آزمایش های مخرب و غیر مخرب

[ghasem motamedi]

آزمایش های مخرب:
آزمایش های مخرب اغلب به منظور بررسی وتعیین خواص مکانیکی ویا کنترل کیفیت مواد با استفاده از نمونه برداری از قطعه مورد نظر به کار می رود.در آزمایشهای مخرب معمولاًٌ با نمونه برداری از قطعه برای آزمایش،قطعه تخریب می شود و دیگرقابل استفاده نیست. به این جهت آزمون های مخرب را نمی توان بر روی تمامی قطعات تولیدی انجام داد،زیرا که در نمونه برداری،قطعه تخریب می شود.ازاین جهت است که برای کنترل کیفیت محصول ،این نوع آزمایش ها را برای تعدادی از قطعات تولیدی انجام داده و فرض بر این می شود که سایر قطعات تولید شده دارای خواص کاملاًنزدیک به این نمونه های انتخابی هستند.دراین صورت اطمینان صد درصدی در مورد کیفیت تمامی قطعات در دست نیست،چرا که معمولاًتولید قطعات به صورتی که تمامی آنها صد درصد سالم و بدون عیب باشند کار چندان ساده ای نیست. از این رو با قبول امکان وجود عیب در قطعات تولیدی که سبب کاهش کیفیت ،به ویژه خواص مکانیکی آنها خواهد شد،برای کنترل کیفیت آنها لازم است از آزمایش های غیر مخرب استفاده شود.
آزمایشهای های مخرب عبارتنداز:
1-آزمایش کشش
2- آزمایش فشار
3- آزمایش سختی
4- آزمایش خمش
5- آزمایش پیچش
6- آزمایش ضربه
7- آزمایش خستگی
8- آزمایش خزش
آزمون های غیر مخرب:
آزمون های غیر مخرب ،آزمایش هایی هستند که برای انجام آنها نیازی به تخریب قطعه و نمونه برداری نیست.به این دلیل آزمایش های غیر مخرب را در صورت لزوم،بدون این که به قطعات آسیبی برسد،می توان بر روی تمامی آنها انجام داد. از این رو است که این آزمون ها را آزمایش های غیر مخرب نامیده اند.
با استفاده از آزمون های غیر مخرب می توان عیوب موجود در قطعات از قبیل تخلخل و حفره های داخلی،ترک و ناپیوستگی های سطحی و داخلی ،ناخالصی ها وانواع عیوبی که در حین فر آیند تولید ویا در حین کار تحت شرایط ویژۀ محیط کار ایجاد و شکل می گیرند را شناسایی نمود.عملکرد و طول عمر هر قطعه در حین کار به نوع،اندازه،
موقعیت عیب موجود در آن و عیوبی که در شرایط کاری در آن ایجاد می شود بستگی دارد.در مواردی تعیین حد قابل قبول یا حد مجاز عیوب ضرورت می یابد .اندازۀ حد مجاز عیوب به حساسیت موقعیت کاری قطعه بستگی داشته واز اهمیت ویژه ای برخوردار است.در مواردی آزمایش های غیر مخرب برای اندازه گیری ترک و مقایسه آن با اندازۀ مجاز و بر آورد طول عمر قطعه در ارتباط با آهنگ رشد و گسترش ترک،تحت تأثیر تنشی که به آن اعمال می شود ، به کار می رود.اگر اندازۀ ترک بسیار کوچکتر از حد مجاز باشد،در شرایطی این ترک تحت تأثیر بار اعمال شده می تواند گسترش نیابد و نتیجتاً قطعه قادر به ادامه سرویس دهی خواهد بود.
آزمایش های غیر مخرب فقط برای شناسایی عیوب به کار نمی روند،بلکه تعدادی از آنها برای تعیین نوع ساختار شبکه کریستالی ،اندازه گیری ابعاد و ضخامت پوشش ها نیز به کار می روند.
آزمایشهای های غیر مخرب عبارتنداز:
1- آزمون نشت
2- آزمون مایع نافذ
3- آزمون ذرات مغناطیسی
4- آزمون جریان الکتریکی
5- آزمون جریان گردابی
6- آزمون ماوراء صوت یا اولتراسونیک
7- آزمون پرتونگاری یا رادیوگرافی
8- آزمون حرارتی
9- آزمون نشر صوت

[ghasem motamedi]

مقدمه
هدف آزمايشگاه خواص مکانيکی آشنائی دانشجويان با انواع مهم و پرکاربرد تستهای مکانيکی مورد استفاده در صنعت و کارهای پژوهشی می‌باشد. شايد مهمترين آزمايش در اين ميان برای دانشجويان گروه مهندسی مواد, آزمايش کشش ساده باشد که تغيير شکل الاستيک و پلاستيک را در شرايط ساده تک محوری بررسی می‌نمايد و اطلاعات بسيار مهمی را در اختيار پژوهشگر قرار می‌دهد. به کمک آزمايش ساده کشش علاوه بر به دست آوردن مشخصات الاستيک و پلاستيک ماده همچون تنش تسليم, استحکام کششی, ازدياد طول و ... , پديده نقطه تسليم, کارسختی, پديده گلوئی شدن, پيرسختی, نحوه شکست و اثر ترخ کرنش بر خواص کششی فولادها مورد بررسی قرار می‌گيرد.
آزمايش مهم ديگر که از نظر کاربرد در صنعت شايد رتبه اول را دارا باشد سختی‌سنجی است که ساده‌ترين و سريعترين تست جهت رسيدن به اطلاعات اوليه در خصوص خواص مکانيگی يک ماده است. آزمايش ضربه مقاومت ماده در مقابل تغيير شکل با سرعت کرنش بالا را بررسی می‌کند و به عبارتی مقاومت به ضربه که معياری مقايسه‌ای برای چقرمگی شکست ماده می‌باشد را اندازه‌گيری می‌نمايد. در آزمايش خستگی با يکی از روشهای ساده تست خستگی آشنا شده و منحنی S-N برای يک نمونه فولادی به روش تست دورانی خمشی به دست می‌آيد. آزمايش خزش تغيير شکل در اثر گذشت زمان را بررسی کرده و منحنی e-t با توجه به دمای نسبتاً پايين فعال شدن مکانيزمهای خزش برای سرب رسم می‌شود.


گزارش تمام آزمايشات بايد شامل موارد زير بوده و حد اکثر دو هفته بعد از آزمايش تحويل گردد.
1- تئوری آزمايش به صورت مختصر شامل نكات مهم
2- شرح وسائل و تجهيزات مورد استفاده در آزمايش
3- شرح روش انجام آزمايش
4- اطلاعات و نتايج به دست آمده از هر آزمايش مطابق خواسته‌های آن آزمايش
5- خطاهای آزمايش



آزمايش اول - كشش ساده (جلسات اول و دوم)
هدف: بررسی خواص كششی فلزات و آلياژهای مختلف در آزمايش كشش ساده تك محوری و به دست آوردن منحنی تنش-كرنش.
وسايل كار : دستگاه كشش يونيورسال ، نمونه‌های استاندارد آزمايش كشش ( مطابق استانداردASTM-E8M از جنس فولاد ساختماني37 ST، مس ،آلومينيم, برنج زرد، كوليس و فيكسچرچوبی.
روش كار :

در بخش كاهش سطح مقطع يافته نمونه های آزمايش ، دو اثر به فاصله مشخص به عنوان طول سنج (gage length) علامت بزنيد. قطر ميانگين اين بخش از نمونه‌ها را با كوليس به دقت اندازه‌گيری كنيد.
به كمك مسئول دستگاه، نمونه آزمايش را در فكها قرار داده و آن را محكم كنيد.
آزمايش كشش را شروع كنيد.
آزمايش را تا شكست نهايی ادامه داده و منحنی نيرو ـ ازدياد طول را به طور كامل به دست آوريد.
پس از شكست نمونه، دو قسمت شكسته شده را درون فيكسچر چوبی قرار داده و آنها را به يکديگر بچسانيد.
طول نهايی سنجه، قطر ميانگين بخش تغيير شكل يافته و قطر دهانه گلويی را به دقت اندازه گيری كنيد.
خواسته‌های آزمايش كشش
1. ابعاد اوليه نمونه‌ها را در جدولی قرار دهيد.
2. منحنی تنش كرنش مهندسی را برای نمونه‌های آزمايش شده رسم نماييد.
3. منحنی تنش كرنش حقيقی را برای دو نمونه (يك نمونه فولادی و يك نمونه انتخابی ديگر) محاسبه و رسم نماييد.
4. برای تمام نمونه‌ها تنش تسليم، استحكام كششی، استحكام شكست (مهندسی و حقيقي) را به دست آوريد.
5. برای تمام نمونه‌ها درصد ازدياد طول، كرنش حقيقی كل، درصد كاهش سطح مقطع را به دست آوريد.
6. با فرض s=ken و با استفاده از اطلاعات آزمايش، ضرائب k و n را برای دو نمونه (نمونه‌های استفاده شده در مورد 3) به دست آوريد.
7. چقرمگی نمونه‌ها (مقدار کار انجام شده تا شکست) را محاسبه كرده با يكديگر مقايسه كنيد.
8. مدول الاستيسيته و برجهندگی نمونه‌ها را به دست آورده با يكديگر مقايسه كنيد.
9. موارد 4، 5، 6، 7 و 8 را در يك جدول گزارش نماييد.
10. به طور کلی در خصوص اختلاف خواص کششی فلزات آزمايشات شده و احياناً اختلاف منحنی‌های به دست آمده با منحنی‌های گزارش شده در منابع اظهار نظر کنيد.

آزمايش دوم - پديده پيركرنش (Strain Aging) (جلسه چهارم)
هدف: بررسی پديده نقطه تسليم در فولاد ساختمانی كم كربن، حذف آن با انجام تغيير شكل مومسان و پديد آمدن دوباره آن پس از تابكاری و افزايش استحكام مربوطه.
وسايل كار: دستگاه كشش يونيورسال، نمونه‌های استاندارد كششی ( مطابق استانداردASTM E-8M ) از جنس فولاد ساختمانی كم كربن ST37، کوليس و كوره تابكاری.
روش كار:

يک نمونه فولادی را مشابه آنچه در آزمايش كشش ذكر شد، تا شكست نهائی مورد آزمايش قرار دهيد. منحنی كامل نيرو ـ ازدياد طول اين نمونه را به عنوان شاهد حفظ كنيد. (در آزمايش جلسه اول انجام شده است.)
يک نمونه فولادی را در ميان فكهای دستگاه قرارداده و آزمايش كشش را شروع كنيد. پس از پديدار شدن پديده نقطه تسليم و تغيير شكل موسان كوچك، در نقطه تغيير شكل مومسان نيرو را حذف كنيد. بلافاصله پس از حذف نيرو، دوباره نيروی كششی را اعمال كنيد. به گونه ای كه منحنی نيروـ ازدياد طول بقيه مسير خود را طی كند. پس از بارگذاری دوباره و ايجاد تغيير شكل مختصر، بار ديگر نيرو را حذف كنيد. با انتخاب دما و زمان تابكاری مناسب، نمونه فولادی مورد آزمايش را در كوره تابكاری كنيد. دما و زمان تابكاری را به گونه ای انتخاب كنيد كه افزايش استحكام تسليم لحظه‌ای در منحنی پس از بارگذاری دوباره قابل مشاهده باشد. نمونه تابكاری شده را دوباره تحت كشش قرار دهيد به طوری كه منحنی نيروـ ازدياد طول آن در ادامه منحنی ناقص قبل از تابكاری قرار بگيرد. آزمايش را تا شكست نهايی ادامه دهيد.
يک نمونه فولادی ديگر را به روش مشابه ( بند 2 ) مورد آزمايش قراردهيد، با اين تفاوت كه دمای تا بكاری بيشتر يا کمتر از دمای تابكاری مناسب انتخاب شده باشد. آزمايش را تا شكست نهايی ادامه دهيد.
خواسته‌های آزمايش پيرکرنشی
1. منحنی تنش- کرنش مهندسی را برای نمونه‌های آزمايش شده رسم کنيد.

2. مشخصات به دست آمده در آزمايشها را با هم مقايسه کنيد. (تنش تسليم بالائی و پائينی، کرنش منطقه تسليم، مدول‌الاستيسيته، استحکام نهائی و ...)

3. در خصوص مشاهدات خود و نتايج آزمايش بحث کنيد.



آزمايش سوم - فشار ساده (جلسه سوم)
هدف : بررسی خواص فلزات و آلياژ های مختلف در فشار ساده تك محوری و به دست آوردن منحنی تنش- كرنش آنها.
وسايل كار: دستگاه آزمايش کشش يونيورسال، كوليس، نمونه‌های استوانه‌ای آزمايش فشار از جنس فولاد ساختمانی ST37، مس آلومينيم، برنج زرد و چدن خاكستری و گريس.
روش كار:

قطر و ارتفاع ميانگين نمونه‌ها را با كوليس به دقت اندازه‌گيری كنيد.
سطوح نمونه آزمايش ( در تماس با سطوح صفحات فك دستگاه ) را با گريس آغشته كنيد.
نمونه آزمايش را در بين فكهای دستگاه و در مركز آن قرار داده و آزمايش فشار را شروع كنيد.
آزمايش را تا پيدايش قابل وضوع بشكه‌ای شدن نمونه ادامه داد و منحنی نيروكاهش ارتفاع را برای آن كامل كنيد.
ارتفاع نهائی، بيشترين قطر در محل بشكه‌ای شدن و قطر در محل سطوح بالايی و پائينی نمونه را به دقت اندازه‌گيری كنيد.
ساير نمونه‌های آزمايش را به روش مشابه مورد آزمايش قرار دهيد.
يكی از نمونه‌های نرم را با احتياط بسيار زياد به كمك مسئول دستگاه تنها تا هنگام ايجاد تركهای قابل مشاهده در محل بشكه‌ای شدن آن، تحت فشار قرار دهيد.

خواسته‌های آزمايش فشار ساده
1. ابعاد اوليه و نهائی نمونه‌ها را در جدولی قرار دهيد.

2. با استفاده از منحنی‌های نيرو – کاهش ارتفاع، منحنی‌های تنش – کرنش را برای همه نمونه‌ها رسم کنيد.

3. استحکام فشاری، تنش تسليم (2/0 % )، کرنش مهندسی و حقيقی کل و درصد بشکه‌ای شدن را برای همه نمونه‌ها به دست آورده و با هم مقايسه کنيد.

4. خواص فشاری نمونه‌های مختلف را با هم و با توجه به خواص کششی آنها مقايسه کنيد.

5. با توجه به خواص کششی مواد مشابه تست شده در جلسات قبل خواص کششی و فشاری فلزات را با يکديگر مقايسه کنيد.




آزمايش چهارم - خمش (جلسه سوم)
هدف :‌ بررسی مقاومت فولاد در برابر اعمال بار خمشی.
خواسته‌های آزمايش خمش
1. رسم نمودار تنش – کرنش مهندسی برای دو نمونه آزمايش شده.

2. بررسی رفتار خمشی فولادهاء مقايسه فولاد ساختمانی St14 (فولاد آزمايش شده در آزمايشگاه) با فولاد زنگ‌نزن 316L منحنی دوم ارائه شده در برگه.


آزمايش پنجم - ضربه (جلسه پنجم)
هدف :‌ بررسی مقاومت فولاد در برابر ضربه ، تاثير دما بر استحكام ضربه و تعيين دمای انتقال شكست نرمی به تردی.
وسايل كار : دستگاه آزمايش ضربه ، نمونه های استاندارد آزمايش ضربه شارپی ( با مقطع 10*10 ميليمتر و طول 55 ميليمتر با شيار V شكل 45 درجه تا عمق 2 ميليمتری مقطع ) ، كپسول محتوی گاز CO2 ، اجاق گاز ، دما سنج ، انبر نمونه‌گير ، ظروف و وسايل مورد نياز ، الكل صنعتی ( يا استون )
روش كار :

برای اين آزمايش چهار دمای متفاوت ( 0°C , -70°C , 100°C و دمای محيط ) در نظر گرفته شده است.
دو نمونه اول را در دمای محيط ( 25°C ~ ) مورد آزمايش قرار دهيد. قبل از انجام آزمايش با دماسنج دمای محيط را اندازه گيری و ثبت كنيد. نمونه آزمايش را به دقت در محل خود در دستگاه قرارداده و عقربه دستگاه را روی صفر تنظيم كنيد. با رعايت تمام مسايل ايمنی، قفل پاندول دستگاه را آزاد كرده و آزمايش را انجام دهيد. دقت در انجام اين آزمايش ضروری است . بهتر است قرارگرفتن نمونه در محل مخصوص خود و رها سازی پاندول توسط تكنسين آزمايشگاه انجام گيرد. در هر بار انجام آزمايش از روی صفحه مندرج دستگاه ( درجه بندی مربوط به آزمايش ضربه شارپی 9، انرژی جذب شده توسط نمونه حين اعمال ضربه به آن را برجسب ژول خوانده و ثبت كنيد
دو نمونه را درون ظرف محتوی آب جوش در دمای حدود 100°C قرار داده و چند دقيقه صبر كنيد تا به دمای آب جوش برسد. با دماسنج دما را کنترل كنيد. پس از اطمينان از رسيدن نمونه‌ها به دمای مورد نظر، هر دو اين نمونه ‌ها را مشابه قبل مورد ازمايش قرارداده و نتايج را ثبت كنيد.
به كمك تكنسين آزمايشگاه با استفاده از كپسول گاز CO2 مقدار كافی يخ خشك تهيه كنيد. با ريختن مقداری از آن درون ظزفی محتوی الكل صنعتی ( يا استون )، دما را پائين آوريد. دما را در حدود 0°C حفظ كرده و آن را با دما سنج كنترل كنيد. دو نمونه را در آن قرارداده و چند دقيقه صبر كنيد. پس از اطمينان از رسيدن نمونه ‌ها به دمای 0°C ، آنها را مشابه قبل مورد آزمايش قرارداده و نتايج را ثبت كنيد.
با اضافه كردن مقدار بيشتری يخ خشك، دما را به زير صفر ببريد. آنقدر يخ خشك اضافه كنيد كه محلول درون ظرف به دما تقريبی -70°C برسد . دو نمونه ديگر را درون ظرف قرار داده و نتايج را ياداشت كنيد.
خواسته‌های آزمايش ضربه
1. ثبت نتايج آزمايش در جدول (نتايج آزمايشهای گروه ديگر را برای افزايش تعداد نقاط آزمايش استفاده کنيد.)

2. بحث در خصوص سطوح شکست نمونه‌های مختلف

3. رسم نمودار انرژی شکست بر حسب دما

4. رسم نمودار درصد شکست ترد بر حسب دما

5. رسم نمودار درصد انقباض (تغيير فرم پلاستيک) بر حسب دما

6. تعيين درجه حرارت تبديل نرمی به تردی DBTT، شروع تردی(انتقال از شکست نرم) FTP، نرمی صفر NDT و انتقال شکل ظاهری سطح شکست FATT


آزمايش ششم - خستگی فلزات (جلسه ششم)
هدف : بررسی خستگی فولاد ساختمانی كم كربن تحت تنش متناوب در آزمايش خستگی خمش دورانی (Rotating Bending) و رسم منحنی S –N آن .
وسايل كار : دستگاه خستگی خمش دورانی، نمونه های استاندارد دستگاه از جنس فولاد ساختمانی ST37، كوليس.
روش كار :

با استفاده از استحكام كششی فولاد ساختمانی ST37، اولين تنش متناوب اعمالی را 0.9 TS در نظر بگيريد.
قطر ميانگين نمونه ها در محل مورد نظر را با كوليس به دقت اندازه بگيريد.
پس از قراردادن قسمت مخروطی نمونه در فك دستگاه، با كوليس فاصله دقيق محل تكيه گاه تا محل اعمال نيرو را اندازه‌گيری كنيد. ( اين نيرو ايجاد گشتاور خمشی در نقطه خاصی از نمونه آزمايش می كند كه به كمك روابط موجود تنش در مقطع فوق قابل محاسبه است ) به قسمت آزاد نمونه اين نيرو را اعمال كنيد.
پس از صفر كردن كنتور شماره اندازه دستگاه را روشن كنيد. برای چك كردن كنتور زمان شروع آزمايش را ثبت نماييد ( تعداد دور دستگاه و دور دقيقه تقريباً 2800 است )
پس از شكست نمونه زمان را ثبت كرده و عدد مندرج در صفحه كنتور را ياداشت كنيد. برای اين نمونه يك تنش متناوب S اعمالی به همراه تعداد دورها تا شكست نهائي( Nf )گزارش كنيد.
نمونه های بعدی را به ترتيب در تنشهای 7/0 ، 6/0 و 50/0 برابر استحكام كششی مورد آزمايش قرار دهيد.
در صورتی كه نمونه‌ای تحت تنش اعمالی پس از حدود 610*2 دور شكسته نشده دستگاه را خاموش كرده و نمونه را خارج كنيد. برای اين نمونه يك تنش اعمالی به همراه تعدادی دورهای 610 *2 > گزارش كنيد. در اين صورت تنش اعمالی فوق يا دقيقاً حد خستگی است و يا كمتر از آن است. برای نمونه بعدی، تنش را قدری بيشتر از اين نمونه در نظر بگيريد.
آزمايش را برای تمامی نمونه ها‌ی آزمايش در نظر گرفته شده انجام دهيد تا به اين ترتيب تعداد نقاط كافی برای منحنی S- N به دست آيد.
خواسته‌های آزمايش خستگي
1. تنش را برای تمام آزمايشها محاسبه کرده و نتايج به دست آمده را در جدولی قرار دهيد. (نتايج آزمايشهای گروه ديگر را برای افزايش تعداد نقاط آزمايش استفاده کنيد.)

2. منحنی S-N را برای فولاد ساختمانی St37 مورد آزمايش رسم نماييد.

3. منحنی مشابه برای فولاد مزبور از كتب و مراجع مربوطه بيابيد و با منحنی به دست آمده مقايسه كنيد.

4. حد خستگی فولاد مزبور را در حدود 106 ´ 2 دور به دست آوريد.

5. حد خستگی فولاد مزبور را از كتب و مراجع مربوطه بيابيد و با مقدار به دست آمده مقايسه كنيد.

6. سطح مقطع شكست خستگی نمونه‌ها در دامنه تنش كم و زياد را بررسی و با هم مقايسه كنيد.


آزمايش هفتم - سختی سنجی (جلسه هفتم)
هدف : بررسی روشهای مختلف سختی سنجی فلزات و انتخاب روش مناسب تعيين سختی برای فلزات و آلياژ های مختلف آزمايش
وسايل كار : دستگاه سختی سنجی و يكروز و راكول، نمونه‌های آزمايش سختی سنجی و يكروز از جنس فولاد ساختمانی، مس، آلومينيم و برنج زرد به شكل تسمه های بريده شده.
روش كار :

ابتدا با سنباده سطح قطعات آزمايش را صاف كنيد.
سختی نمونه‌های مختلف را به روش ويكروز با انتخاب نيروی مناسب اندازه گيری كنيد. برای اين كار از جدول مربوط به دستگاه يا معادله مربوط به روش سختی سنجی ويكروز استفاده كنيد. هر عدد سختی كه گزارش می‌كنيد ميانگين 3 تا 4 عدد سختی باشد.
با انتخاب فرو رونده و نيروی مورد نياز برای روش سختی سنجی راكول B، سختی نمونه ها را اندازه‌گيری کنيد.
خواسته‌های آزمايش سختی‌سنجي
1. اعداد سختی را برای تمام نمونه‌های آزمايش شده در جدولی قرار دهيد.

2. با استفاده از جداول و يا روابط تجربی موجود، اعداد سختی ويكرز را به برينل تبديل نماييد. سپس اعداد سختی برينل را به سختی راكولB تبديل و نتيجه را با نتايج به دست آمده از سختی‌سنجی با روش راكولB مقايسه كنيد.

3. اعداد سختی سنجی راكولC را به ويكرز تبديل نموده با نتايج به دست آمده در آزمايشگاه مقايسه كنيد.

4. با استفاده از جداول و روابط مناسب، استحكام كششی نمونه‌ها را حدس بزنيد.

5. نتايج سختی‌سنجی روی يك سطح مدور را طبق روابط موجود به سختی معادل برای سطح تخت تبديل نموده با اعداد به دست آمده در آزمايشگاه مقايسه نماييد.


آزمايش هشتم - خزش (جلسه هشتم)
هدف : بررسی پديده خزش در فلز سرب در دمای محيط تحت نيروی ثابت
وسايل كار : دستگاه خزش در دمای محيط ، كوليس ، نمونه‌های استاندارد دستگاه خزش از جنس سرب ، تعدادی وزنه ، كرونومتر، دماسنج
روش كار :

ابعاد نمونه آزمايش را به دقت با كوليس اندازه گيری كنيد.
نمونه را در فكهای دستگاه قرار داده و آن را محكم كنيد.
با در نظر گرفتن تنش تسليم تقريبی فلز سرب در دمای محيط ، نيروی ثابت مورد نياز را انتخاب كنيد. عقربه دستگاه را بر روی صفر تنظيم كنيد. نيرو را اعمال كرده و همزمان با آن زمان كرونومتر را در عدد صفر تنظيم كنيد.
در فواصل زمانی كوتاه ، عدد مربوط با ازدياد طول نمونه را از سوی صفحه مدرج نشاندهنده بخوانيد. اين عدد را به همراه زمان مربوط ثبت كنيد.
آزمايش را تا شكست نهائی ادامه دهيد .
خواسته‌های آزمايش خزش
1. نتايج آزمايش را در جدول قرار دهيد.

2. منحنی تغييرات كرنش مهندسی را بر حسب زمان رسم كنيد.

3. بخشهای مختلف اين منحنی را مورد بررسی و تجزيه و تحليل قرار دهيد.

4. منحنی به دست آمده از آزمايش را با منحنی استاندارد خزش در دما و تنش ثابت مقايسه كنيد.

[ghasem motamedi]

امروزه از آزمون غير مخرب[1] (http://www.irndt.ir/main/index.php?Page=definition&UID=6382#_ftn1) در صنايع مختلف استفاده فراواني مي‎شود. به طوري که در اغلب کدها و دستورالعملهاي ساخت يا نگهداري تجهيزات و قطعات اجراي يک يا چند روش آزمون غير مخرب در روال بازرسي و کنترل کيفي به صورت الزام آورده شده است .
در اين فصل دلايل استفاده از آزمونهاي غير مخرب بيان گرديده است. همچنين متداول‎ترين روشهاي بازرسي غير مخرب معرفي شده، شرايط و ويژگيهاي هر روش را به صورت مختصر مورد ارزيابي قرار داده و نحوه آشکارسازي عيوب مختلف مورد بررسي قرار مي‎گيرد .
پيشرفت و ارتقاي صنايع مختلف نيازمند توليد قطعات، ماشين آلات و تجهيزات مناسب مي‎باشد و يکي از اهدافي که همواره صنايع مرتبط با ساخت و توليد به دنبال آن بوده‎اند، اطمينان از سلامت و کيفيت محصولات توليد شده مي‎باشد . کارکرد هر قطعه‎اي مي‎تواند بر اثر وجود عيوب مختلف تحت تاثير قرار بگيرد و اين عيوب ممکن است در هر زماني در حين فرآيند ساخت و يا در طول عمر کاري قطعه به وجود آيند. آزمونهاي غير مخرب از مؤثرترين و کاربردي‎ترين ابزارهاي شناسایي عيوب و نقصهاي مختلف در قطعات گوناگون هستند و براي تعيين و تشخيص کيفيت محصولات به کار مي‎روند .
آزمون غير مخرب عملياتي است که بازرسي و يا آزمون (تست) قطعات و يا مجموعه‎اي از قطعات را با استفاده از روشهايي که بر کارايي نهايي آنها تأثير نمي‎گذارند شامل مي‎گردد و به عبارت ديگر بازرسي قطعه بدون تخريب نمودن آن است [1].
توليد کنندگان براي رسيدن به اهدافي نظير اطمينان از بي‎عيبي محصول خود و افزايش قابليت اطمينان، جلوگيري از شکست قطعه و ايجاد حوادث خطر آفرين براي جان انسانها، ايجاد منافع براي مصرف کننده، اطمينان از رضايت مشتري و حفظ اعتبار توليد کننده، براي کمک به طراحي بهتر محصول، به منظور کاهش هزينه‎هاي توليد، حفظ سطح کيفيت يکنواخت و براي اطمينان از آمادگي عملياتي از آزمونهاي غير مخرب پيشرفته استفاده مي‎کنند [2].
وجود عيوب مختلف در برخي از قطعات ممکن است به شکست فاجعه بار قطعه همراه با زيانهاي اقتصادي و خطرات جاني منجر شود . به عنوان مثال مي‎توان به سوانح زير که در شکلهاي (1-1) ، (1-2) و (1-3) ديده مي‎شود ، اشاره نمود .

http://www.irndt.ir/attachment/6478.jpg


شکل (1-1) حادثه ايجاد شده براي يک هواپيما به دليل وجود نقص در موتور آن [1]



http://www.irndt.ir/attachment/6479.jpg







شکل(1-2) سقوط مخزن کروي به دليل از بين رفتن پايه‎هاي آن بر اثر خوردگي [1]



http://www.irndt.ir/attachment/6480.jpg



شکل (1-3) فرو ريختن پل بزرگراه w35 در مينياپوليس امريکا – آگوست 2007 [1]



حوادثي از اين قبيل که در طول ساليان گذشته در صنايع مختلف بر اثر مخفي ماندن عيوب رخ داده است، بازرسي غير مخرب را نه تنها به عنوان يک ابزار مفيد بلکه به عنوان يک ضرورت انکارناپذير براي صنايع مختلف مطرح کرده و اين امر منجر به توسعه و پيشرفت مستمر روشهاي گوناگون بازرسي غير مخرب شده است .
اجراي بازرسي غير مخرب نيز مانند هر فرآيندي متحمل هزينه است ولي معمولاً استفاده مؤثر از روشهاي بازرسي موجب صرفه جوييهاي مالي قابل ملاحظه‎اي خواهد شد. مي‎توان رايج‎ترين عيوب مختلفي را که امکان دارد در يک قطعه ايجاد شود به صورت زير دسته‎بندي نمود :
- عيوبي که در حين ساخت مواد خام و يا توليد قطعات ريختگي به وجود مي‎آيند. مانند آخالهاي سرباره، تخلخلهاي گازي و انقباضي، ترکهاي تنشي، جدايش و ناخالصي .
- عيوبي که طي فرآيند توليد قطعات به وجود مي‎آيند. مانند عيوب ماشينکاري، عيوب جوشکاري، عيوب عمليات حرارتي و ترکهاي ناشي از تنشهاي پسماند .
- عيوبي که در زمان مونتاژ ايجاد مي‎شوند. مانند کم شدن قطعات، مونتاژ نادرست و ترکهاي ناشي از تنش اضافي .
- عيوبي که در طول عمر کاري و يا در زمان حمل و نقل ايجاد مي‎گردند. مانند خستگي، خوردگي، سايش، خزش و ناپايداري حرارتي .
هر يک از روشهاي بازرسي غير مخرب با توجه به ماهيت و ويژگيهاي خود تنها قادر به شناسایي برخي از عيوب فوق بوده و تاکنون روشي ابداع نشده است که قادر باشد تمامي عيوب و نقصهاي قطعات مختلف را شناسایي کند. هر کدام از روشهاي آزمون غير مخرب نيازمند شرايطي است و حساسيت خاص خود را دارد، اما به طور کلي مي‎توان گفت تمامي روشهاي بازرسي غير مخرب مراحل زير را طي مي‎کنند .

· استفاده از يک خاصيت فيزيکي .

· تغيير در خاصيت فوق به دليل وجود عيب .

· آشکارسازي تغيير ايجاد شده به کمک يک آشکار ساز مناسب .

· تبديل تغيير آشکار شده به نحوي که قابل تفسير باشد .

· تفسير نتايج به دست آمده .
در يک دسته‎بندي مي‎توان آزمونهاي غير مخرب را در دو گروه عامل[2] (http://www.irndt.ir/main/index.php?Page=definition&UID=6382#_ftn1) شامل روشهاي بازرسي فراصوتي، پرتونگاري، ذرات مغناطيسي و جريان گردابي و گروه غير عامل[3] (http://www.irndt.ir/main/index.php?Page=definition&UID=6382#_ftn2) شامل روشهاي بازرسي چشمي، مايع نافذ و نشر آوايي (آکوستيک اميشن) جاي داد .




1. Nondestructive Testing

2. Active
3. Passive

[M@hdi42]

آزمایش های مخرب بر روی جوش
آزمایش های مخرب بر روی جوش Destructive testing
آزمایشات مخرب بر روی نمونه هایی که از جوش در آورده یا با شرایطی مشابه جوش در قطعه کار تهیه شده است، انجام می گیرد و همانطور که از اسم این آزمایشات استنباط می شود نمونه ها پس از آزمایش (پاره شدن) قابل استفاده ی مجدد نیستند. محل، تعداد و نحوه ی تهیه ی نمونه ها برای آزمایشات مختلف بسته به نوع کار در استانداردها مشخص شده اند. شکل(1) نمونه ای را در این مورد نشان می دهد. آزمایشات معمول مخرب بر روی جوش شامل آزمایشات کشش، خمش، ضربه، شکست شکاف دار nick-break، سختی، اچ کردن و خوردگی است که در زیر اختصارا توضیح داده می شود.
1- آزمایشات کشش Tensil testing: یکی از آزمایشات مکانیکی است که بطور وسیع برای تعیین خواص مکانیکی اجسام و جوش بکار گرفته می شود. از این آزمایشات می توان استحکام کششی، نقطه تسلیم یا مقاومت تسلیم، مدول الاستیسیته و انعطاف پذیری (درصد تغییر طول نسبی و درصد تغییر سطح نسبی) را استخراج کرد. آزمایشات کشش بطور کلی دو دسته هستند: الف: آزمایش کشش عرضی: نمونه کششی از جوش سر به سر یا لب به لب بطریقی بریده می شود تا جوش در وسط و عمود بر طول نمونه قرار داشته باشد. غالبا استحکام کششی عرضی اتصال از این آزمایش بدست می آید. شکل (2) دو نمونه ی آزمایش کشش عرضی را نشان می دهد.
بر حسب ضخامت و نوع کار، اندازه های مختلفی در استانداردها برای این نوع نمونه ی کشش وجود دارد. بعد از اعمال نیرو تا حد گسیختگی باید محل پارگی خارج از جوش بوده باشد و اگر بر روی جوش است، مقطع شکست دارای عیوبی نبوده و مقاومت کششی از حد مجاز کمتر نباشد. ب: آزمایش کشش طولی از فلز جوش: نمونه ی کششی مطابق شکل (3) در سرتاسر جوش و از مغز آن تهیه می شود در اینجا هم اندازه های مختلف نمونه ی کششی وجود دارد. طبیعتا لازمه ی انجام این چنین آزمایش داشتن میزان کافی مقطع جوش برای تهیه ی نمونه ی کششی از آن است. هدف از انجام آزمایش تعیین مناسب بودن الکترود یا سیم جوش برای کار مورد نظر و بررسی کیفیت فلز رسوب داده شده در موضع اتصال است. file:///C:%5CDOCUME%7E1%5CCN%5CLOCALS%7E1%5CTemp%5Cmsohtml clip1%5C01%5Cclip_image006.jpgروش انجام آزمایش ساده بوده، بعد از علامت گذاری "طول موثر" gaze length بر روی نمونه آن را در دو فک دستگاه کشش محکم کرده سپس بتدریج نیروی کششی اعمال می شود. منحنی نیروی اعمال شده و تغییر شکل الاستیکی (ابتدا) و پلاستیکی (مرحله بعد) بر روی کاغذ ثبت می شود شکل (4).
موضعی از نمونه شروع به باریک شدن و بالاخره شکست می کند. پس از پاره شدن نمونه، دو قسمت آن از فک ها باز و در کنار یکدیگر قرار می دهند. طول موثر کش آمده (lf) و کوچکترین مقطع ( Af) اندازه گیری شکل (4) منحنی تغییر شکل و نیروی کشش اعمال شده بر روی
نمونه ای از فلز جوش می شود. خواص مختلف کششی را به کمک این منحنی و اندازه گیری های فوق مطابق روابط زیر محاسبه می کنند.





ماکزیمم نیروی کششی


= مقاومت کششی




نیرو در نقطه ی تسلیم


= مقاومت تسلیم




۪A






۪A سطح مقطع اولیه










100×




-Af ۪A


= درصد تغییر سطح نسبی




۪A


lf - l
= درصد تغییر طول نسبی




۪A






l






ضریب منحنی کششی در قسمت تغییر شکل الاستیکی = مدول الاستیسیته در بعضی موارد از مطالعه سطح شکست نمونه های پاره شده نیز می توان به بعضی عیوب نظر حفره ها ذرات تکه ای سرباره، ذوب ناقص و حتی اندازه ی دانه ها پی برد. 2- آزمایش مقاومت برشی: محاسبه ی مقاومت برش اتصال جوش یا لحیم شده (بیشتر برای قطعات لحیم شده) از طریق نمونه های عرضی و طولی از اتصال مطابق شکل (5) و اعمال نیروی کششی تا مرحله ی گسسته شدن بدست می آید. خارج قسمت ماگزیمم نیروی اعمال شده بر طول اتصال (دو برابر پهنا در نمونه ی عرضی و دو برابر طول زائده در نمونه ی طولی) برابر مقاومت برشی (پوند بر اینچ یا کیلوگرم بر سانتی متر مربع) اتصال است. 3- آزمایشات خمشی: یکی از آزمایشات ارزان و ساده برای نشان دادن بعضی مشخصات اتصال جوش داده شده و فلز جوش آزمایش خمش است که می توان آن را با دستگاه کشش، پرس ساده و حتی با گیره و چکش نیز انجام داد. این آزمایش ممکن است برای پیدا کردن انعطاف پذیری منطقه ی جوش، نفوذ جوش، ساختار کریستالی، مقاومت و حتی تشخیص بعضی عیوب در جوش انجام داد.

آزمایشات خمش بصورت های مختلف خمش "ابتدای آزاد" Free bend test و خمش "هدایت شده" guided bend test (خمش "ریشه ای" root bend، خمش رویی face bend، خمش طولی، خمش کناره ای side bend و خمش با شکاف nik- break) انجام می شود. الف: آزمایش خمش انتهای آزاد Free Bend Test: این آزمایش برای محاسبه ی انعطاف پذیری فلز جوش انجام می شود. نمونه مطابق شکل(6) از جوش لب به لب بطریقی تهیه می شود که جوش در وسط آن قرار دارد. پشت یا گرده ی جوش ماشین کاری می شود (خطوط تیغه ی ماشین باید در جهت عرضی جوش باشند.) جدول صفحه بعد چند اندازه ی مختلف از نمونه ی آزمایش خمش انتهای آزاد را آورده است. با ایجاد دو خط بر روی سطح جوش طول موثر(gaze length) بر روی آن مشخص می شود، سپس با قرار دادن نمونه در گیره با وسیله ی دیگر آن را در جهتی خم می کنند که سطح جوش در پشت با قسمت محدب باشد. خم کردن تا حدی ادامه می یابد که ترکیدگی یا عیوبی بزرگتر از 5/1 میلمیتر در سطح محدب ظاهر شود. اگر عیبی ظاهر نگشت تا دولا شدن کامل نمونه اعمال نیرو ادامه می یابد. درصد تغییر طول نسبی را می توان با نسبت دادن طول موثر به طول موثر اولیه ضربدر 100 بدست آورد شکل (6).

ب: آزمایش خمش هدایت شده Guided Bend Test: نمونه های تهیه شده در گیره یا فک مخصوص قرار گرفته و نیرو از طریق سمبه ی با ابعاد مشخص بر روی نمونه اعمال می شود شکل (6) تا به صورت U در آیند.
برحسب اینکه نمونه ها بصورت طولی، عرضی یا کناری از جوش تهیه شوند و درجه وضعیت بر روی فک تحت نیرو قرار گیرند آزمایشات مختلفی انجام می گیرد. نمونه های عرضی به چهار طریق تهیه می شوند:



نمونه های ریشه ی جوشی مطابق شکل (7) آماده شده و آنچنان بر روی فک پاکیزه قرار می گیرد که قسمت ریشه ی جوش در زیر باشد. پس از خم شدن (به شکل U در آمدن) نباید ترکیدگی یا عیب دیگر در ریشه ی جوش مشاهده شود. این آزمایش برای تعیین کامل بودن نفوذ ریشه ی جوش مناسب است.
نمونه های صورت جوش مطابق شکل (7- B) تهیه شده و آنچنان بر روی فک قرار می گیرد که قسمت صورت یا گرده ی جوش (پس از تخت کردن) بطرف پائین باشد. پس از خم شدن سطح جوش انبساط حاصل کرده و در این سطح نباید ترکیدگی و عیوب دیگر (بزرگتر از 3 میمیلمتر) مشاهده نمود (برحسب حساسیت و نوع کار طول ترکیدگی یا عیوب مجار فرق می کند).
نمونه های کناره جوش مطابق شکل (8- C) آماده شده و آنچنان بر روی فک قرار می گیرد که تمام مقطع جوش تحت نیروی اعمال شده خمیده شده و اگر عیوبی در سطح و ریشه ی جوش باشد ظاهر خواهد شد. پهنای نمونه مساوی ضخامت اتصال جوش داده شده است.
نمونه های خمشی شکاف دار nick – break مطابق شکل (9- D) آماده سازی شده و درگیره یا فک تخت نیروی خمشی قرار می گیرد. واضح است به علت شکافی که عمود بر جوش تراشیده شده است نمونه نمی تواند تغییر فرم کامل داده و بصوت U در آید و با اعمال نیروی نه چندان زیاد شکست از محل شکاف یعنی فلز جوش ایجاد می شود. این آزمایش به منظور مشاهده سطح شکست (غالبا تغییر شکل پلاستیکی نداده) و مطالعه عیوب (حفره های گازی، ذرات سرباره ی محبوس شده و . . .) انجام می گیرد.



نمونه طولی آزمایش خمش نیز در بعضی موارد از سرتاسرجوش تهیه می شود شکل (9) و طبیعتا ازدیاد طول فلز جوش، منطقه ی مجاور آن و فلز اصلی بطور یکسان انجام می گیرد و می توان تغییرات و تاثیرات هر سه منطقه را تحت نیروی خمشی مطالعه کرد. این آزمایش بیشتر برای اتصالات فلزات غیر همجنس استفاده می شود. ج: آزمایش خمش جوش نبشی: آزمایشات خمشی ذکر شده در بالا بیشتر برای جوش های لب به لب انجام می شود. در جوش های نبشی می توان نمونه هایی را مطابق شکل (10) تهیه کرده و تحت نیروی فشاری قرار داد تا شکست انجام شود. با مطالعه مقطع شکست و چگونگی محل آن می توان کیفیت و سلامت جوش نبشی را تشخیص داد. 4- آزمایش ضربه: یکی از آزمایشاتی که قابلیت و رفتار جوش را در برابر نیروهای دینامیکی نشان می دهد آزمایش ضربه است. آزمایش ضربه چقرمگی (toughness) نسبی جوش را در مقایسه با فلز قطعه کار یا با بیان دیگر مقدار انرژی لازم یا مقاومت نمونه ی تهیه شده از جوش
را (تحت نیروی دینامیکی) برای شکست نشان می دهد. نتیجه ی دیگری که می توان از آزمایش ضربه استخراج کرد درجه حرارت انتقال شکست نرم ductile fracture به شکست ترد Briltle fracture است که غالبا با انجام آزمایش ضربه بر روی نمونه ها در درجات مختلف و رسم منحنی انرژی شکست به درجه حرارت بدست می آید. البته از روی مقطع شکست نیز می توان درصد شکست نرم و ترد را حدس زد. بطور کلی آزمایش ضربه از نظر نحوه ی اعمال نیروی دینامیکی برای شکست نمونه دو نوع است: آزمایش "شارپی" Charpy و آزمایش "ایزود" Izod. در آزمایش "ایزود" یک طرف نمونه در گیره ای محکم شده و چکش پاندولی با انرژی پتانسیل معینی رها شده و پس از تبدیل به انرژی جنبشی به طرف آزاد نمونه برخورد می کند. مقداری از انرژی صرف شکسته نمونه شده و باقیمانده ی انرژی جنبشی پاندول را تا ارتفاع معینی بالا می برد. دستگاه تفاوت انرژی اولیه پاندول و انرژی باقیمانده در آن (در حقیقت انرژی مصرف شده برای شکست نمونه) را نشان می دهد. در آزمایش شارپی دو طرف نمونه در تکیه گاه قرار می گیرد و چکش پاندولی به وسط نمونه برخورد کرده و آنرا می شکند شکل (11). همینطور که مشخص است درهر دو حالت
تنش های دینامیکی خمشی بر روی نمونه اعمال می شود. غالبا نمونه های ضربه ای بطور عرضی از جوش تهیه می شود بطوریکه جوش در وسط نمونه قرار می گیرد و نمونه ها دارای شکاف با زاویه، عمق و شعاع استاندارد و معینی هستند که در ایجاد این شکاف ها بر روی نمونه باید دقت زیادی بکار برد. معمولا امتداد شکاف عمود بر سطح جوش بوده و محل آن در نمونه "شارپی" وسط و در نمونه "ایزود" نزدیک به طرف آزاد نمونه است شکل (12). در بعضی موارد که لازم باشد نمونه های طولی از جوش و یا مقطع دایره ای و کوچکتر نیز تهیه می کنند. همانطور که اشاره شد نمونه ها می توانند در درجه حرارت محیط و یا هر درجه حرارت محیط و یا هر درجه حرارت دیگر و بالا یا پائین صفر آزمایش شوند. در کارهای تحقیقاتی مطالعه الکترومیکروسکپی سطوح شکست و تشخیص نوع و اندازه ی ذرات ریز ناخالصی ها (اکسید، سولفید و . . .) نیز مرسوم می باشد. 5- آزمایش سختی Hardness test: در بعضی کتب آزمایش سختی را جزو آزمایشات مخرب منظور کرده اند. آزمایش سختی ایده ای برای مقاومت سایشی فلز جوش داده و در بعضی مواقع که سرعت عمل و ارزانی آزمایش مطرح باشد بجای آزمایش کشش انجام می شود تا مقاومت تقریبی جوش حدس زده شود. این آزمایش مقاومت فلز در برابر فرو رفتن جسم سخت تر (ساچمه فولادی، کریستال الماس و یا مخروط سخت) در سطح آن را نشان می دهد. با مقایسه سختی فلز جوش یا منطقه ی مجاور جوش (H.A.Z) و یا با فلز قطعه کار می توان میزان سختی پذیری جوش و حتی حساسیت آن را در برابر ترکیدگی یا قابلیت ماشین کاری آن را تشخیص داد.
همانطور که اشاره شد این آزمایش را می توان بدون اینکه قطعه ی جوش داده شده از بین برود بر روی جوش یا منقطقه ی مجاورش (بهتر است سنگ زده شود) انجام داد و یا بر روی نمونه ای که از جوش بریده شده و احتمالا مقطع آن اچ شده است در میا خط جوش، در قسمت صورت (face)، در ریشه ی آن و یا منطقه ی متاثر از حرارت اندازه گیری کرد و حتی تغییرات میزان سختی را در فواصل مختلف بصورت منحنی رسم کرد.
روش های مختلفی برای اندازه گیری سختی وجود دارد که دو روش راکول و برینل متداول تر است. بدون اینکه وارد جزئیات این دو روش شویم اختصارا آنها را توضیح می دهیم. در روش برینل ساچمه فولادی با قطر معینی تحت نیروی مشخص (نیروی اعمال شده و قطر ساچمه قابل تغییر بوده و معمولا متناسب بهمدیگر انتخاب می شود) در سطح فلز فرو می رود، پس از چند ثانیه نیروی اعمال شده برداشته شده و توسط دستگاه قطر اثر دایره ای شکل (ناشی از فرورفتگی ساچمه) اندازه گیری می شود. عدد سختی برینل از نسبت نیروی اعمال شده به سطح طبق رابطه ی زیر بدست می آید که غالبا به کمک جدول مستقیما استخراج می شود.

در روش راکول (خود چند نوع است RC، RB و RA) که غالبا برای سختی های بالا از آن استفاده می شود. جسم سخت فرو رونده مخروطی شکل و با قطر کوچکتر می باشد. در اینجا قطر اثر مخروط بر روی سطح اندازه گیری نمی شود بلکه بر روی دستگاه سریعا عدد که نشان دهنده ی سختی است می توان ملاحظه کرد و نیازی به پولیش کردن سطح هم نیست. دستگاه هایی برای اندازه گیری سختی فازها با بعضی ناخالصی های میکروسکپی در ساختار فلز جوش یا منطقه ی مجاور آن وجود دارد که غالبا در کارهای تحقیقاتی از آن استفاده می شود. 6- آزمایش خوردگی Corrosion testing: در جوشکاری فولادهای زنگ نزن، آلومینیم و بعضی آلیاژهای دیگر مقاومت خوردگی فلز جوش با منطقه مجاور جوش حائز اهمیت است که تقلیل مقاومت خوردگی می تواند ناشی از عوامل مختلف منجمله مناسب نبودن ترکیب شیمیایی فلز پرکننده، تغییرات فازها یا رسوب ناخالصی ها در مرز دانه ها، بقایای سرباره و یا روانساز باشد. برای مقایسه مقاومت خوردگی منطقه ی جوش با بقیه ی قطعه کار معمولا بر اساس استاندارد نمونه هایی تهیه شده و در شرایط مشابه با خدمت قطعه جوش داده شده (درجه حرارت، تنش ها و محلول خورنده) قرار داده و در زمان های معینی نمونه ها مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد (شستن و وزن کردن، مطالعه میکروسکپی با طرق دیگر . . . ). 7- اچ کردن The etch test: گاهی اوقات برای مطالعه ساختار میکروسکپی، اندازه ی دانه ها، یا بعضی فازها و حتی عیوب و ناخالصی ها در فلز جوش یا منطقه ی مجاور آن، همچنین بررسی شکل مقطع فلز جوش و میزان نفوذ ذوب لازمست تا نمونه هایی از منطقه جوش داده شده بریده و پس از پولیش کردن با محلول های مختلف اچ کرد. محلول های شیمیائی اچ برای آلیاژهای مختلف و اهداف گوناگون (ماکروسکپی، میکروسکپی، مشخص کردن فاز خاص یا عیب ویژه) متفاوت است، اما عمل این محلول ها خوردن مناطق خاص است تا این مواضع در زیر میکروسکپ بصورت تیره یا روشن و یا اشکال خاص قابل تمایز و تشخیص باشد. آزمایشهای غیر مخرب non- destractie testing هد ف از این آزمایشات تشخیص عیوب مختلف در جوش (سطحی و عمقی) می باشد بدون اینکه قطعه جوش داده شده غیر قابل استفاده شود. بسیاری از موارد با تشخیص عیوب می توان فلز جوش را در آن موضع برداشته و با رسوب مجدد اتصال کاملی بدست آورد. اغلب آزمایشات غیرمخرب از خواص مکانیکی فلز به کمک وسایل و تجهیزات خاص برای کشف عیوب استفاده می شود. معمول ترین آزمایشات غیرمخرب که در بازرسی جوش استفاده می شود عبارتند از: 1- بازرسی های ظاهری Visual inspection: یکی از ساده ترین، سریع ترین و کم خرج ترین روش برای کشف بعضی عیوب نظیر: الف: خلل و فرجهای که تا سطح جوش امتداد دارند. ب: سوختگی و بریدگی کناره ی جوش و یا پر نشدن کامل شکاف جوش. ج: حفره ی انتهایی گرد و پر نشده همراه با سوراخ (ناشی از انقباض حاصل از انجماد) د: گرده ی جوش اضافی و یا سررفتن فلز جوش. ه: موجهای زیاد، ناموزون و خشن irregular ripple پشت جوش در اثر حرکات موجی و زیگزاگی غیر یکنواخت با الکترود یا مشعل. و: قطرات چسبیده شده ی جرقه و ترشح و یا اثرات لکه قوس در کناره ی خط جوش. ز: ترکیدگی ها در جوش با منطقه ی مجاور جوش که قابل تشخیص با چشم به کمک ذره بین باشند. ح: جابجا شدن، تاب برداشتن و تغییر ابعاد اجزاء مورد جوش. این آزمایش غالبا با دقت و به کمک انواع ذره بین با درشت نمایی 20-5 مرتبه انجام می گیرد. 2- آزمایش نفوذ Leak test: آزمایش نفوذ یکی از آزمایشات نسبتا ساده و سریع برای تشخیص کامل بودن جوش در مخازن، سیلندرها و لوله ها از نظرنفوذ مایع یا گاز است. پس از بستن کلیه دریچه ها در مخزن با کپسول از طریق فشار هیدرولیکی آب، نفت، هوا یا گاز بداخل آن هدایت می شود. آب قابلیت نفوذ کم، نفت نسبتا خوب و هوا و گازها مخصوصا هیدروژن قابلیت نفوذ زیادی دارد. در مواردی که استفاده از آب قابل قبول باشد بهتر است آب استفاده شود چون خطرات ناشی از پاره شدن مخزن کمتر از حالت بکار بردن گازها است. فشار اعمال شده در منبع یا لوله تقریبا 2 برابر فشاری است که در عمل و خدمت در آن ایجاد می شود، البته شرایط و موارد مختلف را استانداردها تعیین کرده اند. از طرق مختلف می توان نفوذ مایع یا گاز به خارج از مخزن را مشخص کرد که متداولترین آن: الف: اعمال فشار میعن و خواندن این فشار بر روی فشار سنج در زمان های مختلف، در صورتیکه افت فشاری ایجاد شود نشان دهنده ی سوراخ و یا نفوذ گاز با مایع به بیرون است. ب: پس از وارد کردن هوا یا گاز به داخل مخزن با فشار مشخص، محلول آب صابون در مسیر جوشکاری مالیده می شود و یا مخزن را وارد آب صابون می کنیم. در صورت ملاحظه حساب ها می توان پی به نفوذ هوا یا گاز از مخزن به بیرون برد. 3- آزمایش صدا Stethoscopic (sound) test: اصول کلی این روش از روی تشخیص صدای زنگ دار جوش سالم و صدای خفه یا گرفته جوش شکسته یا عیب دار می باشد. و سایل خاصی ممکن است برای تشخیص دقیق تر نوع صدا نیز بکار رود. این آزمایش برای تعیین سلامت جوش در سازه ها و اسکلت های فلزی بسیار مناسب است. 4- بازرسی یا ذرات مغناطیسی Magnetic particle inspection: بازرسی با ذرات مغناطیسی یکی از روش های ساده و سریع برای آشکار کردن بعضی عیوب سطحی غیر قابل رویت و یا کمی زیر سطح نظیر ترکهای خیلی ریز، ذرات سرباره ی محبوس نشده و خلل و فرج که در عمق زیادی قرار نداشته باشند است. در این روش یک جریان قوی ایجاد کننده ی حوزه ی مغناطیسی در جوش است و پس از پاشیدن پودر ریز مغناطیس شونده بر روی منطقه ی جوش، اگر عیوبی در سطح یا لایه ی زیر سطح وجود داشته باشد موجب قطع نیرو خطوط مغناطیس شده و منجر به تمرکز ذرات پودر در اطراف عیب می شود (ایجاد قطب های مغناطیسی در دو طرف عیب). به این ترتیب اندازه، شکل و موقعیت عیب مشخص می شود شکل (). طبیعی است که هر چه عیوب در عمق پائین تری باشد نیاز به حوزه ی مغناطیسی قوی تر بوده و این تمرکز ذرات در سطح نامشخص تر است. این روش برای ترک یابی و بعضی عیوب دیگر مکمل روش های رادیوگرافی است. یکی از محدود یت های این روش این است که فقط می توان برای فلزاتی استفاده کرد که در اثر عبور جریان الکتریکی حوزه ی مغناطیسی در آن ایجاد می شود. روش های متفاوتی برای مغناطیس کردن بکار می رود از جمله: مغناطیس کردن مداوم، مغناطیس باقیمانده، مغناطیس کردن دایره ای، مغناطیس کردن طولی و مغناطیس کردن یا جریان AC و D.C. شکل () چند نمونه از این روش ها را نشان می دهد. ذرات مغناطیس شونده ی آهنی نیز به طور مختلف عرضه شده و استفاده می شود. برای جلوگیری از اکسیده شدن ذرات غالبا آنها پوشش داده شده اند و برنگ سیاه و قرمز و گاهی هم با مواد فلورسنت پوشیده شده اند. این مواد بصورت پودر یا شناور در محلول های روغنی مصرف مصرف می شوند. مزیت پودر جمع آوری و استفاده مجدد آن است اما در وضعیت های غیر تخت یا مسطح نمی توان استفاده کرد. 5- بازرسی به کمک رنگ های نفوذ کننده Dye penetrate inspection: یکی دیگر از طرق بازرسی عیوب سطحی در جوش نظیر ترکهای ریز سطحی استفاده از محلول های رنگی نفوذ کننده و ظهور developer است. مزیت عمده ی این روش نسبت به روش قبل (ذرات مغناطیس شونده) امکان کاربرد آن برای فلزات آهنی و غیرآهنی و حتی مواد غیرفلزی است. مواد رنگی خاص معلق در مایعات با سیالیت، قدرت نفوذ و خاصیت خیس کنندگی خیلی بالا بر روی سطح مورد بازرسی پاشیده می شود. در صورت وجود عیوب سطحی این مایع در آن نفوذ کرده، سپس سطح آن را با آب یا پارچه تمیز می کنند. با بکار بردن محلول ظهور مخصوص محلول قبلی که در عیب نفوذ کرده در محلول فوق جذب شده و موضع عیب را بطور وسیع تری ظاهر می سازد. شکل () بطور شماتیک این مراحل را نشان می دهد. بعضی از مواد نفوذ کننده شامل فلورسنت می باشد. در آن صورت بعد از عملیات اگر موضع را در تاریکی یا با نور ماوراء بنفش مشاهده کنیم در محل های عیب یا عیوب بصورت رنگی و درخشان (سبز متمایل به زرد) رویت می شود و بالنتیجه دقت بیشتری در تشخیص و بازرسی بوجود می آورد.
6- آزمایش با امواج صوتی یا رادیویی Ultrasonic testing: در این آزمایش ارتعاشات یا امواج فرکانس بالا 20KHz – 20MHz برای تشخیص موقعیت و اندازه ی عیوب سطحی و عمقی نظیر خلل و فرج، ترک، سرباره ی محبوس شده، نفوذ ناقص و حتی ضخامت جوش یا قطعه کار بکار می رود. این روش که بسیار حساس و دقیق است برای فلزات آهنی و غیرآهنی و حتی غیرفلزات (سرامیک و پلاستیک) نیز قابل استفاده و کاربرد می باشد. اصول کلی روش بدین ترتیب است که از عبور جریان الکتریکی متناوب با فرکانس بالا (یک میلیون سیکل در ثانیه) از کریستال کوارتر انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود (اثر پیزوالکتریک) در قسمت اول سیکل سطح کریستال منبسط شده و در نیم سیکل دیگر منقبض می شود و بدین ترتیب ارتعاش مکانیکی ایجاد می شود. اگر سطح صاف شده مورد آزمایش با این سطح منتشر کننده ی موج تماس حاصل نماید امواج بطور موثر از probe به کار منتقل می شود. پس از عبور در ضخامت قطعه، این امواج در ظرف دیگر سطح منعکس می شود و توسط گیرنده دریافت شده و در صفحه ای می توان موج رفت و برگشت را مشاهده کرد. اگر کوچکترین عیبی در مسیر این امواج باشد تمام یا قسمتی از موج در برخورد با این عیب منعکس می شود و در روی صفحه کاملا مشهود خواهد شد شکل (). اگر منحنی استانداردی که نشان دهنده ی فاصله یا زمان رفت و برگشت موج است در روی صفحه موجود باشد، (از طریق مختلف می توان این منحنی را کالیبره کرد) براحتی می توان فاصله عیب را تا سطح نیز تعیین کرد. از مزایای این روش سرعت عمل زیاد، حساسیت خوب (بیشتر از رادیوگرافی)، هزینه ی کم و نامحدود بودن بزرگی موضع مورد بازرسی، اما از محدودیت های آن نیاز به صاف بودن سطح (می توان به کمک قشر نازک روغنی تماس probe را با سطح بهتر کرد) و عدم کاربرد آن برای جوش ها و اتصالات با شکل های پیچیده و همچنین نیاز به مهارت و تجربه در کاربرد آن می باشد. همانطور که اشاره شد این روش برای اندازه گیری یا تعیین یکنواختی ضخامت ورق ها و بازرسی های دیگر در قطعات مختلف صنعتی حین تولید یا خدمت نیز کاربرد دارد. 7- رادیوگرافی Radiographic inspection: یکی از مفیدترین و متدوال ترین روش بازرسی و کیفیت و سلامت جوش در قطعات با ابعاد، اشکال و مواد مختلف رادیوگرافی به کمک اشعه ی الکترومغناطیسی X و γ است. اشعه ی X (طول موج Cm 8-10× 40- 001/0) و اشعه γ (طول موج Cm 8-10× 3- 005/0) از داخل قطعه کار عبور کرده و قسمتی از آن جذب و مقداری از آن در طرف دیگر قطعه عبور می کند. اگر فیلم یا صفحه حساس در طرف دیگر مستقیما قرار داشته باشد، اشعه بر روی آن اثر می کند. اگر جوش سالم و یکنواخت (هموژن) باشد با غلظت یکنواخت فیلم را تار می کند، اما اگر در مسیر اشعه عیوبی نظیر حفره ی گازی، سرباره ی محبوس شده، ترک، فقدان نفوذ و غیر یکنواختی ضخامت وجود داشته باشد اشعه در این مواضع که معمولا رقیق تر از قطعه ی فلز کار هستند کمتر جذب شده یا با شدت بیشتری بر روی فیلم تاثیر می گذارد و آنرا تاریک تر می کند. بعد از ظاهر کردن فیلم و مطالعه ی لکه های تاریک تر می توان موقعیت، اندازه و نوع عیب را تشخیص داد. البته نمونه ها و استانداردهایی برای مقایسه فیلم بدست آمده با آنها وجود دارد.
اشعه ی X از لوله ی تولید این اشعه به سطح کار برخورد می کند (فیلامان filament کاتد الکترون را فراهم کرده که با سرعت زیاد بطرف آند یا هدف target برخورد می کند. قسمتی از انرژی جنبشی الکترون به انرژی تشعشعی یا اشعه ی X تبدیل می گردد.) قدرت نفوذی اشعه به ولتاژ بالایی که بین کاتد و آند برقرار است (400000 ولت را می توان برای بازرسی قطعه فولادی به ضخامت 62 میلیمتر بکار برد) بستگی دارد شکل (). اشعه γ از ایزوتوپ های رادیواکتیو نظیر کبالت 60، ایریدیم 192 و سریم 167 منتشر می شود که قدرت نفوذ بیشتری نسبت به اشعه X دارد و برای بازرسی ضخامت های بیشتر بکار می رود. مواردی که ضخامت کار یکنواخت نباشد بازرسی با اشعه γ مناسب تر است. اما اشعه X برای تشخیص عیوب کوچک در قطعات ریز mm50 ضخامت ارجح تر است بویژه آنکه سرعت عملیات و تاثیر بر روی فیلم حساس هم سریع تر (چندین ثانیه یا دقیقه بجای چندین ساعت با اشعه γ) است. از طرف دیگر تجهیزات بازرسی با اشعه ی X بزرگتر و گرانتر می باشد. وسایل رادیوگرافی با اشعه γ کوچک و قابل حمل و نقل نیز بوده و اگر منبع تولید اشعه ی γ در وسط نمونه های مورد بازرسی در اطراف آن قرار گیرد شکل () می توان رادیوگرافی چندین نمونه را همزمان انجام داد. نکته ای که لازم است به آن اشاره شود اینست که قدرت منبع تولید اشعه ی γ بتدریج کم می شود.
عدم رعایت نکات ایمنی در کار کردن با هر دو روش خطرات فراوانی از اشعه X و γ برای سلامتی بازرس بوجود می آورد.