آزمون کشش پیچ

آزمون کشش، مستقیم‌ترین راه سنجش استحکام پیچ است: پیچ کشیده می‌شود تا بشکند، و نیرو و رفتارش ثبت می‌شود. اما «کشیدن پیچ» چند روش دارد و هر کدام چیز متفاوتی را می‌سنجد.

آزمون کشش پیچ:

یکی از آزمون‌هایی که روی انواع پیچها انجام می شو، آزمون کشش پیچ است. این آزمون از نوع مخرب است یعنی اینکه بعد از تست دیگر نمی‌توان از آن استفاده کرد.

آزمون کشش پیچ به سه دسته تقسیم می‌شود:

الف – آزمون کشش با مقطع کامل Full - Size

ب – آزمون کشش گوه ای بر روی نمونه کامل ( کلگی ) Wedge Test

ج – آزمون کشش بر روی نمونه ماشین کاری شده( کشش دمبلی )

آزمون کشش با مقطع کامل:

در این آزمون، پیچ را به صورت مقطع کامل در دستگاه کشش قرار داده و آزمون کشش تا مرحله شکست پیچ جلو می‌رود تا بتوانیم تنش تسلیم، ازدیاد طول و استحکام نهایی را اندازه‌گیری نموده و با استانداردهای مربوطه تطبیق دهیم. در این آزمون اگر پیچ شکسته نشود ولی رزوه‌های آن هرز شود نیز نمونه مردود است.

آزمون کشش گوه ای بر روی نمونه کامل:

این آزمون بعد از انجام آزمون بار گواه بر روی نمونه انجام می‌شود. روش کار به این صورت است که پیچ را طوری در دستگاه کشش قرار میدهیم که حداقل چهار رزوه کامل بین فک‌های دستگاه قرار بگیرد. نکته اول اینکه سرعت کشش نباید بیشتر از 25 mm/min باشد و دوم اینکه بعد از انجام کشش، شکست ایجاد شده فقط می‌تواند در بدنه پیچ اتفاق بیفتد و اگر سر پیچ جدا شود یا به هر صورت ایرادی به آن وارد شود، نمونه قبول نمی‌شود. معمولا پیچ‌هایی که به روش فورج گرم ساخته می‌شوند از ناحیه سر یا همان گل پیچ دچار نقص می‌شوند به همین دلیل فورج سرد ارجحیت دارد.

آزمون کشش بر روی نمونه ماشین کاری شده:

در مواقعی که انجام آزمون کشش به دلیل محدودیتها روی نمونه واقعی امکان‌پذیر نباشد، از نمونه ماشین کاری شده استفاده می‌شود و باید توجه داشت که نمونه ماشین کاری شده از قسمت وسط پیچ انتخاب نشود.

سه روش آزمون کشش

• کشش روی نمونه کامل: خود پیچ، همان‌طور که تولید شده، کشیده می‌شود. این واقعی‌ترین آزمون است چون رزوه و گلویی زیر سر — نقاط ضعف واقعی — هم در آزمون حضور دارند.
• کشش روی نمونه ماشین‌کاری‌شده: از بدنه‌ی پیچ نمونه‌ی استاندارد تراشیده می‌شود. این روش خواص ماده را می‌سنجد نه خواص قطعه، و برای پیچ‌های بزرگ که ظرفیت دستگاه کافی نیست استفاده می‌شود.
• کشش گوه‌ای: زیر سر پیچ یک گوه با زاویه‌ی مشخص گذاشته می‌شود تا بار به‌صورت غیرهم‌محور وارد شود.

چرا آزمون گوه‌ای مهم‌تر از آن است که به نظر می‌رسد

در دنیای واقعی، بار هیچ‌وقت کاملاً هم‌محور نیست: سطوح کاملاً موازی نیستند، سوراخ‌ها کمی خارج از مرکزند، و قطعات تحت بار خم می‌شوند. آزمون گوه‌ای همین شرایط را شبیه‌سازی می‌کند.

چیزی که این آزمون واقعاً می‌سنجد چقرمگی و شکل‌پذیری سر پیچ است. پیچی که فقط سخت باشد، زیر بار زاویه‌دار از گلویی می‌شکند. پیچی که درست تمپر شده باشد، تغییر شکل می‌دهد و تحمل می‌کند.

آزمون بار گواه — آزمون متفاوتی است

آزمون کشش پیچ را تا شکست می‌برد. آزمون بار گواه چیز دیگری می‌سنجد: پیچ تا نیروی مشخصی بارگذاری و سپس آزاد می‌شود و بررسی می‌شود که آیا تغییر شکل دائمی گرفته یا نه.

این آزمون غیرمخرب است و نشان می‌دهد پیچ در محدوده‌ی کاری‌اش الاستیک می‌ماند — که دقیقاً همان چیزی است که در اتصال پیش‌تنیده لازم است.

از منحنی آزمون چه چیزی خوانده می‌شود

خروجی آزمون کشش یک عدد نیست؛ یک منحنی نیرو در برابر ازدیاد طول است و هر بخش آن معنای مشخصی دارد:

• ناحیه‌ی خطی ابتدایی. قطعه الاستیک است — اگر بار برداشته شود، به حالت اول برمی‌گردد. کل زندگی یک اتصال پیش‌تنیده باید در همین ناحیه بگذرد.
• نقطه‌ی خروج از خط. از اینجا به بعد تغییر شکل دائمی می‌شود. پیچی که از این نقطه گذشته، حتی اگر سالم به نظر برسد، دیگر همان پیچ نیست.
• بیشینه‌ی منحنی. بالاترین نیرویی که قطعه تحمل کرده — استحکام نهایی.
• افت تا شکست. طول این بخش نشان می‌دهد قطعه چقدر شکل‌پذیر است. قطعه‌ی ترد تقریباً بدون این بخش می‌شکند.

چهار آزمون که با هم اشتباه می‌شوند

«آزمون پیچ» عبارت مبهمی است. چهار آزمون متفاوت وجود دارد که هر کدام چیز دیگری می‌سنجند و نتیجه‌ی یکی جای دیگری را نمی‌گیرد:

رابطه‌ی این چهار با هم مهم است: سختی سریع است ولی غیرمستقیم، بار گواه غیرمخرب است ولی تا شکست نمی‌رود، کشش مستقیم‌ترین است ولی قطعه را از بین می‌برد، و گوه‌ای چیزی را می‌بیند که سه تای دیگر می‌توانند از آن عبور کنند.

چرا آزمون گوه‌ای سخت‌گیرترین آن‌هاست

در آزمون کشش ساده، بار کاملاً هم‌محور است — شرایطی که در هیچ اتصال واقعی وجود ندارد. سطوح کاملاً موازی نیستند، سوراخ‌ها کمی خارج از مرکزند، و قطعات زیر بار خم می‌شوند. آزمون گوه‌ای با قرار دادن یک گوه‌ی زاویه‌دار زیر سر پیچ، همین بی‌نظمی را عمداً وارد می‌کند.

زاویه‌ی گوه را استاندارد تعیین می‌کند و بسته به قطر و کلاس قطعه متفاوت است. آنچه اهمیت دارد این است که در این شرایط، بار دیگر یکنواخت روی مقطع پخش نمی‌شود و گلویی زیر سر بیشترین تنش را می‌برد.

نمونه‌برداری: آزمون روی چه چیزی انجام می‌شود

آزمون مخرب روی همه‌ی قطعات انجام نمی‌شود، پس ارزش نتیجه به این بستگی دارد که نمونه چقدر نماینده‌ی محموله باشد:

• یکدستی محموله شرط اول است. قطعات باید از یک ذوب، یک بهر تولید و یک چرخه‌ی عملیات حرارتی باشند. آزمون یک قطعه از یک محموله‌ی مخلوط، درباره‌ی بقیه چیزی نمی‌گوید.
• نمونه باید تصادفی برداشته شود، نه از روی سطح پالت و نه قطعه‌ای که تأمین‌کننده انتخاب می‌کند.
• تعداد نمونه را استاندارد یا مدارک پروژه تعیین می‌کنند، نه سلیقه.
• برای قطعات بزرگ که ظرفیت دستگاه کافی نیست، نمونه‌ی ماشین‌کاری‌شده استفاده می‌شود — با این آگاهی که نتیجه خواص ماده را می‌دهد، نه خواص قطعه. رزوه و گلویی زیر سر، که نقاط ضعف واقعی‌اند، در چنین آزمونی حضور ندارند.

خواندن گزارش آزمون

وقتی گزارش آزمون به‌دستتان می‌رسد، این موارد باید در آن پیدا شوند و با هم بخوانند:

• شناسه‌ی محموله و بهر — تا بتوان گزارش را به قطعات واقعی وصل کرد. گزارشی که قابل ردیابی نباشد، ارزش چندانی ندارد.
• نوع آزمون — کشش نمونه‌ی کامل، ماشین‌کاری‌شده یا گوه‌ای؛ این سه قابل مقایسه با هم نیستند.
• محل شکست — همان‌طور که آمد، این بخش گاهی مهم‌تر از خود عدد است.
• سختی — هم حداقل و هم حداکثر؛ سختی بیش از حد به‌اندازه‌ی سختی کم مشکل‌ساز است.
• تعداد نمونه — یک نمونه از یک پالت بزرگ، غربال‌گری است نه تأیید.

و در کنار گزارش، همیشه آزمون ترکیب شیمیایی را نگاه کنید: عدد کشش می‌گوید قطعه چقدر قوی است، ترکیب می‌گوید از چه ساخته شده. ناهماهنگی این دو با علامت روی خود قطعه، مهم‌ترین نشانه‌ی مشکل در تأمین است.

محل شکست در آزمون چه اهمیتی دارد؟

شکست در بدنه یا ناحیه‌ی رزوه مورد انتظار است؛ شکست در گلویی زیر سر معمولاً نشانه‌ی مشکل در فورج یا عملیات حرارتی است، نه صرفاً رسیدن به ظرفیت.

تفاوت آزمون بار گواه با آزمون کشش چیست؟

بار گواه غیرمخرب است و فقط بررسی می‌کند قطعه زیر بار کاری تغییر شکل دائمی نگیرد؛ کشش تا شکست می‌رود و قطعه را از بین می‌برد.

چرا آزمون گوه‌ای سخت‌گیرتر است؟

چون بار را غیرهم‌محور می‌کند و گلویی زیر سر بیشترین تنش را می‌برد. قطعه‌ی با تمپر ناکافی ممکن است در کشش ساده قبول شود ولی اینجا بشکند.

نمونه‌ی ماشین‌کاری‌شده چه محدودیتی دارد؟

خواص ماده را می‌سنجد نه خواص قطعه؛ رزوه و گلویی زیر سر که نقاط ضعف واقعی‌اند در آزمون حضور ندارند.

یک گزارش آزمون معتبر چه چیزهایی باید داشته باشد؟

شناسه‌ی محموله و بهر، نوع آزمون، محل شکست، سختی با حد بالا و پایین، و تعداد نمونه.

آیا سختی‌سنجی جای آزمون کشش را می‌گیرد؟

نه. سختی سریع‌ترین غربال‌گری است ولی غیرمستقیم؛ برای تأیید کلاس، آزمون کشش روی نمونه‌ی محموله لازم است.

جمع‌بندی

آزمون کشش مستقیم‌ترین راه سنجش استحکام پیچ است و سه شکل دارد: روی نمونه‌ی کامل که واقعی‌ترین است چون رزوه و گلویی زیر سر هم در آزمون حاضرند، روی نمونه‌ی ماشین‌کاری‌شده که خواص ماده را می‌دهد نه خواص قطعه، و آزمون گوه‌ای که بار را عمداً غیرهم‌محور می‌کند.

آزمون گوه‌ای سخت‌گیرترین آن‌هاست و بهترین آشکارساز عملیات حرارتی ناکافی، چون قطعه‌ی ترد در همین آزمون از گلویی زیر سر می‌شکند. در کنار این‌ها، آزمون بار گواه غیرمخرب است و نشان می‌دهد قطعه در محدوده‌ی کاری‌اش الاستیک می‌ماند — دقیقاً همان چیزی که در یک اتصال پیش‌تنیده لازم است. ارزش هر نتیجه هم در نهایت به یکدستی محموله و درستی نمونه‌برداری وابسته است.

سوالات متداول

آزمون کشش پیچ چه چیزی را می‌سنجد؟

استحکام نهایی پیچ با کشیدن آن تا شکست.

آزمون گوه‌ای چرا انجام می‌شود؟

تا رفتار پیچ زیر بار غیرهم‌محور سنجیده شود؛ معیار خوبی برای چقرمگی سر و کیفیت عملیات حرارتی است.

تفاوت نمونه کامل و ماشین‌کاری‌شده چیست؟

نمونه کامل خواص قطعه را می‌سنجد و ماشین‌کاری‌شده خواص ماده را.

تفاوت آزمون کشش و بار گواه چیست؟

کشش تا شکست می‌رود؛ بار گواه غیرمخرب است و تغییر شکل دائمی را بررسی می‌کند.