فرن المعالجة الحرارية الصناعية

فرن المعالجة الحرارية الفراغية

اختبار الشد والخصائص الميكانيكية للمواد

2025-09-10

اختبار الشد والخواص الميكانيكية للمواد

اختبار الشد هو الطريقة الأساسية لتحديد الخواص الميكانيكية للمواد. من خلال تطبيق قوة شد محورية على عينة قياسية وتسجيل منحنى القوة والإزاحة، فإنه يحلل كذلك المؤشرات الميكانيكية الرئيسية للمادة مثل القوة والليونة والمرونة.

1. الغرض الأساسي من اختبار الشد

من خلال محاكاة عملية التشوه والانهيار للمواد تحت تأثير قوة محورية، فإنه يحصل كميًا على قدرة المادة على مقاومة القوى الخارجية (القوة) وقدرة التشوه (الليونة)، مما يوفر أساسًا لاختيار المواد وتصميم الهياكل وفحص الجودة.

2. مؤشرات الخواص الميكانيكية الرئيسية المستمدة من الاختبار

بناءً على منحنى الشد (منحنى الإجهاد والانفعال)، يمكن استخلاص المؤشرات الأساسية التالية. تظهر معانيها الفيزيائية وسيناريوهات التطبيق في الجدول أدناه:

مؤشر الخاصية	التعريف (الوصف الأساسي)	المعنى الفيزيائي / سيناريو التطبيق
معامل المرونة (E)	نسبة الإجهاد إلى الانفعال في المرحلة المرنة (مؤشر "الصلابة")	يعكس قدرة المادة على مقاومة التشوه المرن؛ على سبيل المثال، تتطلب الأجزاء الميكانيكية E عالية لضمان الاستقرار الأبعاد
إجهاد الخضوع (σₛ)	الحد الأدنى للإجهاد الذي تبدأ عنده المادة في الخضوع للتشوه اللدن (مقاومة التشوه اللدن)	أساس رئيسي لتصميم الهياكل لمنع الأجزاء من الانهيار بسبب التشوه اللدن
قوة الشد (σₜ)	أقصى إجهاد شد يمكن للمادة أن تتحمله (القوة القصوى)	يقيم الحد الأعلى لمقاومة المادة للكسر ويستخدم لتحديد حد تحمل الحمل للمادة
الاستطالة المئوية بعد الكسر (δ)	النسبة المئوية للاستطالة إلى الطول الأصلي بعد كسر العينة (مؤشر "الليونة")	يعكس ليونة المادة؛ δ أكبر تعني أن المادة أسهل في المعالجة (مثل الختم والانحناء)
النسبة المئوية للانخفاض في المساحة (ψ)	النسبة المئوية للانخفاض في مساحة المقطع العرضي إلى المساحة الأصلية بعد كسر العينة	مؤشر ليونة أكثر حساسية من δ، مناسب بشكل خاص للمواد الهشة

3. الاختلافات في سلوك الشد للمواد النموذجية

تختلف منحنيات الإجهاد والانفعال لأنواع مختلفة من المواد بشكل كبير، مما يعكس بشكل مباشر خصائصها الميكانيكية:

المواد اللدنة (مثل الفولاذ منخفض الكربون): يحتوي المنحنى على أربع مراحل - المرحلة المرنة (التعافي بعد التفريغ)، ومرحلة الخضوع (يظل الإجهاد دون تغيير بينما يزداد الانفعال)، ومرحلة تصلب الانفعال (يزداد الإجهاد والانفعال في وقت واحد)، ومرحلة عنق الكسر. الاستطالة المئوية بعد الكسر عالية (δ > 5%).
المواد الهشة (مثل السيراميك والحديد الزهر): لا توجد مرحلة خضوع واضحة؛ تنكسر مباشرة بعد المرحلة المرنة. الاستطالة المئوية بعد الكسر منخفضة للغاية (δ < 5%)، وقوة الشد أقل بكثير من قوة الضغط.
المواد المرنة للغاية (مثل المطاط): التشوه المرن كبير للغاية (يصل إلى 1000٪)، ومعامل المرونة منخفض، ولا يوجد تشوه لدن، ويتعافى بالكامل بعد التفريغ.

4. العوامل الأساسية المؤثرة في الاختبار

تعتمد دقة نتائج الاختبار على التحكم في العوامل التالية:

مواصفات العينة: يجب أن تتوافق مع المعايير الوطنية (مثل GB/T 228.1) لضمان أبعاد موحدة (الطول والقطر) وتجنب الأخطاء الناجمة عن اختلافات العينات.
معدل التحميل: سيجعل التحميل السريع للغاية المادة تظهر "زيادة الهشاشة" (على سبيل المثال، قد لا يكون للفولاذ منخفض الكربون خضوع واضح). يجب إجراء التحميل بالمعدل القياسي (على سبيل المثال، 1 ~ 5 مم/دقيقة).
الظروف البيئية: تقلل درجات الحرارة المرتفعة من قوة المادة وتزيد من الليونة؛ تجعل درجات الحرارة المنخفضة المواد هشة (مثل "الهشاشة الباردة" للفولاذ في درجات الحرارة المنخفضة). يجب تحديد درجة حرارة الاختبار بوضوح.

فرن المعالجة الحرارية الصناعية

فرن المعالجة الحرارية الفراغية

فرن التدفئة بالاندفاع

خط المعالجة الحرارية

فرن التحميص

محرقة القمامة