حركة Z - التعريف، الصيغة، القياس والمعنى

تضييق Z يُعد أحد المعايير التي تحدد قدرة المعدن على الخضوع للتشوه اللدن أثناء اختبارات الشد. يحدد النسبة المئوية للانخفاض في مساحة المقطع العرضي للعينة عند نقطة التمزق مقارنة بمساحة المقطع العرضي الأولية.
يُعطى تضييق Z في النسبة المئوية (%). جنبا إلى جنب مع استطالة بعد التمزق أ يوفر معلومات حول السلوك البلاستيكي للمادة قبل تدميرها.
يتم تحديد هذه المعلمة أثناء اختبار الشد الساكن ويمكن إدارتها مع خصائص مثل Rm, Re, Rp0,2 و أ.

ماذا يعني تضييق المحور Z؟

عند شد العينة، يزداد طولها ويقل مقطعها العرضي. وبمجرد بلوغ أقصى قوة، يمكن أن يبدأ الإجهاد الموضعي في المواد ذات الليونة الكافية.
ثم يتم إنشاء تأثير مميز التضيّق، ويسمى أيضاً العنقفي هذه المنطقة، يتناقص المقطع العرضي للعينة بسرعة، وعادة ما يكون هذا هو المكان الذي يحدث فيه التمزق النهائي.
تحدد المعلمة Z مقدار انخفاض مساحة المقطع العرضي عند موقع الكسر مقارنة بمساحة المقطع العرضي الأصلية للعينة.

صيغة تضييق المحور Z

يتم حساب التضييق باستخدام الصيغة التالية:
Z = ((S₀ - S_u) / س₀) × 100%
حيث:

Z – تضييق [%],
S₀ – المساحة المقطعية الأولية للعينة،
S_u – أصغر مساحة مقطع عرضي للعينة بعد التمزق.

كلما زاد الفرق بين S ₀ و Su _، زادت قيمة التضييق Z.

مثال على حساب انحناء Z

إذا كانت مساحة المقطع العرضي الأولية للعينة هي:
S₀ = 100 مم²
وأصغر مساحة مقطع عرضي عند نقطة التمزق هي:
S_u = 40 مم²
إلى عام
ع = ((100 – 40) / 100) × 100% = 60%
وبالتالي فإن تضييق نطاق العينة هو 60%.
وهذا يعني أن مساحة المقطع العرضي عند موقع الكسر انخفضت بنسبة 60٪ مقارنة بمساحة المقطع العرضي الأولية للعينة.

كيف يتم قياس تضييق المحور Z؟

قبل بدء الاختبار، يتم تحديد الأبعاد الأولية للمقطع العرضي للعينة، والتي على أساسها... S₀.
بعد كسر العينة، يتم تحديد أصغر مقطع عرضي لها في منطقة الكسر و S_u.
تعتمد طريقة تحديد مساحة المقطع العرضي على شكل العينة. ففي حالة العينات الدائرية، يُستخدم القطر، بينما في حالة العينات ذات الأشكال الأخرى، يجب تحديد أبعاد المقطع العرضي المناسبة وفقًا لطريقة الاختبار.

تقنية Z للرقبة للحصول على عينة مستديرة

بالنسبة لعينة ذات مقطع عرضي دائري، تكون مساحة المقطع العرضي الأولية كما يلي:
S₀ = πd₀² / 4
ومساحة المقطع العرضي بعد التمزق:
S_u = πd_u² / 4
حيث:

d₀ – القطر الأولي للعينة،
d_u – أصغر قطر للعينة عند نقطة التمزق.

بعد التعويض في الصيغة لـ Z، يمكن تحديد النسبة المئوية للانخفاض في المقطع العرضي.

ماذا تعني قيمة Z للحلق؟

يُعدّ التضييق أحد المؤشرات التي تسمح بالتقييم قدرة المادة على الخضوع لتشوه لدني موضعي قبل أن تنكسر.
قيمة Z الكبيرة تعني أن المادة كانت قادرة على تقليل المقطع العرضي بشكل كبير محليًا قبل الفشل.
قيمة Z الصغيرة تعني تغيراً طفيفاً في مساحة المقطع العرضي عند موقع الكسر.
مع ذلك، لا توجد قيمة Z عالمية واحدة يمكنها تصنيف جميع المواد على أنها مطيلة أو هشة. يجب تفسير النتيجة في ضوء نوع المادة وحالتها وشكل العينة وظروف الاختبار.

تضييق Z واستطالة A

Z و A معلمات مختلفة ، على الرغم من أن كليهما يوفر معلومات حول التشوه البلاستيكي للعينة أثناء اختبار الشد.

بارامتر	ما الذي يحدد	jednostki
A	نسبة الزيادة الدائمة في طول القياس للعينة بعد التمزق	%
Z	نسبة الانخفاض في مساحة المقطع العرضي عند موضع الكسر	%

يصف الاستطالة A التغير في طول العينة، بينما يصف الانكماش Z التغير في مقطعها العرضي.
تُكمّل هذه المعايير بعضها بعضًا، ولكن لا يمكن تحويلها مباشرة إلى بعضها البعض باستخدام صيغة عالمية واحدة.

انحناء Z وقوة الشد Rm

Rm يحدد أعلى إجهاد هندسي يتم تحقيقه أثناء اختبار الشد، بينما Z يحدد التغير في مساحة المقطع العرضي للعينة بعد التمزق.
في المواد المطيلية، بعد الوصول إلى أقصى قوة Fm المقابلة لـ Rm، قد يبدأ تمركز التشوه وتكوين العنق.
من هذه النقطة فصاعدًا، قد تنخفض القوة المسجلة أثناء الاختبار، على الرغم من أن الإجهاد الموضعي في الرقبة يستمر في الزيادة بسرعة.
لذلك، يصف كل من Rm و Z جوانب مختلفة تمامًا من سلوك المادة.

لماذا يحدث تضيق بعد الوصول إلى Rm؟

أثناء التشوه البلاستيكي المنتظم، يمكن للمادة أن تزيد من قوتها بسبب تصلب التشوه.
عند نقطة معينة، لا يعود انخفاض مساحة المقطع العرضي للعينة قابلاً للتعويض بزيادة منتظمة إضافية في القوة المنقولة. ويبدأ التشوه بالتركز في منطقة محددة من العينة.
يتم إنشاؤه رقبةأي التضييق المحلي.
في هذه المنطقة، يتناقص المقطع العرضي بسرعة متزايدة حتى يتشكل صدع وتنكسر العينة.

Z والإجهاد الفعلي

يُعدّ تكوّن الانقباض أمراً مهماً للتمييز الإجهاد الهندسي والإجهاد الفعلي.
يتم حساب الإجهاد الهندسي من مساحة المقطع العرضي الأولية S₀ومع ذلك، بمجرد تشكل العنق، يصبح المقطع العرضي الفعلي للعينة أصغر بكثير.
لذلك، بعد الوصول إلى Rm، قد ينخفض الإجهاد الهندسي بينما قد يستمر الإجهاد الفعلي المحلي في منطقة التخصر في الزيادة.
يسمح لنا قياس Z بتحديد مدى الانخفاض النهائي في المقطع العرضي للعينة.

التخصر واللدونة والمطيلية

يُعدّ العنق الكبير سمة مميزة للعديد من المواد القادرة على التشوه اللدن الكبير قبل الكسر.
قد تُظهر عينة من مادة مطيلة عنقًا مميزًا قبل الفشل وتُظهر قيمة Z كبيرة.
في حالة السلوك الأكثر هشاشة، قد يكون الانخفاض في المقطع العرضي قبل التمزق صغيرًا.
لكن هذا لا يعني أن Z معيار مستقل وعالمي للهشاشة. يجب أن يأخذ تقييم سلوك المادة في الاعتبار طبيعة الكسر أيضًا. الامتداد أدرجة الحرارة، ومعدل التحميل، وحالة الإجهاد، وغيرها الخصائص الميكانيكية.

التضييق وطبيعة الاختراق

قد يوفر مظهر العينة المكسورة معلومات إضافية حول آلية الفشل.
غالباً ما يرتبط التشوه البلاستيكي الكبير والتضييق الكبير بـ آلية الكسر المطيل.
في عينات دائرية اختبار الشد الساكن قد يحدث نوع مميز من الكسور كوب ومخروط، والمتعلقة بتطور وربط الفراغات الدقيقة والنهائية مادة القص.
ومع ذلك، ينبغي تحليل كسر المادة بشكل مستقل عن قيمة Z نفسها، لأن مظهرها يتأثر بالعديد من العوامل.

على ماذا يعتمد انقباض Z؟

يمكن أن تتأثر قيمة التضييق، من بين أمور أخرى، بما يلي:

التركيب الكيميائي للمادة،
البنية المجهرية،
obróbka cieplna,
درجة تصلب الإجهاد،
درجة حرارة الاختبار،
معدل الإجهاد،
هندسة العينة،
حالة إجهاد في منطقة التضييق،
العيوب المادية والانقطاعات،
اتجاه أخذ العينات.

لذلك، ينبغي مقارنة قيم Z مع مراعاة ظروف الاختبار وحالة المادة.

تأثير معالجة البلاستيك على Z

يؤدي التشكيل على البارد إلى تصلب التشوهقد يتم زيادتها Rm oraz Re لُب Rp0,2، في حين أن قدرة المادة على الخضوع لمزيد من التشوه البلاستيكي قد تنخفض.
وبالتالي، قد يؤدي التصلب البارد القوي إلى انخفاض في التخصر Z وزيادة في استطالة A.
ومع ذلك، فإن التأثير الفعلي يعتمد على المادة وبنيتها المجهرية ودرجة التشوه.

تأثير المعالجة الحرارية على Z

المعالجة الحرارية يؤدي ذلك إلى تغيير البنية المجهرية للمادة، وبالتالي قد يؤثر على قدرتها على التشوه الموضعي قبل الكسر.
قد تؤدي العمليات التي تزيد من القوة والصلابة إلى انخفاض في اللدونة في بعض المواد، على الرغم من كونها مناسبة. التلدين قد يزيد ذلك من قدرة المادة على التشوه.
لذلك، ينبغي ربط قيمة Z بـ حالة التسليم والمعالجة الحرارية.

تأثير درجة الحرارة على التضييق

قد تؤثر درجة حرارة الاختبار بشكل كبير على آلية تشوه المادة وتدميرها.
في بعض المواد، يؤدي خفض درجة الحرارة إلى انخفاض القدرة على الخضوع للتشوه البلاستيكي، بينما قد تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة في اللدونة.
مع ذلك، لا تنطبق هذه العلاقة على جميع المعادن والسبائك. ينبغي تقييم الخصائص بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها للمادة المعنية ودرجة حرارة التشغيل.

تقييد Z في شهادة قبول المواد

يمكن إجراء عملية التضييق في شهادة قبول المواد بالإضافة إلى نتائج اختبارات الشد الساكنة الأخرى.
تتضمن الوثائق، من بين أمور أخرى:

Re لُب Rp0,2,
جمهورية مقدونيا ،
A,
Z.

ومع ذلك، لا يتطلب كل معيار للمواد توفير Z. يعتمد نطاق الاختبار والخصائص المطلوبة على درجة المادة ونوع المنتج وأبعاده وظروف التسليم والمواصفات ذات الصلة.

تصميم العنق على شكل حرف Z وجودة المواد

لا ينبغي افتراض أن المادة ذات قيمة Z الأكبر هي بالضرورة مادة أفضل.
تشير قيمة التخصر العالية إلى قدرة عالية على التشوه البلاستيكي الموضعي قبل الكسر، ولكنها لا تحدد بشكل مباشر ما يلي:

ينبغي تحليل Z جنبًا إلى جنب مع الخصائص الأخرى المطلوبة لتطبيق معين.

تضييق نطاق Z - أهم المعلومات

Z ويعني ذلك تضييق العينة بعد التمزق.
يُعطى التضييق في %.
يشير Z إلى النسبة المئوية للانخفاض في مساحة المقطع العرضي للعينة عند نقطة الكسر.
الصيغة كالتالي: Z = ((S₀ - S_u) / س₀) × 100%.
S₀ تمثل مساحة المقطع العرضي الأولية للعينة.
S_u ويعني أصغر مساحة مقطع عرضي بعد التمزق.
Z هو أحد المعايير التي تصف قدرة المادة على الخضوع للتشوه اللدن.
لا يمثل Z نفس استطالة A.
يصف A التغير في الطول، بينما يصف Z التغير في مساحة المقطع العرضي للعينة.
يُعدّ التخصر الكبير سمة مميزة للعديد من المواد التي تُظهر سلوكًا مطاوعًا أثناء اختبار الشد الساكن.
يتأثر Z، من بين أمور أخرى، بالبنية المجهرية، والمعالجة الحرارية، والتصلب بالإجهاد، ودرجة الحرارة، وهندسة العينة.
ينبغي تفسير قيمة Z جنبًا إلى جنب مع Rm أو Re أو Rp0,2 و A وغيرها من الخصائص الميكانيكية للمادة.