صفحه اصلی خدمات آزمایشگاهی تست پیچ و مهره

تست پیچ و مهره

پیچ و مهره یکی از پرکاربردترین قطعات مهندسی بوده و آزمون های مکانیکی مختلفی شامل کشش، بارگواه، سختی سنجی، ضربه و غیره جهت بررسی خواص و مطابقت با استانداردها بر روی آن انجام می شود.

به طور کلی آزمایشات مکانیکی زیر بر روی پیچ ها انجام می شود:

تست کشش با مقطع کامل Full-size

تست کشش دمبلی

تست کشش گوه ای (کلگی) Wedge Test

آزمون بار گواه Proof Load Test

تست ضربه Impact Test

سختی سنجی نقاط سه گانه      Microhardness Indentation

سختی سنجی سطح و مغز Macrohardness

تست های مکانیکی مربوط به مهره ها عبارتند از:

سختی سنجی سطح و مغز

آزمون بارگواه

خواص مکانیکی انواع پیج و مهره طبق استانداردهای مختلف بررسی می شود که متداول ترین آنها عبارتند از:

استاندارد ISO 898-1   برای پیچ ها و ISO 898-2   برای مهره ها

استاندارد ASTM A193   برای پیچ ها و ASTM A194   برای مهره ها

استاندارد ملی ایران شماره 4555 برای پیچ و مهره زنگ نزن

استاندارد ملی ایران شماره 2874 برای پیچ های دوسر رزوه

استاندارد ملی ایران شماره 5654 برای مهره های دنده درشت

استاندارد ملی ایران شماره 5655 برای مهره های دنده ریز

استاندارد ASTM F606M و ISO 3506  و استانداردهای مختلف DIN از جمله 933،931،558،6914 و غیره

تست کشش با مقطع کامل

در این آزمون، پیچ بصورت مقطع کامل     (Full Size)درون فیکسچر مخصوص دستگاه کشش قرار گرفته و تست می شود. تست کشش تا مرحله شکست پیچ پیش می رود و خواص مکانیکی شامل تنش تسلیم، استحکام نهایی، ازدیاد طول محاسبه می شوند.سپس خواص مکانیکی با استاندارد مربوطه مطابقت داده می شود. در صورتی که رزوه های پیچ هرز شود و دچار شکست نگردد، آزمون مورد قبول نخواهد بود.

فیکسچر تست کشش پیچ

برخی شرایط آزمون در استاندارد ISO 898-1 :

  •   طول رزوه درگیر باید حداقل     1dباشد.
     
  •   طول قسمت رزوه دار آزاد تحت بار باید حداقل 1d باشد. در مورد پیچ های سازه ای با طول رزوه کوتاه، می توان آزمون را با طول آزاد رزوه کمتر از   1d انجام داد.
    •   سرعت آزمون نباید از mm/min    25 تجاوز کند.
    •   آزمون تا پایان شکت ادامه می یابد و حداکر نیروی کششی Fm تعیین می شود. 

  

الزامات آزمون طبق استاندارد ISO 898-1 :

  •   در مورد پیچ های با ds > d2      ، شکست باید در قسمت آزاد رزوه دار رخ دهد.
  •   در مورد پیچ های با ds d2      ، شکست باید در قسمت آزاد رزوه دار یا بدون رزوه رخ دهد.
  •   استحکام کششی باید با حداقل مقدار مندرج در جدول 3 مطابقت داشته باشد.

  • تست کشش کامل پیچ
  •   
    •   در مورد پیچ های تمام رزوه، شکست می تواند تا ناحیه اتصال بین کلگی و قسمت رزوه دار و یا حتی کلگی ادامه یابد، به شرطی که منشأ آن از ناحیه رزوه دار باشد.

به عنوان مثال خواص کششی پیچ در کلاس های مختلف طبق استاندارد ISO 898-1     به شرح زیر است:

ردیف

خواص مکانیکی 

کلاس مربوطه 

4.6 

4.8 

5.6 

5.8 

6.8 

8.8 

9.8 

d  

16 mm

10.9 

12.9/ 

12.9 

d  

16 mma

d > 

16 mmb

1

استحکام کششی      Rm, MPa 

nom.c 

400 

500 

600 

800 

900 

1 000

1 200

min.

400 

420 

500 

520 

600 

800 

830 

900 

1 040

1 220

2

تنش تسلیم پایین    , R d, MPa 

eL 

nom.c 

240

300

min.

240

300

3

تنش     0.2     درصد     , Rp0,2, MPa 

nom.c 

640

640

720

900

1 080

min.

640

660

720

940

1 100

4

تنش در     0,0048d     جابجایی برای پیچ های مقطع کامل     , Rpf, MPa

nom.c 

320

400

480

min.

340e 

420e 

480e 

5

تنش بار گواه    , S f, MPa nom. 

p 

225 

310 

280 

380 

440 

580 

600 

650 

830 

970 

Sp,nom/ReL,min or 

نسبت تنش گواه      Sp,nom/Rp0,2 min or 

Sp,nom/Rpf,min

0,94 

0,91 

0,93 

0,90 

0,92 

0,91 

0,91 

0,90 

0,88 

0,88 

6

درصد ازدیاد طول برای نمونه های ماشین کاری شده    , A, % min. 

22

20

12

12

10

9

8

7

درصد کاهش سطح مقطع برای نمونه های ماشین کاری شده    , Z, % min. 

52 

48 

48 

44 

8

ازدیاد طول برای پیچ های مقطع کامل    , Af min.  

0,24

0,22

0,20

تست کشش نمونه ماشینکاری شده (دمبلی)

معمولا در صورتی که امکان تست پیچ بصورت مقطع کامل وجود نداشته باشد یا به درخواست کارفرما، نمونه های دمبلی به روش ماشینکاری تهیه و تحت آزمایش کشش قرار می گیرند. سپس خواص کششی با استاندارد مربوطه مطابقت داده می شوند.

پیچ ماشینکاری شده بصورت دمبلی

هدف از این تست تعیین موارد زیر است:

  •   استحکام کششی 
  •   تنش تسلیم پایینی یا تنش در ازدیاد طول 2/0% 
  •   درصد ازدیاد طول پس از شکست 
  •   درصد کاهش سطح مقطع پس از شکست

  

قطر نمونه ماشین کاری شده باید d0 < d3,min     باشد ولی ترجیحاً d0 3 mm    .

هنگام ماشین کاری نمونه های مربوط به پیچ های کوئنچ و تمپر شده با قطر اسمی     d > 16 mm     کاهش قطر اولیه نباید بیش از 25درصد باشد. (حدود 44% سطح مقطع اولیه)

تست کشش طبق استاندارد     ISO 6892-1     انجام میشود. سرعت تست تا رسیدن به نقطه تسلیم نباید از     10mm/min     و پس از آن     25mm/min     تجاوز کند.

تست کشش گوه ای (کلگی) Wedge Test

این آزمون مشابه تست کشش با مقطع کامل است، با این تفاوت که یک واشر گوه ای شکل با ابعادی مطابق استاندارد در زیر کلگی پیچ قرار می گیرد و حین تست کشش نیروی برشی به کلگی وارد می کند. پس از انجام آزمایش، علاوه بر مطابقت با استحکام کلاس مورد نظر، نباید هیچ گونه ترک خوردگی در کلگی پیچ مشاهده شود.

  

واشر مطابق شکل در زیر کلگی پیچ قرار گرفته و نمونه بصورت فول سایز تحت آزمون قرار می گیرد.

فیکسچر تست کلگی پیچ

الزامات

در مورد پیچ های با ds > d2      و تمام رزوه، شکست باید در قسمت رزوه دار رخ دهد.

در مورد پیچ های با ds d2     ، شکست باید در قسمت رزوه دار یا بدون رزوه رخ دهد.

استحکام کششی باید با حداقل مقدار مندرج در جدول 3 مطابقت داشته باشد.

بررسی یکپارچگی کلگی و ساق پیچ

  • شکست نباید در کلگی رخ دهد.
  • در مورد پیچ های دارای ساق بدون رزوه، شکست نباید در ناحیه اتصال بین کلگی و ساق رخ دهد.
    • در مورد پیچ های تمام رزوه، شکست می تواند تا ناحیه اتصال بین کلگی و قسمت رزوه دار و یا حتی کلگی ادامه یابد، به شرطی که منشأ آن از ناحیه رزوه دار باشد.

آزمون بار گواه Proof Load Test

آزمون بارگواه پیچ شامل دو مرحله اصلی به شرح زیر است:

  1. - اعمال یک بارگواه کششی مشخص و
  2. - اندازه گیری ازدیاد طول دائمی در صورت ایجاد بر اثر بارگواه

پیچ باید درون فیکسچرهای مربوطه طبق شکل قرار گیرد. پیچ تمام رزوه درون دو فیکسچر رزوه دار قرار می گیرد. طول قسمت رزوه دار درگیر باید حداقل 1d باشد.

بارگواه طبق جداول مربوطه میبایست بصورت محوری به پیچ وارد شود.

سرعت تست نباید از mm/min 3 تجاوز کند. بارگواه مورد نظر باید به مدت 15 ثانیه اعمال شود.

آزمون بارگواه مهره نیز به روشی مشابه انجام می شود.

فیکسچر آزمون بارگواه پیچ و ومهره

تست ضربه Impact Test

هدف از تست ضربه بررسی چقرمگی پیچ تحت نیروی ضربه در یک دمای مشخص و پایین است. این تست تنها درصورت التزام در استاندارد محصول یا توافق میان سازنده و خریدار انجام میشود.

نمونه های ماشین کاری شده طبق استاندارد ISO 898-1

نمونه های ماشین کاری شده باید مطابق با تست شارپی با ناچ V شکل در استاندارد148-ISO باشند. نمونه ها باید بصورت طولی و تا حد ممکن نزدیک به سطح پیچ و در قسمت رزوه دار تهیه شوند. قسمت بدون ناچ نمونه باید نزدیک به سطح پیچ باشد.

نمونه ضربه شارپی ماشین کاری شده طبق استاندارد

مراحل آزمون

نمونه های ماشین کاری شده باید در یک دمای پایدار معادل 20 °C نگه داشته شوند. تست ضربه باید طبق ISO 148-1 انجام شود.

الزامات

مقاومت به ضربه در دمای 20 °C باید مطابق با جدول مربوطه باشد.

علاوه بر آزمون های مکانیکی فوق، تست های دیگری نیز در استاندارهای مختلف عنوان شده که میبایست جهت مطابقت کامل پیچ و مهره ها انجام شوند.