تست کشش میلگرد
تست کشش میلگرد چیست ؟
با توجه به نقش مهم میلگرد به خصوص در ساختمان‌ها و سازه‌های گوناگون، این مصالح را در آزمایشگاه‌های مخصوص تست می‌کنند. با انجام آزمایشات مختلف بر روی میلگرد سعی می‌شود ویژگی‌های مکانیکی، حرارتی و ارتعاشی آن مورد بررسی قرار بگیرد. این تست‌ها خود در انواع متفاوتی وجود دارند که یکی از رایج‌ترین و با اهمیت‌ترین آن‌ها، تست کششی میلگرد است.
هدف نهایی در همه این تست‌ها به دست آوردن فرمولی برای استفاده از آلیاژهای مختلف جهت ساخت میلگردهایی با ویژگی‌های دلخواه می‌باشد. با توجه به این موضوع، در تست کشش میلگرد هم ویژگی کشسانی آن مورد توجه قرار می‌گیرد. در این تست، با انجام آزمایشات گوناگون بر روی میلگردها، سعی می‌شود آلیاژهای مناسب در تهیه میلگرد برای داشتن بهترین مقاومت کششی به دست آید. در نتیجه این گونه تست‌ها، از میلگردهایی با مقاومت کششی بالاتر در سازه‌ها استفاده می‌شود.
علت اهمیت مقاومت کششی میلگرد
همان طور که می‌دانید، با وجود کاربردهای بسیار متنوع میلگرد اما عمده مصرف آن در بتن و برای افزایش استحکام آن می‌باشد. البته بتن خود یکی از مستحکم‌ترین مصالحی است که قدرت حمل بار و تحمل وزن بی‌نظیری دارد. به همبن دلیل، هم اکنون در سراسر دنیا برای ساخت سازه‌های گوناگون در اولویت است. اما با وجود این، ضعف‌هایی هم دارد که استفاده از میلگرد به منظور پوشش دادن این ضعف‌ها انجام می‌گیرد.
برای مثال بتن در برابر تنش‌ها و فشار ناگهانی مقاومت زیادی ندارد و امکان شکستن یا ترک خوردن آن در این گونه موارد بسیار بالا است. در صورتی که میلگرد در برابر این عوامل مقاومت خوبی داشته و می‌تواند با قرار گرفتن در بتن، ایمنی و مقاومت کل سازه را افزایش دهد. با توجه به این موضوع، مقاومت کششی میلگرد مورد استفاده هم بسیار با اهمیت است. به همین دلیل، از تست کشش میلگرد برای مشخص نمودن میزان مقاومت کششی آن استفاده می‌شود. برای افزایش مقاومت بتن با استفاده از میلگرد کلاف از آرماتوربندی استفاده می‌کنیم.
مقاومت کششی انواع میلگردها
برای این که بفهمیم هر میلگرد چه مقدار نیرویی را می‌تواند تحمل کند بدون این که دچار کشیدگی شود، باید نسبت به محاسبه مقاومت کششی آن اقدام نمود. با محاسبه این مقاومت می‌توان دریافت که برای هر قسمت از ساختمان باید از چه نوع میلگردی و چه تعداد استفاده شود. جهت انجام این کار، در آزمایشگاه تست‌هایی بر روی میلگرد انجام می‌گیرد و میزان کشیده شدن آن بر اساس نیروهای مختلف محاسبه می‌شود.
این آزمایشات به این صورت است که نیروها را از کم به زیاد بر روی میلگردهای گوناگون اعمال می‌کنند تا بدانند در چه نیرویی شروع به کشش خواهد کرد. البته تست کشش میلگرد بر اساس استانداردهای مختلفی انجام می‌گیرد که در هر کشور متفاوت است. برای مثال در کشورهای اروپایی از یک نوع تست، در کشور آلمان از نوعی دیگر و حتی در کشور ما نیز برخی تست‌های ملی برای محاسبه مقاومت کششی انواع میلگردها استفاده می‌شود. در ادامه به این استانداردها خواهیم پرداخت.
روش انجام تست کشش میلگرد
ابتدا باید توجه داشت که برای انجام تست‌های مربوط به اندازه گیری مقاومت کششی میلگرد، از تیکه‌های کوچک میلگرد استفاده می‌شود. نکته‌ای که در انتخاب این قطعه‌های میلگرد اهمیت دارد این است که باید طول آن 5 تا 10 برابر قطر آن باشد. برای مثال، اگر قطر میلگرد استفاده شده در تست 1 سانتی متر باشد، باید طول آن بین 5 تا 10 سانتی متر باشد.
تست کشش میلگرد در اکثر موارد با استفاده از دستگاه های مخصوص انجام می‌گیرد. این دستگاه ها دارای دو فک هستند که یکی از آن‌ها ثابت و دیگر متحرک می‌باشد. قطعه میلگرد انتخاب شده در بین این دو فک قرار گرفته و با شروع آزمایش تست کشش، فک متحرک شروع به کشیدن میلگرد می‌کند. در ادامه باید نیرو وارد شده اندازه گیری و میزان کشیدگی میلگرد هم محاسبه شود. در برخی مواقع، دستگاه تست کشش میلگرد خود همه محاسبات را با استفاده از نرم افزار انجام می‌دهد.
گاهی اوقات هم این اندازه‌گیر‌ی‌ها به صورت دستی انجام می‌شود. یعنی هم نیروی اعمال شده و هم میزان کشش میلگرد اندازه گرفته شده و در نهایت میزان مقاومت کششی میلگرد محاسبه خواهد شد. در این گونه موارد باید از ابزارآلاتی مانند کولیس یا ریزسنج استفاده نمود که دارای دقت بالایی باشند. با استفاده از این تجهیزات می توان اندازه میلگرد مورد استفاده را قبل و بعد از اعمال نیرو محاسبه نمود و تغییرات آن را به دست آورد.
روش انجام این کار هم به این صورت است که با سرعتی ثابت مقدار نیرو افزایش پیدا می‌کند. اولین نیرویی که میلگرد را دچار کشیدگی می‌کند، به عنوان حداقل نیروی کشش در نظر گرفته می‌شود. در ادامه هم آن قدر فرآیند افزایش نیرو ادامه پیدا می‌کند تا میلگرد دچار گسستگی شود. سپس دو قطعه گسسته شده را بر روی هم گذاشته و اندازه گیری می‌کنند تا میزان کشیدگی آن به دست آید.
دستگاه تست کشش میلگرد
در حال حاضر، تست کشش میلگرد با استفاده از دستگاه‌هایی انجام می‌گیرد که بیش‌تر آن‌ها الکترونیکی بوده و با کمک نرم افزارهای خود، تمام مراحل و اقدامات مربوط به این تست را به صورت خودکار انجام می‌دهند. این دستگاه‌ها خود در مدل‌های گوناگونی وجود دارند که جهت این امر از آن‌ها استفاده می‌شود. اما از رایج‌ترین دستگاه‌هایی که اکنون در کشور ما برای انجام آزمایشات مربوط به اندازه گیری مقاومت کششی میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توان به دستگاه‌های یونیورسال اشاره نمود.
دستگاه تست کشش میلگرد یونیورسال هم خود در چندین مدل گوناگون وجود دارد که هم از نظر شکل ظاهری با هم متفاوت هستند و هم دقت انجام آزمایش توسط آن‌ها با هم فرق دارد. از طرف دیگر، این دستگاه‌ها دارای قدرت‌های گوناگونی هم هستند و برای تست کشش میلگرد در ضخامتهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه روش استفاده از این دستگاه‌ها برای انجام تست بر روی میلگرد را بیان خواهیم کرد.
دستگاه تست کشش یونیورسال کوبا
نکته مهم در مورد دستگاه‌های تست کشش یونیورسال، نحوه کارکرد و چگونگی استفاده از آن‌ها برای انجام آزمایش‌های گوناگون بر روی انواع میلگرد می‌باشد. در این جا قصد داریم نحوه تست کشش میلگرد با این دستگاه را برای شما توضیح دهیم. برای این کار لازم است مراحل زیر را پشت سر بگذارید.
- ابتدا باید بعد از رعایت نکات ایمنی، دستگاه را روشن کرده و فک‌های مناسب برای انجام تست کشش میلگرد را بر روی آن قرار دهید. چرا که در اکثر این دستگاه‌ها امکان تعویض فک وجود دارد و برای انجام آزمایش‌های مختلف و انواع میلگرد، نیاز به فک‌های متفاوتی وجود دارد.
- در مرحله بعد باید قطعه میلگرد مورد نظر برای انجام آزمایش را بر روی دستگاه قرار دهید. برای این کار باید قطعه را ابتدا در فک پایین قرار داده به گونه‌ای که دو سوم فک با قطعه درگیر باشد. در ادامه باید فک بالا را هم به سمت پایین حرکت داد. تا جایی که دو سوم فک با قطعه درگیر شود، باید این حرکت را ادامه داد. باید قطعه را با استفاده از پیچ‌های مخصوص که بر روی فک‌ها قرار دارد، کاملا محکم نمود.
- در ادامه می‌توانید تست کشش میلگرد را انجام دهید. برای این کار باید از طریق نرم افزار دستگاه تست کشش میلگرد، گزینه «تست جدید» را انتخاب و در ادامه میزان نیرو و جا به جایی را تعیین نمایید. بعد از تعیین کردن این موارد، می‌تواند با انتخاب گزینه «شروع»، فرآیند تست کشش را آغاز کنید. تست توسط دستگاه شروع شده و تا جایی که میلگرد از هم گسسته شود، ادامه پیدا خواهد کرد. از ویژگی‌های مهم دستگاه تست کشش میلگرد یونیورسال می‌توان به نمایش نمودار کرنش و تنش به صورت لحظه‌ای در هنگا انجام آزمایش اشاره نمود.
- در مرحله آخر باید نتایج حاصل از تست کشش را ندازه گیری و بررسی نمایید. با مقایسه طول اولیه میلگرد با طول آن بعد از اعمال نیروی کششی، می‌توان درصد تغییرات طولی آن را به دست آورد. هم چنین حداقل نیروی مورد نیاز برای کشیده شدن میلگرد هم به دست خواهد آمد. در نتیجه با اطلاع از مقاومت کششی میلگرد، می‌توان از ان در بخش‌های مختلف سازه استفاده نمود.
در این جا روش کلی کار با دستگاه تست کشش میلگرد یونیورسال را برای شما بیان کردیم. اگر چه ممکن است کار با مدل‌های مختلف این دستگاه در برخی جزئیات با هم تفاوت‌هایی داشته باشند، اما به طور کلی برای استفاده از همه این‌ها باید این مراحل را طی کنید.
تفسیر نتایج آزمایش کشش میلگرد
در این آزمون، میلگرد با یک نرخ ثابت در بین فک‌های دستگاه کشش کشیده می‌شود تا زمانی که شکست در میلگرد ایجاد شود. از لحظه آغاز تست تا زمان گسیختگی، تمامی نیروها و کرنش‌های پدید آمده در میلگرد ثبت می‌شوند. تست کشش میلگرد، نتایج آزمون را در قالب یک منحنی نیرو- تغییر طول گزارش می‌کند. با تقسیم این دو پارامتر بر طول نمونه، منحنی تنش- کرنش میلگرد به دست می‌آید.
نتایج تست کشش میلگرد شامل نقطه تسلیم، استحکام تسلیم، استحکام کششی، درصد تغییر طول، مدول یانگ (شیب منحنی در ناحیه الاستیک یا همان قسمت خطی نمودار)، چقرمگی، مدول جهندگی و استحکام شکست یا گسیختگی می‌شود. در ادامه هر یک از این پارامترها موردبررسی قرار می‌گیرند.
نقطه تسلیم میلگرد
نقطه تسلیم میلگرد، اولین تنش در آن است که در کمتر از حداکثر تنش قابل حصول در میلگرد پدیدار می‌شود. نقطه تسلیم در مواد ترد از اهمیت بسزایی برخوردار است، چراکه در این مواد، نقطه تسلیم اختلاف بسیار کمی با استحکام کششی نهایی دارد و یا حتی بر آن منطبق است. تا قبل از نقطه تسلیم، اگر نیرو حذف شود، میلگرد به همان طول اولیه خود باز خواهد گشت. اما پس از این نقطه، تغییر شکل دائمی در قطعه ایجاد خواهد شد که غیرقابل‌برگشت است. لازم به ذکر است که برخی مواد ازجمله برخی فولادها، دارای دو نقطه تسلیم هستند.
نقطه تسلیم بالایی
بالاترین مقدار تنش قبل از اولین افت قابل‌توجه آن به‌عنوان نقطه تسلیم بالایی تعیین می‌شود. در این مرحله ماده دچار تغییر شکل پلاستیکی می‌شود. اگر نقطه تسلیم بسیار مشخص باشد، ماده شروع به جریان می‌کند. درنتیجه، تنش اندکی کاهش می‌یابد، اما کرنش همچنان به افزایش ادامه می‌دهد.
نقطه تسلیم پایینی
کمترین تنش کششی در طول جریان مربوط به نقطه تسلیم پایین است. این اثر منحصراً روی فولاد با آلیاژ کم یا بدون آلیاژ رخ می‌دهد. در مواردی که نقطه تسلیم بالایی تشخیص داده نمی‌شود (زمانی که کاهش نیرو کمتر از 0.5 است یا تسلیم در یک نیروی نسبتاً ثابت در یک محدوده بزرگ‌تر رخ می‌دهد)، این مقدار تنش عموماً به‌عنوان همان نقطه تسلیم اصلی در نظر گرفته می‌شود.
نقطه تسلیم قراردادی
گاهی به دلیل حساسیت‌های دستگاه، نقطه تسلیم به‌خوبی بر روی منحنی تنش- کرنش میلگرد قابل رویت نیست. در چنین مواقعی، از نقطه تسلیم قراردادی استفاده می‌شود. برای این منظور، از کرنش 0.002 یا 0.2 درصد، خطی به موازات ناحیه خطی نمودار تنش- کرنش رسم می‌شود. محل برخورد این خط با نمودار به‌عنوان نقطه تسلیم قراردادی یا Proof Stress معرفی می‌شود.
آزمون مخرب چیست ؟
در برخی از آزمون‌ها لازم است قطعه تا نقطه بحرانی یا شکست مورد آزمایش قرار گیرد ، که به این نوع آزمایش ، آزمون مخرب گفته می‌شود. مانند تست کشش و یا خمش میلگرد.
آزمون مخرب و غیر مخرب میلگرد :
شامل آزمون‌های سختی، کشش، ضربه، پیچش و خستگی می‌باشد . درروش دیگر، آزمایش ازلحاظ کار واقعی بوده که به قطعه صدمه یا آسیبی وارد نمی‌شود و به آن آزمون غیر مخرب گفته می‌شود
انواع آزمایش غیر مخرب میلگرد :
- بازرسی با اشعه
- بازرسی با ذرات مغناطیس (MT)
- بازرسی مافوق صوت (UT)
- بازرسی با میکروسکوپ اتمی
- استاندارد ASTM E8 به‌منظور آزمون کشش فلزات اولیه ، شامل آزمون مکانیکی میلگرد فولادی