سلام! به عنوان تامین کننده سرامیک ZTA، اغلب از من در مورد جنبه های فنی مختلف محصولاتمان سوال می شود. یک سوال که کمی پیش می آید این است که چگونه نسبت پواسون به سرامیک ZTA را اندازه گیری کنیم. بنابراین، فکر کردم که برخی از بینش های خود را در مورد این موضوع در وبلاگ امروز به اشتراک بگذارم.
اول از همه، اجازه دهید به سرعت بفهمیم که نسبت پواسون چیست. به عبارت ساده، این معیاری است که نشان می دهد چگونه یک ماده در هنگام کشیده شدن یا فشرده شدن تغییر شکل می دهد. وقتی ماده ای را به یک جهت می کشید، معمولاً در جهت عمود بر آن نازک می شود. نسبت پواسون این رابطه بین کرنش جانبی (تغییر ضخامت) و کرنش محوری (تغییر طول) را کمیت می کند.
حال، چرا اندازه گیری نسبت پواسون از سرامیک ZTA مهم است؟ خوب، سرامیک ZTA یا سرامیک آلومینا سخت شده زیرکونیا، به دلیل خواص مکانیکی عالی مانند سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی شکست شناخته شده است. این ویژگی ها آن را برای طیف وسیعی از کاربردها، از ابزارهای برش گرفته تا ایمپلنت های دندانی، مناسب می کند. دانستن نسبت پواسون به مهندسان و طراحان کمک می کند تا درک کنند که مواد تحت بارهای مختلف چگونه رفتار می کنند، که برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان محصولات ساخته شده از سرامیک ZTA بسیار مهم است.
چند روش مختلف برای اندازهگیری نسبت پواسون از سرامیک ZTA وجود دارد، و من در اینجا به برخی از روشهای رایج اشاره میکنم.
1. روش کرنش سنج
این یکی از ساده ترین و پرکاربردترین روش هاست. ایده اصلی این است که کرنش سنج ها را به سطح نمونه سرامیکی متصل کنید. کرنش سنج ها دستگاه های کوچکی هستند که می توانند تغییر طول ماده را زمانی که تحت تنش هستند اندازه گیری کنند.
در اینجا نحوه کار آن آمده است:
- آماده سازی نمونه: ابتدا باید یک نمونه سرامیک ZTA به شکل مناسب معمولاً منشور مستطیلی یا استوانه ای تهیه کنید. اطمینان حاصل کنید که سطوح صاف و تمیز هستند تا از چسبندگی خوب کرنش سنج ها اطمینان حاصل شود.
- نصب استرین گیج: دو کرنش سنج - یکی در جهت محوری (جهت بار اعمال شده) و دیگری در جهت جانبی (عمود بر بار اعمال شده) به نمونه وصل کنید. برای چسباندن کرنش سنج ها به سطح سرامیکی می توانید از یک چسب مخصوص استفاده کنید.
- در حال بارگیری نمونه: بار مشخصی را با استفاده از دستگاه آزمایش به تدریج به نمونه وارد کنید. همانطور که نمونه تحت بار تغییر شکل می دهد، کرنش سنج تغییرات طول را اندازه گیری می کند.
- جمع آوری و محاسبه داده ها: مقادیر کرنش را از هر دو کرنش سنج محوری و جانبی ثبت کنید. سپس نسبت پواسون را با استفاده از فرمول محاسبه کنید:
[
\nu = - \frac{\epsilon_{lateral}}{\epsilon_{axial}}
]
که در آن (\nu) نسبت پواسون، (\epsilon_{lateral}) کرنش جانبی، و (\epsilon_{axial}) کرنش محوری است.
نکته ای که در این روش باید در نظر داشت این است که دقت اندازه گیری به کیفیت کرنش سنج ها و نصب مناسب بستگی دارد. همچنین، نمونه سرامیکی باید همگن باشد تا از نتایج قابل اطمینان اطمینان حاصل شود.
2. روش اولتراسونیک
روش اولتراسونیک یک روش تست غیر مخرب است که می تواند برای اندازه گیری نسبت پواسون نیز استفاده شود. این مبتنی بر این واقعیت است که سرعت امواج مافوق صوت در یک ماده به خواص کشسانی آن، از جمله نسبت پواسون مرتبط است.
در اینجا این روند است:
- آماده سازی نمونه: مشابه روش کرنش سنج، نمونه سرامیکی ZTA با سطوح صاف تهیه کنید.
- راه اندازی مبدل اولتراسونیک: دو مبدل اولتراسونیک را روی نمونه قرار دهید - یکی برای تولید امواج اولتراسونیک و دیگری برای دریافت آنها. مبدل ها معمولاً با استفاده از یک محیط کوپلینگ مناسب مانند ژل یا مایع به نمونه کوپل می شوند.
- اندازه گیری سرعت امواج اولتراسونیک: امواج اولتراسونیک را در جهات مختلف (طولی و عرضی) از نمونه ارسال کنید. زمان عبور امواج از نمونه را اندازه گیری کنید و سرعت موج را محاسبه کنید.
- محاسبه نسبت پواسون: از سرعت موج های اندازه گیری شده برای محاسبه نسبت پواسون استفاده کنید. رابطه بین سرعت موج و نسبت پواسون با معادلات زیر بدست می آید:
[
\nu=\frac{V_{l}^{2}-2V_{t}^{2}}{2(V_{l}^{2}-V_{t}^{2})}
]
که در آن (V_{l}) سرعت موج طولی و (V_{t}) سرعت موج عرضی است.
مزیت روش اولتراسونیک غیر مخرب بودن آن است، بنابراین نمونه را می توان مجددا استفاده کرد. با این حال، برای انجام دقیق اندازه گیری ها به تجهیزات و تخصص تخصصی نیاز دارد.
3. روش همبستگی تصویر دیجیتال (DIC).
DIC یک روش نسبتا جدید و پیشرفته برای اندازه گیری کرنش و تغییر شکل در مواد است. از یک جفت دوربین برای گرفتن تصاویر از سطح نمونه قبل و در حین تغییر شکل استفاده می کند.
در اینجا نحوه کار آن آمده است:
- آماده سازی نمونه: نمونه سرامیکی ZTA را آماده کرده و یک الگوی لکه ای تصادفی روی سطح اعمال کنید. این الگو برای ردیابی حرکت نقاط روی سطح در هنگام تغییر شکل استفاده می شود.
- راه اندازی دوربین: برای مشاهده نمونه از زوایای مختلف، دو دوربین تنظیم کنید. دوربین ها را برای اطمینان از اندازه گیری دقیق جابجایی های سطح کالیبره کنید.
- در حال بارگیری نمونه و ضبط تصویر: یک بار روی نمونه اعمال کنید و یک سری عکس در سطوح بارگذاری مختلف بگیرید. نرم افزار DIC تصاویر را برای محاسبه جابجایی ها و کرنش های سطح نمونه تجزیه و تحلیل می کند.
- محاسبه نسبت پواسون: پس از محاسبه کرنش های محوری و جانبی، می توان نسبت پواسون را با استفاده از همان فرمول روش کرنش سنج تعیین کرد.
روش DIC اندازه گیری کرنش میدانی با وضوح بالا و میدان کامل را ارائه می دهد. همچنین می تواند اطلاعات دقیقی در مورد رفتار تغییر شکل مواد ارائه دهد. با این حال، گران تر است و به نرم افزار و تجهیزات پیچیده نیاز دارد.
به عنوان یک تامین کننده سرامیک ZTA، ما اهمیت خواص مواد دقیق را برای مشتریان خود درک می کنیم. به همین دلیل است که ما اطمینان حاصل می کنیم که محصولات سرامیکی ZTA ما به طور کامل آزمایش می شوند، از جمله اندازه گیری نسبت پواسون، تا بالاترین استانداردهای کیفیت را رعایت کنند.
اگر در بازار محصولات سرامیکی با کیفیت ZTA هستید، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم. ما طیف گسترده ای ازکاشی و سرامیک ZTAو سایر اجزای سرامیکی ZTA که برای کاربردهای مختلف مناسب هستند. چه برای ماشین آلات صنعتی، دستگاه های پزشکی یا هر هدف دیگری به آنها نیاز داشته باشید، ما می توانیم راه حل مناسبی را برای شما ارائه دهیم.
اگر در مورد محصولات ما، اندازه گیری نسبت پواسون یا هر چیز دیگری مربوط به سرامیک ZTA سؤالی دارید، می توانید با ما تماس بگیرید. ما همیشه خوشحالیم که گپ داشته باشیم و در مورد نیازهای خاص شما صحبت کنیم. بیایید گفتگو را شروع کنیم و ببینیم چگونه می توانیم با هم کار کنیم تا نیازهای شما را برآورده کنیم!
مراجع
- Callister، WD، & Rethwisch، DG (2018). علم و مهندسی مواد: مقدمه. وایلی.
- کتاب راهنمای تست غیر مخرب، جلد 7: تست اولتراسونیک. انجمن آمریکا برای تست های غیر مخرب.
- ساتون، MA، Orteu، J. - J.، و شرایر، H. (2009). همبستگی تصویر برای اندازهگیریهای شکل، حرکت و تغییر شکل: مفاهیم اساسی، نظریه و کاربردها. اسپرینگر.