منحنی تنش-کرنش مواد پلاستیکی

در ادامه مبحث طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک، اشاره گردید که طراحی قطعات پلاستیکی بسیار مهم می باشد. در این راستا آشنایی با رفتار کوتاه مدت تنش-کرنش مواد پلاستیکی بسیار مهم می باشد. زیرا این رفتار با رفتار شناخته شده در فلزات به صورت کامل متفاوت می باشد. در ادامه به بررسی نکات مهم پیرامون منحنی تنش-کرنش مواد پلاستیکی پرداخته شده است.

تنش نرمال، σ، به عنوان نسبت بار اعمال شده، F، به سطح مقطع اولیه، A، نمونه آزمایش تعریف می شود.

کرنش نرمال، ε، اندازه گیری نرمال شده از تغییر شکل ماده در نتیجه بار اعمال شده را ارائه می دهد. کرنش به عنوان تغییر طول، ∆L، تقسیم بر طول اصلی، Lo تعریف می‌شود.

هنگام کار با فلزات، کرنش معمولاً در واحدهای 10-6 اینچ یا سانتی متر بر سانتی متر (واحد کرنش میکرو) داده می شود. از آنجایی که بیشتر مواد پلاستیکی بازده و ازدیاد طول نهایی بالاتری را نشان می‌دهند، کرنش معمولاً مستقیماً (بدون علامت علمی) یا به صورت درصد کشیدگی (به عنوان مثال کرنش × 100%) بیان می‌شود. نمایش سویه های زیر معادل هستند.

ویژگی ها یا نقاط مشخصه مختلفی بر روی منحنی تنش-کرنش وجود دارد که مورد توجه طراحان است. تعدادی از اصطلاحات مرتبط در زیر تعریف شده و در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 نقاط یا ویژگی های خاص یک منحنی تنش-کرنش مورد توجه طراحان است.

• حد متناسب: حد متناسب (برای ماده ای که هم رفتار الاستیک و هم رفتار پلاستیک از خود نشان می دهد) حداکثر بار (تنش) است که ماده می تواند بدون انحراف از تناسب (خطی) تنش به کرنش تحمل کند. برخی از مواد، این تناسب را با مقادیر نسبتاً بالای تنش یا کرنش حفظ می‌کنند، در حالی که برخی دیگر تناسب کمی یا بدون تناسب نشان می‌دهند.
• حد الاستیک: نقطه ای در منحنی تنش-کرنش که حداکثر تنشی را که یک ماده می تواند تحمل کند را مشخص می کند و در صورت رها شدن تنش به ابعاد اولیه خود (بدون تغییر شکل دائمی) بازمی گردد. با مواد پلاستیکی، بازیابی ممکن است فوری نباشد و حد الاستیک می تواند در سطوح تنش بالاتر از حد متناسب رخ دهد.
• تنش تسلیم: اولین مقدار تنش در منحنی تنش-کرنش که در آن افزایش کرنش بدون افزایش تنش اتفاق می‌افتد (یعنی مقدار تنش در نقطه‌ای که شیب منحنی تنش-کرنش صفر می‌شود). همه مواد پلاستیکی نقطه تسلیم ندارند.
• کرنش تسلیم: مقدار کرنش مرتبط با تنش تسلیم. اغلب به عنوان افزایش عملکرد بر حسب درصد گزارش می شود (به عنوان مثال، کرنش عملکرد × 100).
• استحکام نهایی (شکستگی): حداکثر تنشی که یک ماده در اثر بار اعمالی (پارگی) تحمل می کند.
• کرنش نهایی (شکستن): مقدار کرنش مرتبط با مقاومت شکست. اغلب به عنوان ازدیاد طول نهایی در درصد گزارش می شود (به عنوان مثال، کرنش شکستن × 100).

شرکت نوآ.ران علوم مهندسی پویا اماده ارائه خدمات مشاوره در زمینه طراحی و ساخت قطعات پلاستیکی و انواع قالب های تزریق پلاستیک می باشد.