بررسی تجربی و شکست‌نگاری اثر عمق شیار با ضربه‌زن شارپی مجهز به کرنش‌سنج در آلیاژ آلومینیوم 7075

در تحقیق حاضر آزمایش ضربه شارپی روی نمونه آلومینیوم 7075 با اندازه استاندارد 55×10×10 میلی‌متر با عمق شیارهای مختلف انجام شده‌است و انرژی شکست شارپی برای هریک اندازه‌گیری شده‌است. نمودارهای نیروجابجایی برای نمونه‌های شارپی با عمق شیارهای مختلف توسط ضربه‌زن مجهز به کرنش‌سنج رسم شده‌است؛ سپس ارتباط بین انرژی شکست شارپی به‌عنوان تابعی از تغییرات عمق ترک اولیه تعیین گردیده‌است. با استفاده از این رابطه می‌توان با داشتن ابعاد هندسی ترک اولیه با احتساب تلرانس‌های مجاز قیدشده در استاندارد، میزان خطا در اندازه‌گیری انرژی شکست شارپی آلومینیوم مورد بررسی را تعیین نمود. هم‌چنین ریزساختار سطح شکست چند نمونه با عمق شیار مختلف مورد بررسی قرار گرفته‌است. مشاهدات شکست‌نگاری نشان داده‌است که مکانیسم‌های مختلف شکست با تغییر عمق شیار نمونه‌ها از جمله شکست نرمترد، شکست شبه‌ترد و شکست ترد اتفاق افتاده‌است. با افزایش عمق شیار شکست تردتر اتفاق افتاده‌است که به علت افزایش کلیواژ و کاهش دیمپل در سطح شکست می‌باشد. همچنین با افزایش عمق شیار، انرژی شکست بر اساس رابطه نمایی e=22.857e0.355a کاهش می‌یابد، که با استفاده از این رابطه می‎توان .مقدار دقیق انرژی شکست شارپی را برای هر عمق شیار دلخواه در آلومینیوم 7075 آزمایش شده محاسبه کرد.

Experimental and fractography investigation of notch depth effect by instrumented instrumented impact pendulum in 7075 Aluminum alloy

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 forcedisplacement 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 ductilebrittle fracture, quasibrittle 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 = 22.857e0.355a exponential relationship, Using this equation, the exact amount of Charpy fracture energy can be calculated for each desired notch in the 7075 aluminum tested.