چکیده

تست فشار با استفاده از نمونههای تست فشار برشی یک روش جدید برای رسیدن به مقادیر واقعیتر خواص مکانیکی فلزات از جمله تنش تسلیم برشی که به خصوص نقش مهمی در تعیین پارامترهای فرآیندهای شکلدهی فلزات دارد، ضمن اینکه بدست آوردن این خصوصیات در تست فشار ساده با خطاهایی حاصل از اثراتی همچون ناهمسانی ناحیه کرنشی ناشی از اصطکاک و اثر بشکهای شدن است . این اثرات با محدود کردن ناحیه کرنشی به ناحیه شیار در نمونههای تست فشار برشی تحت کنترل قرار میگیرد .

در این تحقیق جنس نمونه ها به گونهای انتخاب شده است که گستره وسیعی از فلزات کاربردی در صنعت از نظر مقدار استحکام و سختی را در بر گیرند، که شامل نمونههای آلومینیم ۷۰۷۵ (فلزی با سختی کم و انعطافپذیری بالا) شرایط هندسی و نمونههایی از دو نوع فولاد باسختی بالا (CK-45) و VCN-100،و همچنین نمونههایی از آلیاﮊ برنج میباشند. در این پژوهش نمودارهای تنش بر حسب کرنش نمونههای تست فشار برشی با نمودارهای تصحیح شده نمونههای تست فشار ساده مقایسه شدهاند و صحت نتایج و منابع ایجاد خطا در محدوده های مختلف کرنش ارزیابی شدهاند.

کلید واﮊهها: تست فشار برشی، تنش برشی، بشکهای شدن، آلومینیوم ۷۰۷۵، برنج، فولاد CK-45

۱دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد دانشگاه شیراز

۲دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد دانشگاه شیراز

۳دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد دانشگاه شیراز

بررسی معیارهای تسلیم فلزات…

مقدمه

در همه فرآیندهای شکلدهی اعم از نورد، فورجینگ، کشش سیم، و غیره، تنش تسلیم و استحکام نهایی ماده مورد نظر نقش اساسی بازی میکند و اطلاع از مقدار آن از فاکتورهای مهم در تعیین فرآیند شکلدهی میباشد. در واقع بدون اطلاع از استحکام تسلیم، استحکام نهایی و یا استحکام برشی یک ماده که معمولا فلز میباشد نمیتوان فرآیندی را برای شکلدهی آن فلز در فرآیندهای مختلف شکلدهی تنظیم کرد. در حالتهایی با کشش یک بعدی کار سادهای میباشد و در آزمایشگاهها هم برای تعیین این کمیت از فرآیندهای کشش یا فشار یک بعدی استفاده میشود. ولی در حالتهایی که با تنشهای مرکب مثلاﹲ با یک تنش سه بعدی یا حتی با یک تانسور تنش مشکل از تنشهای هیدرواستاتیک و تنش انحرافی یا همان تنشهای برشی سرکار داریم تعیین اینکه به ازای چه ترکیب یا ترکیباتی از این تنشها تسلیم شدن در ماده اتفاق میافتد کار چندان سادهای نیست . معیارهای تسلیم اساسا روابطی تجربی هستند. هر معیار تسلیمی بر برخی از مشاهدات آزمایشگاهی استوار است که مهمترین این مشاهدات این نکته است که تنشهای هیدرواستاتیک خالص در یک جامد پیوسته باعث تسلیم نمیشود. در نتیجه معیار تسلیم باید تابعی از مؤلفههای انحرافی یک تنش مرکب باشد. در حال حاضر دو معیار تسلیم کلی قابل قبول برای پیشبینی آغاز تسلیم در فلزات وجود دارد. در سالهای اخیر روشهای مختلفی برای بررسی صحت و دقت این معیارهای تسلیم ارائه شده و دانشمندان زیادی با ارائه مقالاتی روشهای تجربی زیادی را برای رسم نمودارهای تنش- کرنش مواد مختلف و محاسبه تنش مؤثر و کرنش مؤثر ارائه دادهاند. تست فشار برشی که توسط آقای د. رتییل[۱] و[۴] ارایه شده است از این جمله است . البته بررسیهای ایشان برای گستره خاصی از سرعتهای کرنش بود. نمونههای فشار ایشان نمونههای خاصی بودند که در آنها در اثر اعمال یک نیروی تک محوری تنش برشی خالص ایجاد میشد. در تحقیق حاضر با استفاده از نمونههای فشاری برشی و نمونههای فشاری ساده از همان جنسها و مقایسه نتایج حاصل از این روش و فرمولهای ارایه شده توسط ایشان با نتایج حاصل از تست فشار متداول و معیار فون مایسز صحت و دقت نتایج بررسی شده است.

مواد و روش تحقیق

در این تحقیق جنس نمونهها به گونهای انتخاب شده است که گستره وسیعی از فلزات کاربردی در صنعت از نظر مقدار استحکام و سختی را در برگیرند، که شامل نمونه های آلومینیم ۷۰۷۵ (فلزی با

یازدهمین کنگره سالانه انجمن مهندسین متالورﮊی ایران

سختی کم و انعطافپذیری بالا) شرایط هندسی و نمونه هایی از دو نوع فولاد باسختی بالا (CK-45) و

VCN-100،و همچنین نمونه هایی از آلیاﮊ برنج میباشند.