مفهوم تنسایل (Tensile Test)

آزمون تنسایل یا کشش، رفتار مواد لاستیکی تحت نیروهای کششی کنترل شده را بررسی می کند و سه پارامتر اصلی را مشخص می کند:

استحکام کششی (Tensile Strength)

حداکثر تنشی که نمونه می تواند قبل از پارگی تحمل کند.

واحد استحکام کششی MPa یا N/mm2 است و نشان دهنده مقاومت ماده در برابر نیروهای کششی است و برای ارزیابی دوام و قابلیت سرویس قطعات اهمیت دارد.

ازدیاد طول در نقطه پارگی (Elongation at Break)

درصد تغییر طول نمونه نسبت به طول اولیه در زمان پارگی به صورت درصد ازدیاد طول گزارش می شود.

مدول کششی (Modulus)

مدول کششی مقاومت ماده در برابر تغییر شکل کششی جزئی است. به عبارتی مدول کششی تنش لازم برای رسیدن به یک درصد کشش مشخص می باشد.

مدول کششی (مدول الاستیک) معمولا در درصدهای مشخصی از ازدیاد طول ( مثلا %۱۰۰, %۲۰۰, %۳۰۰ ) گزارش می شود. مدول کششی در این درصدها بر حسب MPa گزارش می شود. مدول نشان میدهد که ماده چه قدر نرم یا سخت در کشش اولیه است و برای طراحی قطعات با پاسخ مکانیکی مشخص اهمیت دارد.

نمودار تنش- کرنش (Stress- Strain Curve)

نمودار تنش- کرنش رفتار مکانیکی مواد الاستومری تحت بارگذاری کششی را به صورت بصری نشان می دهد. این نمودار تنش (Stress) اعمال شده بر واحد سطح نمونه را در محور عمودی و کرنش (Strain) یا تغییر طول نسبی نمونه را در محور افقی نمایش می دهد. با تحلیل این نمودار می توان استحکام، انعطاف پذیری و مدول کششی ماده را دقیقا تعیین کرد.

اجزای اصلی نمودار تنش- کرنش لاستیک

ناحیه خطی اولیه (Initial Linear Region)

در این ناحیه، تنش تقریبا با کرنش به صورت خطی متناسب است. این ناحیه نمایانگر رفتار الاستیک خطی مواد در کشش اولیه است. مدول کششی معمولا از شیب این بخش محاسبه می شود.

ناحیه غیر خطی (Non-linear Region)

با افزایش کرنش، رفتار مواد لاستیکی ویسکوالاستیک و غیر خطی می شود. زنجیره های پلیمری به تدریج کشیده می شوند و مدول افزایش می یابد و نمودار خمیده می شود.

تنش حداکثر یا استحکام کششی (Ultimate Tensile Strength)

بیشینه تنش قابل تحمل قبل از پارگی نمونه مشخص کننده مقاومت نهایی ماده در برابر بار کششی است.

نقطه پارگی و ازدیاد طول (Elongation at Break)

نقطه پارگی نقطه ای است که نمونه از هم می پاشد و طول آن به حداکثر می رسد. ازدیاد طول در این نقطه نشان دهنده انعطاف پذیری و قابلیت تغییر شکل ماده است.

فیلرها، پلاستی سایزر و سیستم پخت بر شکل نمودار و شیب مدول تاثیر مستقیم دارند.

نمونه ای از نمودار تنش- کرنش لاستیک به صورت شماتیک آورده شده است.

پس از اعمال تنش کششی و رسیدن به کرنش مشخص، با قطع تنش (Unloading) ، مسیر بازگشت ماده در نمودار تنش- کرنش دقیقا منطبق بر مسیر بارگذاری (Loading) نمی باشد. این رفتار ناشی از ماهیت ویسکو الاستیک مواد لاستیکی است.

اختلاف میان منحنی بارگذاری و بار برداری که به صورت یک ناحیه بسته در نمودار ظاهر می شود، هیسترسیس (Hysteresis) نام دارد. این ناحیه بیانگر انرژی تلف شده در ماده طی یک چرخه بارگذاری- بار برداری است که عمدتا به صورت گرما آزاد می شود.

مقدار هیسترسیس به عواملی مانند ساختار مولکولی پلیمر، نوع و میزان فیلر، دانسیته شبکه پخت و نرخ اعمال تنش وابسته است. هیسترسیس بالا نشان دهنده اتلاف انرژی بیش تر و بازگشت الاستیک کمتر بوده و می تواند بر رفتار دینامیکی، تولید گرما و دوام قطعه در شرایط کاری متناوب تاثیر گذار باشد.

در تصویر زیر نمونه ای از منحنی تنش- کرنش و مسیر بازگشت پس از قطع تنش نشان داده شده است.

معرفی دستگاه آزمون کشش

دستگاه Universal Testing Machine که به صورت اختصاری با عنوان UTM شناخته می شود مجهز به:

• گیره های نگه دارنده نمونه لاستیکی
• سلول بار Load Cell کالیبره شده
• سنسور دقیق برای اندازه گیری نیرو و تغییر طول
• اکستنسومتر یا سیستم اندازه گیری جا به جایی

این دستگاه مجهز به نرم افزار ثبت داده ها و رسم نمودار تنش- کرنش می باشد.

نحوه اجرای آزمون کشش

• آماده سازی نمونه: برش نمونه ها به شکل Dumbbell (دمبلی) یا rectangular با ابعاد مطابق با استاندارد ASTM D412
• ضخامت و عرض نمونه باید به طور دقیق اندازه گیری شود.
• نصب نمونه: نمونه را بین فک های دستگاه قرار دهید و مطمئن شوید که لغزش ندارد. نمونه را به کمک دو اکستنسومتر بالا و پایین فیکس کنید.
• دستگاه را راه اندازی کرده و آزمون را تا پارگی نمونه ادامه دهید.
• اندازه گیری نیرو و تغییر طول تا زمان پارگی

استاندارد آزمون کشش ASTM D412

این استاندارد تضمین می کند که نتایج قابل مقایسه و تکرار پذیر باشند.

• نوع نمونه : Die-C Dumbbell
• تعداد نمونه: حداقل ۵ عدد جهت تکرار تست و میانگین گیری عددی داده ها
• نرخ کشش: معمولا ۵۰۰ mm/min برای لاستیک های نرم یا مطابق دستورالعمل آزمون
• دما: ۲۳±۲ °C
• پیش شرط: نمونه ها حداقل ۱۶ ساعت پس از ولکانیزاسیون و در شرایط استاندارد نگهداری شوند.

کاربردهای آزمون کشش

• کنترل کیفیت قطعات لاستیکی و اطمینان از انطباق با مشخصات فنی
• پیش بینی رفتار مواد در شرایط سرویس واقعی همچون دما، فشار و بار
• بهینه سازی فرمولاسیون لاستیک و انتخاب افزودنی ها
• بررسی اثر پرکننده های مختلف (مانند دوده، سیلیکای فعال، کائولین ...) بر خواص مکانیکی
• بررسی تغییرات استحکام کششی، مدول، درصد ازدیاد طول نمونه ها پیش و پس از پیر شدگی

آزمون کشش برای چه قطعاتی مهم است؟

آزمون کشش برای قطعاتی حیاتی است که تحت کشش، فشار، پیچش یا تغییر شکل مداوم قرار می گیرند. این اهمیت در برخی کاربردها، به ویژه قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی مانند شل پلیت، هد پلیت و لیفتربار و لاینرهای لاستیکی آسیاب ها دوچندان است.

اورینگ ها و واشرها، تسمه ها و بوش ها، قطعات ارتعاش گیر، قطعات خودرو مانند شیلنگ ها و تسمه های تایم، دیافراگم ها و ممبران های لاستیکی از جمله قطعاتی هستند که نیازمند خواص کششی مناسب در شرایط عملیاتی می باشند.

آزمون کشش به عنوان یکی از شاخص های کلیدی کیفیت در سایان بسپار سپاهان

در سایان بسپار سپاهان، کیفیت یک شعار نیست؛ نتیجه آزمون های دقیق، تجهیزات پیشرفته و دانش مهندسی است. آزمون کشش به عنوان یکی از مهم ترین شاخص های کنترل کیفیت، نقش محوری در تضمین عملکرد و دوام محصولات لاستیکی این مجموعه ایفا می کند.

با بهره گیری از دستگاه کشش پیشرفته SANTAM و اجرای آزمون ها مطابق استاندارد ASTM D412، خواص مکانیکی کلیدی از جمله استحکام کششی، ازدیاد طول و مدول های کششی با دقت بالا اندازه گیری می شوند. این رویکرد به ما امکان می دهد تا محصولات خود را برای سخت ترین شرایط کاری صنعتی با اطمینان کامل طراحی و تولید کنیم.

کنترل مداوم خواص کششی فرمولاسیون ها در مجموعه سایان بسپار سپاهان، تضمین کننده یکپارچگی ساختاری، انعطاف پذیری مطلوب و مقاومت در برابر شکست زودهنگام است.

سوالات متداول