زمانی که می‌خواهیم برای پروژه‌ای خاص، فلزی انتخاب کنیم، یکی از شروط لازم- مخصوصاً وقتی‌که کاربردهای سازه‌ای به میان می‌آید- استحکام کششی و ضربه‌ای آن است. پی بردن به اینکه این خصوصیات مکانیکی کدام ها هستند و شیوه ارزیابی آن‌ها برای انتخاب مناسب‌ترین نوع فلز ضروری می‌باشد.
منظور از استحکام کششی چیست؟
آن مقداری است که توانایی مقاومت فلز در برابر تغییر شکل و شکست، زمان اعمال بارگیری که باعث جدا شدن آن می‌شود را نشان می‌دهد. (شناخته‌شده به‌عنوان بارهای کششی). معمولاً با واحد پوند در اینچ مربع یا پاسکال اندازه‌گیری می‌شود.
سه نوع از انواع مختلف قدرت‌های کششی وجود دارند:
استحکام کششی تسلیمی
استحکام کششی نهایی
استحکام کششی گسیختگی
استحکام کششی تسلیمی قدرتی است که قبل از اینکه فلز شروع به تغییر شکل پلاستیکی کند، در آن وجود دارد. استحکام کششی نهایی حداکثر قدرت کششی است که فلز دارد و معمولاً بعد از آغاز تغییر شکل پلاستیکی به وجود می‌آید. استحکام کششی گسیختگی قدرت فلز در نقطه شکست نهایی است.
آزمایش استحکام کششی
دستگاه اندازه‌گیری کشش برای بررسی دقیق قدرت کشش مواد لازم است. این دستگاه متشکل است از دو مجموعه گیره، یک واحد کنترلی و استوانه‌هایی که نیروی بارکششی را ایجاد می‌کنند.
برای انجام آزمایش، یک نمونه فلز داخل گیره‌ها بار گزاری می‌شود. در بیشتر موارد، فلز دست‌کاری می‌شود تا درجایی که با گیره‌ها محکم می‌شود نسبت به مرکز ضخیم‌تر باشد. این کار برای اطمینان از این است که شکستگی در گیره‌ها در اثر تجمع فشار ناشی از آن‌ها اتفاق نمی‌افتد.
استوانه‌ها با کمک واحد کنترل فعال می‌شوند و یک مجموعه از گیره‌ها یا هردوی آن‌ها شروع به دور شدن از یکدیگر می‌کنند که باعث اعمال فشار کششی روی فلز می‌شود. زمانی که مواد به نقطه گسیختگی خود می‌رسد داده‌ها در مورد مقدار نیروی استفاده‌شده در واحد کنترل بازیابی می‌شوند. سپس از این داده‌ها که در رابطه با مساحت سطح مقطع فلز هستند برای محاسبه نیروی وارده بر واحد سطح نظیر PSI یا Pa استفاده می‌شود. نتایج این آزمایش در منحنی فشار-کشش نشان داده می‌شود.
استحکام کششی نوعی ویژگی مکانیکی است که اغلب اوقات به آن استناد می‌شود. چون فلزات زیادی وجود دارند که در عمر مفید خود باید قادر به تحمل بارکششی باشند. بعضی از موارد عملی که قدرت کششی در آن‌ها شرط مهمی است شامل زنجیرهای بلند کردن یا به کسل، محکم شدن بست ها یا سازه‌های فلزی در آسمان‌خراش زمانی که نیروی باد به ساختمان‌ها وارد می‌شود.
استحکام ضربه‌ای چیست؟
آن توانایی فلز برای جذب انرژی برخورد و درعین‌حال مقاومت در برابر ترک‌خوردگی یا شکستگی است. استحکام ضربه‌ای به‌عنوان سختی نیز شناخته می‌شود و معمولاً با واحد فوت- پوند یا ژول در متر بیان می‌شود.
آزمایش استحکام ضربه‌ای
راه‌های زیادی برای انجام این آزمایش وجود دارند. یکی از معروف‌ترین آن‌ها Charpy V-notch test است. برای انجام این تست، یک قطعه فلز برای رسیدن به‌اندازه استاندارد تراش داده می‌شود و دارای دقت درجه در مرکز است. این به‌عنوان جمع کننده فشار هندسی عمل می‌کند تا مواد در حین آزمایش در محل دلخواه بشکند. این درجه حتماً باید با دقت زیاد ماشینی شود چون برای بازیابی نتایج دقیق ضروری است.
سپس نمونه فلز در یک تستر Charpy V-notch بارگیری می‌شود. این تستر شامل یک دستگاه گیره برای نمونه و پاندولی با وزن معین در جهت افقی است. در حین آزمایش پاندول آزاد می‌شود و انرژی جذب‌شده توسط فلز هنگام برخورد پاندول و تغییر شکل آن، ثبت می‌شود. سپس مقدار انرژی جذب‌شده با مقادیر ابعادی فلز برای محاسبه قدرت ضربه فلز استفاده می‌شود. این آزمایش معمولاً در دماهای مختلفی انجام می‌شود چون دما می‌تواند تأثیر زیادی بر قدرت ضربه فلز داشته باشد. یک آزمایش جایگزین برای تعیین سختی Izod impact strength test. می‌باشد.
استحکام ضربه‌ای یک ویژگی مکانیکی مهم است چون فلزات در بسیاری از کاربردها در معرض برخورد و ضربه هستند. نمونه معمولی فشارهای ضربه‌ای اعمال شونده بر فلزات شامل برخورد چکش ضربه‌ای با شیء، قالب و اسکنه های مهرزنی است.
