(ریشه، رویه و دیواره) و خمش فلز پایه:

تست خمش (Bend testing) یکی از تست های مکانیکی است که به منظور ارزیابی مقدار شکل پذیری (ductility) ماده به کار می‌رود؛ این ماده می‌تواند پلاستیک، پلیمر مقاوم سازی شده با الیاف (FRP)، انواع فلزات و مواد سرامیکی باشد. در این مقاله قصد داریم شما را با تست خمش در مقاطع فلز جوش و همچنین فلز پایه آشنا کنیم.

انواع تست خمش

به طور کلی تست خمش می تواند به سه روش انجام شود که عبارتند از:

• تست خمش تک نقطه ای (one point bending test)
• تست خمش سه نقطه ای (three point bending test)
• تست خمش چهار نقطه ای (four point bending test)

که معمولاً تست خمش سه نقطه ای و چهار نقطه ای بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در تست خمش استاندارد سه نقطه ای و چهار نقطه ای، نمونه های استاندارد می توانند سطح مقطع گرد یا مستطیل داشته باشند و در مرکز فیکسچر دستگاه قرار می‌گیرند. تکیه‌گاه‌های ثابت دستگاه دارای یاتاقان های غلتشی از نوع بلبرینگی یا رولبرینگی هستند که در فاصله معین به موازات یکدیگر قرار می گیرند.

هدر دستگاه تست خمش به آرامی و با سرعت ثابت به طرف پایین حرکت می کند و نمونه را تحت بارگذاری قرار می دهد تا زمانی که نمونه دچار شکستگی شود یا تغییر شکل دهد. در این زمان، بیشترین بار وارد شده بر نمونه به عنوان استحکام خمشی (bend strength) آن نمونه ثبت می‌شود.

در زمان انجام آزمایش مقادیر نیروی خمشی و تغییر شکل نیز همگی ثبت می شوند تا داده‌های به دست آمده به صورت نمودار رسم شوند که به آن نمودار منحنی تنش - کرنش گفته می‌شود. 

تست خمش سه نقطه ای رایج ترین نوع تست خمش است.

اهمیت تست خمش مقاطع جوشکاری:

تست خمش یکی از آزمایشاتی است که برای تعیین سلامت جوش و عاری بودن آن از گسستگی ها طراحی شده است. این تست یکی از رایج‌ترین آزمایش‌ها در روند تأیید دستورالعمل جوشکاری (PQR) است. معمولاً روش های گوناگون انجام تست خمش بر اساس این که محور جوش به صورت عرضی یا موازی محور طولی نمونه بوده باشد و همچنین این که کدام سطح از جوش (رویه، ریشه یا دیواره جوش) در سطح محدب یا بیرونی نمونۀ خم شده قرار می‌گیرند، می‌تواند به پنج نوع تقسیم می‌شود.

روش های انجام تست خمش مقاطع جوشکاری:

1.تست خمش عرضه جانبی (Transverse Side Bend)

در این تست، خط جوش در عرض محور طولی نمونه قرار می‌گیرد و نمونه از مقطع جانبی جوش دچار خمش می‌شود.

2. تست خمش عرضی از سطح یا روی جوش (Transverse Face Bend)

در این نوع تست، خط جوش در عرض محور طولی نمونه قرار می‌گیرد و خمش به گونه‌ای است که رویۀ جوش در قسمت محدب یا بیرون نمونۀ خم شده قرار می‌گیرد.

3. تست خمش عرضی از ریشه جوش (Transverse Root Bend)

در این تست، خط جوش در راستای عرض محور طولی نمونه قرار می‌گیرد و خمش به گونه‌ای اتفاق می‌افتد که ریشه جوش (بن جوش) در قسمت محدب یا بیرون نمونۀ خم شده واقع می‌شود.

4. تست خمش طولی از سطح یا رویه جوش (Longitudinal Face Bend)

در این تست محور جوش و محور طولی نمونه موازی یکدیگر هستند و نمونه به گونه‌ای خم می‌شود که رویۀ جوش در قسمت محدب یا بیرون نمونۀ خم شده واقع می‌شود. 

. تست خمش طولی از ریشه جوش (Longitudinal Root Bend)

 در این نوع تست، محور جوش و محور طولی نمونه موازی یکدیگر هستند و نمونۀ تحت آزمایش به گونه‌ای خم می‌شود که ریشۀ جوش در قسمت محدب یا بیرون نمونه خم شده قرار می‌گیرد. 

 آزمایش خمش سطحی (رویه) به بررسی کیفیت ممزوج شدن فلز جوش در دیوارها و سطح درز اتصال، محل تخلخل ها، میزان حبس سرباره، حفره های گازی و سایر عیوب احتمالی می پردازد و میزان شکل پذیری جوش را تعیین می‌کند.

 آزمایش خمش ریشه به بررسی میزان نفوذ و امتزاج فلزات جوش در داخل ریشه درز اتصال می پردازد.

 آزمایش خمش دیواره یا آزمایش خمش جانبی، برای کنترل میزان سلامت و میزان ذوب فلز جوش به کار می‌رود.

روش آزمایش:

روش آزمایش به این ترتیب است که ابتدا نمونۀ تحت آزمون بر روی شکاف دستگاه به گونه‌ای قرار می‌گیرد که نقطه جوش در وسط دهانه قرار می‌گیرد. عملیات خم کردن نمونه به وسیله یک سنبه انجام می‌شود. خمش می‌تواند در هر یک از محل‌های زیر اتفاق بیافتد:

1. خمش از کنار (SIDE BEND TEST): سنبه در محل کنار جوش ضربه می‌زند.
2. خمش از ریشه (ROOT BEND TEST): سنبه بر روی سطح جوش ضربه وارد می‌کند.

• خمش از رویه (FACE BEND TEST): سنبه بر روی ریشه قرار می‌گیرد.

در هر حال، نمونه به وسیله سنبه به سمت شکاف ماتریس خم می‌شود. سنبه به نمونه نیرو وارد می‌کند و آن را به سمت قالب خم می‌کند؛ تا حدی که میزان انحنای نمونه به مقداری می‌رسد که یک سیم به قطر 2/3 میلی‌متر از فضای انحنای زیر این قالب و نمونه آزمون عبور نکند. سپس تمام سطح محدب نمونه از نظر ترک خوردگی، شکاف خوردگی و پدید آمدن عیوب دیگر مورد ارزیابی دقیق قرار می‌گیرد. 

مطابقت تست خمش جوش با دستورالعمل‌های جوشکاری:

ما تست خمش را به منظور ارزیابی میزان شکل پذیری جوش و استحکام آن و بر اساس دستورالعمل‌های جوشکاری WPS انجام دادیم. اجرای دقیق دستورالعمل‌های این استاندارد برای انجام تست خمش ضرورت دارد.

مبانی آماده‌سازی نمونه برای انجام تست خمش جوش

در استاندارد جوشکاری، چهار حالت برای آماده سازی نمونه ها پیشنهاد شده است:

• خمش از سطح جوش (Face bend):سنبۀ دستگاه تست خمش بر روی ریشه جوش قرار می‌گیرد تا سطح جوش تحت کشش قرار داشته باشد.
• خمش از ریشۀ جوش (Root Bend): سنبه دستگاه بر روی سطح جوش قرار می‌گیرد تا ریشه جوش در کشش واقع شود.
• خمش از سطح دیوارۀ جانبی جوش (Side bend): سنبه دستگاه بر روی سطح مقطع برش خورده جانبی قرار می‌گیرد.
• خمش طولی (Longitudinal Bend): نمونه به صورت طولی زیر دستگاه تست خمش قرار می‌گیرد ولی با توجه به این که سطح یا ریشه جوش زیر سمبه است، دو حالت اتفاق می‌افتد:

الف) خمش از سطح جوش طولی (face longitudinal)

ب) خمش از ریشه جوش طولی (root longitudinal)