بررسي تجربي و شكست‌نگاري اثر عمق شيار با ضربه‌زن شارپي مجهز به كرنش‌سنج در آلياژ آلومينيوم 7075

Experimental and Fractography Investigation of Notch Depth Effect by Instrumented Impact Pendulum in 7075 Aluminum Alloy

در تحقيق حاضر آزمايش ضربه شارپي روي نمونه آلومينيوم 7075 با اندازه استاندارد 55×10×10 ميلي‌متر با عمق شيارهاي مختلف انجام شده‌است و انرژي شكست شارپي براي هريك اندازه‌گيري شده‌است. نمودارهاي نيرو-جابجايي براي نمونه‌هاي شارپي با عمق شيارهاي مختلف توسط ضربه‌زن مجهز به كرنش‌سنج رسم شده‌است؛ سپس ارتباط بين انرژي شكست شارپي به‌عنوان تابعي از تغييرات عمق ترك اوليه تعيين گرديده‌است. با استفاده از اين رابطه مي‌توان با داشتن ابعاد هندسي ترك اوليه با احتساب تلرانس‌هاي مجاز قيدشده در استاندارد، ميزان خطا در اندازه‌گيري انرژي شكست شارپي آلومينيوم مورد بررسي را تعيين نمود. هم‌چنين ريزساختار سطح شكست چند نمونه با عمق شيار مختلف مورد بررسي قرار گرفته‌است. مشاهدات شكست‌نگاري نشان داده‌است كه مكانيسم‌هاي مختلف شكست با تغيير عمق شيار نمونه‌ها از جمله شكست نرم-ترد، شكست شبه‌ترد و شكست ترد اتفاق افتاده‌است. با افزايش عمق شيار شكست تردتر اتفاق افتاده‌است كه به علت افزايش كليواژ و كاهش ديمپل در سطح شكست مي‌باشد. همچنين با افزايش عمق شيار، انرژي شكست بر اساس رابطه نمايي E=22.857e-0.355a كاهش مي‌يابد، كه با استفاده از اين رابطه ميتوان .مقدار دقيق انرژي شكست شارپي را براي هر عمق شيار دلخواه در آلومينيوم 7075 آزمايش شده محاسبه كرد.

In the present study, the Charpy impact test on the 7075 aluminum sample performed in full size 55×10×10 mm with different notch depth and the fracture energy is measured. The force-displacement curves for Charpy samples with different notch depth were drawn by instrumented impact pendulum. Then the energy connection of the Charpy fracture is determined as a function of the changes in the initial crack depth. Using this relationship can determine the amount of error in measuring the energy fracture of the tested aluminum by measuring the available geometric dimensions of the initial crack including the allowable tolerances specified in the standard. Also, the microstructure of the fracture surface of several samples with different notch depth was investigated. Fractography observations showed that different fracture mechanisms occurred by changing the notch depth of the specimens, including ductile-brittle fracture, quasi-brittle fracture, and brittle fracture. As the depth of the notch depth increases, the fracture becomes more brittle, which is due to increase cleavage and decrease dimple in the fracture surface. Also, as the notch depth increases, the fracture energy decreases based on the E = 22.857e-0.355a exponential relationship, Using this equation, the exact amount of Charpy fracture energy can be calculated for each desired notch in the 7075 aluminum tested.