شکل‌پذیری: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز اضافه کردن عکس جدید |
Maktoubian (بحث | مشارکت‌ها) افزودن جستار وابسته و تکمیل توضیحات |
||
خط ۱:
'''کِشایی یا شکل‌پذیری''' (ductility) یک خاصیت ذاتی و کیفی ماده است، مقیاسی برای اندازه‌گیری و قابلیت مواد برای [[موم‌سانی|تغییر شکل پلاستیکی]] قابل‌توجهی پیش از گسیختگی ، که ممکن است به صورت درصد افزایش طول یا درصد میزان کاهش به دست آمده از یک آزمون کشش نیز بیان شود.
'''کِشایی یا شکل‌پذیری''' مقیاسی برای اندازه‌گیری و قابلیت مواد برای تغییر شکل پلاستیکی قابل‌توجهی پیش از گسیختگی می‌باشد، که ممکن است به صورت درصد افزایش طول یا درصد میزان کاهش به دست آمده از یک آزمون کشش نیز بیان شود. بر اساس طراحی مهندسی مکانیکی شیگلی (ویرایش دهم) مقدار قابل‌توجه چیزی در حدود 5.0 درصد افزایش طول می‌باشد (به بخش 5.3 صفحه 233 مراجعه گردد). همچنین به معادلات 2-12، صفحه 50 برای تعریف درصد افزایش طول و درصد منطقه کاهش نیز مراجعه نمایید. شکل‌پذیری اغلب به وسیله قابلیت مواد، وقتی که مورد کشش قرار می‌گیرند تا حدی که به یک سیم تبدیل شوند، نیز مشخص می‌شود.از بررسی داده‌ها در جداول A20, A21, A22, A23 و A24 در طراحی مهندسی مکانیکی شیگلی، ویرایش دهم،در خصوص مواد شکل‌پذیر و شکننده، ممکن است به تعریف وسیع تر قابل‌اندازه‌گیری در زمینه شکل‌پذیری دست یافت که فقط بر درصد افزایش طول تکیه ندارد. به طور کلی، یک ماده شکل‌پذیر باید دارای مقاومت تسلیم قابل‌اندازه‌گیری باشد، که در آن نقطه تغییر شکل پلاستیکی غیرقابل بازگشت آغاز می‌شود و همچنین باید یکی از شرایط زیر را نیز در این حالت برآورده سازد: یا افزایش طولی آن حداقل در 5% دچار شکست و اختلال گردد، و یا کاهش منطقه آن حداقل در 20% افزایش طول منجر به پارگی و گسستگی گردد، یا کرنش واقعی آن حداقل در 10% منجر به گسیختگی گردد.خاصیت '''چکش‌خواری'''، خصوصیت مشابهی است که قابلیت یک ماده برای تغییر شکل تحت تاثیر تنش‌های فشردگی می‌باشد؛ این خاصیت اغلب توسط قابلیت مواد برای ایجاد یک صفحه نازک در اثر چکش‌خوری یا نورد مشخص می‌شود. هر دوی این خصوصیات مکانیکی جنبه‌هایی از پلاستیسیته ی مواد هستند، به این معنا که یک ماده جامد می‌تواند به صورت نرم و با قابلیت چکش‌خواری بدون شکستگی و ترک تغییر شکل یابد. همچنین این نوع خصوصیات مواد به دما و فشار نیز وابستگی دارند.شکل‌پذیری و خاصیت چکش‌خواری همیشه هم راستا با یکدیگر نیستند ـ به عنوان مثال، درحالی که طلا دارای قابلیت شکل‌پذیری و چکش‌خواری بالایی می‌باشد، سرب دارای شکل‌پذیری پائین بوده اما دارای قابلیت چکش‌خواری بالایی می‌باشد؛درحالی که یک اونس طلا را می‌توان به صفحه‌ای که 9 متر مربع و به ضخامت 0.000018 سانتی‌متر را می‌پوشاند، مورد چکش‌خواری قرار داد.کلمه شکل‌پذیری را گاهی اوقات می توان برای بیان هر دو نوع حالت‌های پلاستیکی به کار برد.▼
مواد شکل پذیر می‌توانند کرنش‌های بزرگ را حتی پس از رسیدن به نقطه تسلیم تحمل کند. در طرف مقابل،مواد شکننده، مقاومت کمی در برابر کرنش‌های پلاستیک دارند و در برخی از موارد، هیچ کرنش پلاستیکی را تحمل نمی‌کنند. در واقع هر چه فاصله بین استحکام تسلیم و گسیختگی در نمودار تنش کرنش ماده بیشتر باشد، ماده شکل پذیر تر است.<ref name=":0" />در مواد شکننده که چدن، شیشه، و سنگ را شامل می‌شود، گسیختگی آنها بدون تغییر قابل توجهی در آهنگ افزایش طول اتفاق می‌افتد، یعنی در مواد شکننده، تفاوتی میان استحکام نهایی و استحکام شکست وجود ندارد. همچنین، کرنش مواد شکننده در لحظه‌ی گسیختگی بسیار کوچکتر از مواد شکل‌پذیر است.<ref>{{یادکرد وب|عنوان=شکل پذیری، Ductility|نشانی=https://civil808.com/pedia/tag/4759/%D8%B4%DA%A9%D9%84-%D9%BE%D8%B0%DB%8C%D8%B1%DB%8C%D8%8C-ductility|وبگاه=civil808.com|بازبینی=2019-06-23|کد زبان=fa}}</ref>
مساحت زیر منحنی تنش کرنش برای مواد شکل‌پذیر، نسبت به مواد شکننده بزرگ‌تر است، در نتیجه ضریب چقرمگی مواد شکل‌پذیر بیشتر خواهد بود. در واقع، این ویژگی باعث جذب انرژی کرنشی بیشنری پیش از شکست می‌شود. همچنین به دلیل کرنش قابل توجه مواد شکل‌پذیر پیش از شکست، این مواد تغییر شکل بسیار زیادی را متحمل می‌شوند.<ref name=":0">{{یادکرد وب|عنوان=آشنایی با مواد شکل‌پذیر و مواد شکننده|نشانی=https://blog.faradars.org/%d8%a2%d8%b4%d9%86%d8%a7%db%8c%db%8c-%d8%a8%d8%a7-%d9%85%d9%88%d8%a7%d8%af-%d8%b4%da%a9%d9%84%e2%80%8c%d9%be%d8%b0%db%8c%d8%b1-%d9%88-%d9%85%d9%88%d8%a7%d8%af-%d8%b4%da%a9%d9%86%d9%86%d8%af%d9%87/|وبگاه=مجله فرادرس|تاریخ=13۹۷-۰3-۰۷T16:23:27+04:30|بازبینی=2019-06-23|کد زبان=fa-IR}}</ref>
[[پرونده:منحنی تنش-کرنش.jpg|بندانگشتی|نمونه نمودار تنش کرنش]][[پرونده:Ductility.svg|بندانگشتی|تفاوت شکست در ماده نرم cو ماده شکننده a]]
▲
شکل‌پذیری در فلزکاری بسیار پراهمیت می‌باشد، زیرا موادی که تحت فشار دچار ترک، شکستگی یا خردشدن می‌شوند را نمی‌توان با اسفاده از فرآیندهای شکل‌دهی به فلزات نظیر چکش‌کاری، نورد، کشیدن یا جداسازی (
▲شکل‌پذیری در فلزکاری بسیار پراهمیت می‌باشد، زیرا موادی که تحت فشار دچار ترک، شکستگی یا خردشدن می‌شوند را نمی‌توان با اسفاده از فرآیندهای شکل‌دهی به فلزات نظیر چکش‌کاری، نورد، کشیدن یا جداسازی (اکسترودینگ) دستکاری نمود. مواد دارای قابلیت چکش‌خواری را می‌توان با روش سرد با استفاده از روش‌های مهرزنی یا پرس‌سازی شکل داد، درحالی که مواد شکننده ممکن است ریخته‌گری یا شکل‌دهی گرمایشی (ترموفورم) شوند.درجات بالای شکل‌پذیری به دلیل پیوندهای فلزی ایجاد می‌شود، که به طور عمده در فلزات یافت می‌شوند و منجر به درک مشترکی می‌شوند که فلزات به طور کلی شکل‌پذیر هستند. الکترون‌های پوسته ظرفیت پیوندهای فلزی آزاد بوده و با بسیاری از اتم‌های دیگر به اشتراک گذاشته می‌شوند. این الکترون‌های آزاد به اتم‌های فلزی این امکان را اعطا می‌نمایند تا بر روی یکدیگر بدون اینکه تحت تاثیر نیروهای دافعه قوی قرار داشته باشند بلغزند که منجر می‌شود مواد دیگر دچار شکستگی شوند.
شکل‌پذیری را می‌توان توسط کرنش نقطه ی انفصال مشخص کرد که کشش مهندسی است که در آن یک نمونه آزمایشی در خلال آزمایش کشش تک‌محوری شکسته می‌شود. مقیاس معمول دیگر مورد استفاده، کاهش منطقه شکست است. شکل‌پذیری فولاد بسته به مواد آلیاژی آن متغیر می‌باشد. افزایش مقدار کربن باعث کاهش قابلیت شکل‌پذیری آن می‌شود. بسیاری از پلاستیک‌ها و جامدات بی‌شکل، نظیر Play-Doh، نیز چکش‌خوار هستند. شکل‌پذیرترین ماده پلاتینیوم است و چکش‌خوارترین ماده طلا است. این چنین مواد زمانیکه تحت کشش بیش از حد قرار می‌گیرند، نظیر فلزات که از طریق تشکیل، جهت‌بندی مجدد و تغییر و مهاجرت دوگانه‌های کریستالی بدون سخت‌شوندگی قابل‌توجه دچار تغییر شکل می‌گردند.
'''دمای تبدیل شکل‌پذیری ـ شکنندگی'''
دمای تبدیل شکل‌پذیری ـ شکنندگی (DBTT)، دمای شکل‌پذیری صفر (NDT)، یا دمای تبدیل شکل‌پذیری صفر یک فلز دمایی است که در آن دما انرژی شکست در زیر مقدار از پیش تعیین شده عبور می‌نماید (برای فولادها عموماً 40 ژول در آزمون فشاری شارپی استاندارد). DBTT زمانی دارای اهمیت است که یک فلز زیر دمای DBTT بسیار خنک شود، آن فلز زمانی که فشار به جای خمیدگی با تغییر شکل افزایش یابد، تمایل بسیار زیادی به شکستگی و خردشوندگی دارد. به عنوان مثال، زاماک 3 در دمای اتاق دارای قابلیت شکل‌پذیری خوبی است، اما زمانی که در دماهای زیر صفر تحت فشار قرار می‌گیرند، دچار شکستگی و خردشوندگی می‌شود. DBTT مثال بسیار مهمی در انتخاب موادی است که تحت تاثیر تنش‌های مکانیکی قرار می‌گیرند. پدیده مشابهی، دمای تبدیل شیشه، در شیشه‌ها و پلیمرها رخ می‌دهد، هرچند این مکانیزم به طول کامل از مکانیزم رخ داده در اجسام و مواد بی‌شکل متفاوت است.در برخی از مواد، انتقال نسبت به سایر مواد تیزتر بوده و عموماً نیاز به یک مکانیزم تغییر شکل حساس به دما دارد. به عنوان مثال، در موادی با شبکه مکعبی با بدنه مرکزی bcc، DBTT کاملاً مشخص و آشکار است، طوری که حرکت جابجایی پیچ‌خوردگی چون نظم و ترتیب مجدد جابجایی هسته پیش از لغزش نیاز به فعال‌سازی گرمایی دارد، به میزان بسیار زیادی به دما وابستگی دارد. این امر می‌تواند برای فولاد با مقدار بالای آهن بسیار مشکل‌افرین باشد. این امر به طور کلی منجر به ایجاد شکستگی‌های پوسته‌ای جدی در کشتی‌های لیبرتی در آب‌های سرد در خلال جنگ جهانی دوم گردید که منجر به غرق شدن بسیاری از آنها شد. همچنین DBTT می‌تواند تحت تاثیر عوامل خارجی نظیر تابش نوترونی نیز قرار گیرد، که منجر به افزایش عیوب شبکه‌های داخلی و کاهش انعطاف‌پذیری متناظر با این امر و افزایش در DBTT گردد.
سطر ۱۵ ⟵ ۱۹:
دقیق‌ترین روش اندازه‌گیری DBTT یک ماده به روش آزمون شکستگی می‌باشد. عموماً آزمون خمش چهار نقطه‌ای در یک محدوده دمایی بر روی میله‌های ازپیش ترک‌خورده مواد جلاداده شده انجام می‌گیرد.
برای آزمایشات انجام شده در دماهای بالاتر، فعالیت جابجایی افزایش می‌یابد. در یک دمای خاص، جابجایی نوک ترک و شکاف‌ها را طوری می‌پوشاند که مقدار تغییر شکل اعمال شده برای این مقدار تنش در نوک ترک برای دستیابی به مقدار بحرانی جهت شکستگی (KiC) کافی نیست. دمایی که در آن دما این امر رخ می‌دهد، دمای تبدیل تغییر شکل ـ شکستگی است. اگر آزمایشات در مقدار کشش بالاتری صورت گیرد، محافظت بیشتری در خصوص جابجایی نیاز است تا مانع از شکنندگی در ترک‌ها شود، و دمای تبدیل در این حالت باید افزایش یابد.
== جستار های وابسته ==
* [[چقرمگی]]
* [[مواد نرم]]
* شکست
* [[موم‌سانی|تغییر شکل پلاستیکی]]
* [[چقرمگی شکست]]
== منابع ==
{{پانویس}}
<br />
سطر ۲۷ ⟵ ۳۹:
[[رده:تغییر شکل]]
[[رده:مکانیک محیط‌های پیوسته]]
[[رده:مهندسی مواد]]
| |||