آزمایش کشش
چرا برخی پلاستیک ها در ساخت چرخ دنده استفاده می شوند و برخی مانند سفره ها نرم هستند؟ چرا برخی در برابر ضربه دیرتر میشکنند ؟
پاسخ این سوال ها را می توان در منحنی تنش_کرنش نمونه ها جست:
منحنی تنش_کرنش:
یکی از ابتدایی ترین و در عین حال با ارزش ترین آزمایش هایی که بر روی مواد پلاستیکی به منظور بررسی رفتار مکانیکی آنها انجام میشود, آزمایش کشش است.
در این آزمایش یک نمونه به شکل دمبل با ابعاد استاندارد ساخته میشود و بین دو فک دستگاهی قرار میگیرد که با سرعت ثابتی از هم دور میشوند.
این دستگاه همزمان نیروی اعمال شده بر فکها را که نشان دهنده مقاومت نمونه است اندازه گیری و ثبت میکند.
آنچه دستگاه به عنوان نتیجه آزمایش کشش ارائه میدهد نیروی وارد به نمونه در مقابل مقدار جا به جایی دو فک است باتوجه به قانون هوک داریم:
شیب منحنی تنش_کرنش را باE نشان میدهند. و آن را مدول یانگ مینامیم. مدول یانگ یکی از پارامتهای مهم مهندسی به شمار میرود و نشان دهنده سفتی جسم است.
هرجه منحنی تنش_کرنش به خط عمود نزدیک تر باشد و یا به عبارتی شیب آن تند تر باشد مدول یانگ عدد بزرگ تری است که به این معناست که جسم سفت تر است و در مقابل هرچه شیب کمتر باشد مدول یانگ کمتر بوده و در نتیجه جسم نرم تر است.
رفتار پلیمرها در هنگام آزمایش کشش:
یک پلیمر بسته به اینکه از نظر ساختمان شیمیایی در چه وضعیتی باشد رفتار مختلفی را در هنگام این آزمایش کشش از خود نشان میدهد:
یکی دیگر از نکاتی که منحنی تنش_کرنش مشخص میکند انرژی لازم برای شکست نمونه است.
از بین نمونه های ذکر شده چه تفاوتی بین نمونه ۱ و ۵ است؟ به ظاهر نمونه ۱ تنش بیشتری را تحمل میکند . این مطلب به طور کامل درست است .ولی با این وجود نمونه انرژی بیشتری را برای شکستن نیاز دارد. در این آزمایش سطح زیر منحنی نشان دهنده انرژی لازم برای شکست است .هرچه این انرژی بیشتر باشد نمونه دارای چقرمگی بیشتر است
این آزمایش تا شکست نمونه ادامه پیدا میکند. در این نقطه تنش مربوطه تنش در شکست و کرنش مربوط به کرنش در شکست نامیده میشود.
تفاوت نمودار ۲ یعنی پلاستیک هایی مانند پلی استایرن و الیاف با پلاستیک ها چقرمه مانند پلی اتیلن این است که در مقایسه با پلاستیک های شکننده از مدول کمتری برخوردارند و حداثر تحمل آنها در برابر تنش نیز کمتر بوده,ولی در مقابل,در برابر ضربه بسیار مقاومند.
به طور کلی چه استفاده هایی از این نمودار می شود؟
در طراحی یک قطعه و میزان نیرویی که به آن وارد می شود .میزان کش آمدن یک نمونه (استحکام کششی ) و مدول آن یعنی شیب نمودار , میزان انرژی لازم برای شکست یعنی سطح زیر نمودار و میزان افزایش طول در هنگام شکست از جمله موارد مهمی است که از این نمودار بدست می آید.
منبع: کتاب خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها تالیف دکتر سیامک مطهری-دکتر ایرج رضاییان
