استحکام خمشی چیست؟

استحکام خمشی، که به عنوان استحکام خمشی نیز شناخته می‌شود، به حداکثر تنشی اشاره دارد که یک جسم می‌تواند قبل از خم شدن و شکستگی تحمل کند، یعنی توانایی ماده در مقاومت در برابر خم شدن بدون شکست. هدف اصلی این آزمایش، تعیین مقاومت خمشی پلاستیک‌ها است. واحد آن می‌تواند کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع (Kg/cm²) یا مگاپاسکال (MPa) باشد. به طور کلی، استحکام خمشی و مدول خمشی پلاستیک‌های ترموست (گرماسخت) بیشتر از پلاستیک‌های ترموپلاستیک (گرمانرم) است.

رفتار رئولوژیکی پلاستیک‌ها به رابطه بین تنش، تغییر شکل و ویسکوزیته پلاستیک‌ها در طول فرآیند پردازش اشاره دارد.

در فرآیند تزریق، پلاستیک باید از نازل دستگاه تزریق پلاستیک عبور کرده و وارد قالب شود و حفره‌های قالب را پر کند. بنابراین، رئولوژی پلاستیک‌های تزریقی به مطالعه عملکرد جریان پلاستیک در این فرآیند می‌پردازد که شامل سرعت جریان، فشار جریان، نیروی اکستروژن، ضریب انبساط، دمای تغییر شکل و موارد دیگر است.

عناصر آزمون استحکام خمشی

1. خواص مکانیکی:

- خواص مکانیکی مختلف یک ماده هنگام قرار گرفتن در معرض نیروهای خارجی.

2. کرنش:

- تغییر شکل ناشی از اعمال نیروهای خارجی بر یک ماده. اندازه کرنش به وسیله فرمول زیر بیان می‌شود:

L(طول اولیه) / ΔL(تغییر طول)= (کرنش) ε

3. تنش کششی:

- تنش داخلی یک ماده هنگامی که کشیده می‌شود.

4. تنش فشاری:

- تنش داخلی یک ماده هنگامی که فشرده می‌شود.

5. تنش برشی:

- تنش داخلی در قسمت‌های موازی لغزنده ماده که تحت نیروی برشی قرار می‌گیرند.

6. استحکام فشاری:

- بار فشاری اعمال‌شده بر روی نمونه تا مقدار بار بر واحد سطح هنگامی که نمونه خراب می‌شود.

این عناصر به مهندسان کمک می‌کنند تا خواص مکانیکی مواد را در برابر بارهای مختلف تحلیل کنند و استحکام مواد را تحت شرایط مختلف آزمایش کنند.

روش آزمون برای استحکام خمشی

روش آزمون برای استحکام خمشی معمولاً مطابق با استانداردهای ASTM D790 یا ISO 178 انجام می‌شود. ASTM معمولاً از نمونه‌های نواری پلاستیکی با ابعاد ۳.۲ میلی‌متر (ضخامت) x ۱۲.۷ میلی‌متر (عرض) x ۱۲۵ میلی‌متر (طول) (۰.۱۲۵ اینچ x ۰.۵ اینچ x ۵.۰ اینچ) استفاده می‌کند، در حالی که ISO از نمونه‌های نواری با ابعاد ۴ میلی‌متر x ۱۰ میلی‌متر x ۸۰ میلی‌متر استفاده می‌کند.

در طول آزمون، نمونه روی دو آنویل ثابت با فاصله مشخص قرار می‌گیرد و سپس با یک نقطه (روش آزمون سه‌نقطه‌ای) از بالا به پایین با سرعت ۱۵ میلی‌متر در دقیقه فشار داده می‌شود تا نمونه شکسته شود یا از یک حد معین فراتر رود.

همچنین می‌توان از دو نقطه با فاصله ثابت برای اعمال بار در مرکز دو نقطه تکیه‌گاه استفاده کرد که به عنوان آزمون چهار‌نقطه‌ای شناخته می‌شود. اما به طور معمول، روش آزمون سه‌نقطه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لطفاً توجه داشته باشید: تصویر فقط یک نمایش شماتیک است؛ طبق مقررات، نقطه تماس با نمونه پلاستیکی باید شعاع‌دار باشد تا از تمرکز تنش جلوگیری شود.

معمولاً لازم است استحکام خمشی نمونه آزمایش تحت کرنش خمشی ۵٪ بدون شکست محاسبه شود.

مدول خمشی

در محدوده الاستیک، نسبت تغییر شکل خمشی ناشی از فشردگی جسم تحت تنش، مدول خمشی نامیده می‌شود.

در ابتدای آزمون، تنش و کرنش نمونه‌های پلاستیکی تقریباً به‌صورت خطی متناسب هستند و مدول خمشی به‌عنوان مرجع در نظر گرفته می‌شود.

در زیر استحکام خمشی و مدول خمشی پلاستیک‌های متداول در تزریق پلاستیک آورده شده است:

این مقادیر به عنوان مقادیر مرجع برای طراحی و انتخاب مواد در فرآیند تزریق پلاستیک استفاده می‌شوند و به مهندسان کمک می‌کنند تا ماده مناسب را برای کاربردهای خاص انتخاب کنند. لطفاً توجه داشته باشید که این مقادیر ممکن است بسته به نوع خاص و شرایط فرآوری مواد متغیر باشند.