بستگی به سختی یا استحکام ماده، اندازه اتصال جوشکاری شده و نوع اطلاعات مورد نیاز دارد. آزمون برینل یک محل فرورفتگی بزرگ، معمولا به قطر 2 تا 6/5 میلی متر به وجود می­آورد و بنابراین تنها برای جوشهای بزرگ مانند ورق های سنگین مناسب می­باشد. آزمون راکول محل های فرورفتگی بسیار کوچک تر ایجاد می­کند اما حتی این نوع آزمون هم در مقیاس ماکروسکوپی است و محل های فرورفتگی ممکن است بزرگ تر از سطوح مورد نظر باشند ( خط ذوب یا منطقه دانه درشت HAZ). آزمون­های ویکرز و نوپ محل های فرورفتگی به نسبت کوچکتری ایجاد می­کنند و بنابراین به خوبی برای اندازه گیری­های سختی مناطق مختلف HAZ مناسب می باشد. اندازه گیری را می توان در هر منطقه خاص از جوش یا فلز پایه ، بسته به روش آزمایش و هدف انجام داد. غالباً ، تورفتگی های سختی در فواصل منظم در کل تقاطع جوش انجام می شود ، همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است. سختی سطح مقطع جوش اغلب با استفاده از روش ویکرز انجام می شود زیرا تورفتگی بسیار کوچک اطلاعات مربوط به تغییرات ریزساختاری محلی در فلز جوش و HAZ را ارائه می دهد.


شکل11. نوعی تراکم سختی  برای اتصالات جوش داده شده با شیار Double-V

بین نتایج حاصل از تست سختی متفاوت و استحکام کششی برخی از فلزات رابطه متقابل تقریبی وجود دارد. به عنوان مثال ، مقاومت کششی تقریبی نهایی کربن و فولاد کم آلیاژی در ksi تقریبا نیمی از سختی برینل است. در جدول 6 تبدیل های سختی برای فولادهای غیراستنیتی ارائه شده است ، در حالی که در جدول7 تبدیل سختی برای فولادهای آستنیتی ارائه شده است. این همبستگی ها هنگام استفاده روی اتصالات جوش داده شده یا هر فلزی با ساختار ناهمگن باید با احتیاط استفاده شود. وقتی مقدار سختی تبدیل می شود ، هر دو مقادیر اندازه گیری شده و تبدیل شده برای مرجع گزارش می شوند.

در تست سختی ، تهیه نمونه مناسب برای نتایج معتبر مهم است. سطح باید صاف و منطقی عاری از خراش باشد. بعلاوه ، برای تورفتگی های یکنواخت باید عمود بر بار اعمال شده باشد. با داشتن فلزات نازک و نرم ، دستگاه تست باید دندانه کم عمق ایجاد کند که با استفاده از ماسوره دستگاه تست محدود نمی شود. این کار با یک سوزاندن کوچک و یک بار سبک ، می تواند انجام شود (مخصوصاً با یک ماشین تست راکول).


جدول6. اعداد تقریبی تبدیل سختی برای فولادهای غیر آستینیتی


جدول7. اعداد تقریبی تبدیل سختی برای فولادهای آستینیتی


 2-4– تست سختی راکول

دندانه فرو رونده یا نفوذ کننده ممکن است یک ساچمه فولادی سخت شده به قطر  اینچ یا   اینچ بوده و یا مخروط الماسه با زاویه 120 درجه که نوک مخروط آن گرد شده و بریل نامیده می­­شود، باشد. عدد سختی که روی نشانگر مدرج می­توان قرائت کرد، یک عدد دلخواه قرار دادی است که بطور معکوس با عمق حفره ایجاد شده، متناسب می­باشد. مقیاس بکار رفته برای آزمایش، نشان دهنده بار وارده و نوع دندانه استفاده شده می­باشد.

در موقع استفاده از دستگاه، ابتدا یک بار کوچک به اندازه 10 کیلوگرم بر روی قطعه وارد می­نماید تا سبب ایجاد یک حفره کوچک شده و دندانه، داخل حفره مستقر و محکم شود. سپس درجه تنظیم دستگاه روی علامت SET قرار داده شده و بار اصلی بر روی قطعه وارد می­آید. بار اصلی معمولا بین 60 تا 100 کیلوگرم برای ساچمه فولادی است و در بعضی مواقع در صورت لزوم مقدار بار ممکن است بیشتر شود. برای دندانه الماسه بریل، نیروی 150 کیلوگرم بکار برده می­شود.

قطر ساچمه فولادی معمولا    اینچ است ولی ساچمه­هایی با قطرهای ،  و  اینچ برای موادی با سختی کمتر نیز قابل استفاده می­باشند. پس از آنکه بار اصلی بر روی قطعه وارد آمده و برداشته شد، عدد سختی از روی نشانگر مندرج خوانده می­شود در حالی که بار کوچک اولیه هم­چنان در محل قرار دارد. جدول 5 نشان­دهنده مقیاس، نوع دندانه مورد استفاده، بار وارده و ماده مناسب نمونه آزمون در دستگاه سختی سنجی راکول می­باشد.


جدول8. مقیاس­های سختی راکول


در سختی راکول، عدد سختی به تنهایی وجود ندارد، چون عدد سختی به نوع داندانه استفاده شده و میزان بار وارده بستگی دارد. بنابراین یک حرف مشخص کننده لازم است تا مقادیر بدست آمده از آزمایش مفهوم گردد.

 3-4– تست سختی ویکرز

در این آزمون از دندانه الماسه کوچک، به شکل هرم القاعده استفاده می­گردد که زاویه نوک آن 136 درجه و بار آورده از 5 تا 120 کیلوگرم با تقسیمات 5 کیلوگرم می­تواند تغییر کند. دقت ابعاد فرورفتگی زیاد است. اندازه­گیری قطر مربع ، بسیار دقبق تر از اندازه­گیری قطر دایره است زیرا برای اندازه­گیری قطر دایره بایستی فاصله دو خط مماس بر دایره اندازه گرفته شود. روش ویکرز سریع بوده و با آن می­توان سختی نمونه­های نازک تا 006/0 اینچ ضخامت را اندازه گرفت.


5-آزمون ضربه اتصالات جوش داده شده

امروزه تمامی آزمون­های ضربه جوش­ها با استفاده از نمونه و ماشین نوع چارپی انجام می­پذیرد. زیرا چارپی این مزیت را دارد که آزمون­های درجه حرارت پایین تنها با سرد کردن خود نمونه انجام می­شود در حالی که در آزمون­ ایزود هم نمونه و هم گیره­های نگهدارنده باید سرد شوند.

انواع مختلف نمونه­های آزمون ضربه برای آزمون شارپی در شکل 11 نشان داده شده است. شیار موجود در نمونه ممکن است به همراه ریشه­اش، در جوش، مرز نفوذ یا HAZ قرار داده شود اما اغلب در فلز جوش قرار داده می­شود.


شکل12. انواع مختلف نمونه آزمون ضربه شارپی

درجه حرارت آزمون مهم است و شیار باید بدقت بریده شود تا حداقل پراکندگی نتایج وجود داشته باشد. بازرسی شکست به منظور مشاهده عیوب و سطوح شکست جهت تعیین نوع شکست انجام می­پذیرد.

نتایج آزمون ضربه جوش ها از پراکندگی بیشتری نسبت به مواد کارپذیر برخوردار می­باشد و این به دلیل غیر همگن بودن ساختار جوش می­باشد.

0 پاسخ

پاسخ دهید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
مشارکت رایگان.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *