धातु सामग्रीको मेकानिकल गुणहरूको सारांश

शक्तिको तन्य परीक्षण मुख्यतया स्ट्रेचिंग प्रक्रियाको क्रममा क्षतिको प्रतिरोध गर्न धातु सामग्रीहरूको क्षमता निर्धारण गर्न प्रयोग गरिन्छ, र सामग्रीको मेकानिकल गुणहरूको मूल्याङ्कन गर्नको लागि महत्त्वपूर्ण सूचकहरू मध्ये एक हो।

1. तन्य परीक्षण

तन्य परीक्षण भौतिक मेकानिक्सको आधारभूत सिद्धान्तहरूमा आधारित छ। निश्चित अवस्थाहरूमा सामग्री नमूनामा एक तन्य लोड लागू गरेर, नमूना विच्छेद नभएसम्म यसले तन्य विकृति निम्त्याउँछ। परीक्षणको बखत, विभिन्न भारहरू अन्तर्गत प्रयोगात्मक नमूनाको विरूपण र नमूना ब्रेकहरू रेकर्ड गर्दा अधिकतम लोड, ताकि उपज शक्ति, तन्य शक्ति र सामग्रीको अन्य प्रदर्शन सूचकहरू गणना गर्न।

तनाव σ = F/A

σ तन्यता बल (MPa) हो

F तन्यता भार (N) हो

A नमूनाको क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो

2. तन्य वक्र

स्ट्रेचिङ प्रक्रियाको धेरै चरणहरूको विश्लेषण:

a सानो भारको साथ OP चरणमा, लम्बाइ लोडसँग रैखिक सम्बन्धमा हुन्छ, र Fp सीधा रेखा कायम राख्नको लागि अधिकतम भार हो।

b लोड Fp नाघेपछि, तन्य वक्रले गैर-रैखिक सम्बन्ध लिन थाल्छ। नमूना प्रारम्भिक विरूपण चरणमा प्रवेश गर्दछ, र लोड हटाइन्छ, र नमूना यसको मूल स्थितिमा फर्कन सक्छ र लोचदार रूपमा विकृत हुन सक्छ।

ग लोडले Fe नाघेपछि, लोड हटाइन्छ, विरूपणको अंश पुनर्स्थापित हुन्छ, र अवशिष्ट विकृतिको अंश कायम राखिन्छ, जसलाई प्लास्टिक विरूपण भनिन्छ। Fe लाई लोचदार सीमा भनिन्छ।

d जब लोड थप बढ्छ, तन्य वक्रले sawtooth देखाउँछ। जब भार बढ्दैन वा घट्दैन, प्रयोगात्मक नमूनाको निरन्तर विस्तारको घटनालाई उपज भनिन्छ। उपज पछि, नमूना स्पष्ट प्लास्टिक विरूपण गुजर्न थाल्छ।

e उपज पछि, नमूनाले विरूपण प्रतिरोधमा वृद्धि देखाउँछ, कडा मेहनत र विरूपण सुदृढीकरण। जब लोड Fb पुग्छ, नमूनाको एउटै भाग तीव्र रूपमा संकुचित हुन्छ। Fb शक्ति सीमा हो।

f संकुचन घटनाले नमूनाको वहन क्षमतामा कमी निम्त्याउँछ। जब लोड Fk पुग्छ, नमूना ब्रेक हुन्छ। यसलाई फ्र्याक्चर लोड भनिन्छ।

उपज शक्ति

उपज बल अधिकतम तनाव मान हो जुन धातु सामग्रीले प्लास्टिक विरूपणको शुरुवातबाट बाहिरी बलको अधीनमा हुँदा फ्र्याक्चर पूरा गर्न सामना गर्न सक्छ। यो मानले महत्वपूर्ण बिन्दुलाई चिन्ह लगाउँदछ जहाँ सामग्री लोचदार विरूपण चरणबाट प्लास्टिक विकृति चरणमा परिवर्तन हुन्छ।

वर्गीकरण

माथिल्लो उपज बल: पहिलो पटक जब उत्पादन हुन्छ तब बल घट्नु अघि नमूनाको अधिकतम तनावलाई जनाउँछ।

तल्लो उपज बल: प्रारम्भिक क्षणिक प्रभावलाई बेवास्ता गर्दा उपज चरणमा न्यूनतम तनावलाई जनाउँछ। तल्लो उपज बिन्दुको मान अपेक्षाकृत स्थिर भएकोले, यो सामान्यतया सामग्री प्रतिरोधको सूचकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसलाई उपज बिन्दु वा उपज शक्ति भनिन्छ।

गणना सूत्र

माथिल्लो उपज बलको लागि: R = F / Sₒ, जहाँ F अधिकतम बल हो जब उत्पादन चरणमा पहिलो पटक बल घट्नु अघि, र Sₒ नमूनाको मूल क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो।

कम उपज बलको लागि: R = F / Sₒ, जहाँ F न्यूनतम बल F हो प्रारम्भिक क्षणिक प्रभावलाई बेवास्ता गर्दै, र Sₒ नमूनाको मूल क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो।

एकाइ

उपज शक्तिको एकाइ सामान्यतया MPa (मेगापास्कल) वा N/mm² (न्यूटन प्रति वर्ग मिलिमिटर) हो।

उदाहरण

उदाहरणको रूपमा कम कार्बन स्टील लिनुहोस्, यसको उपज सीमा सामान्यतया 207MPa हुन्छ। जब यो सीमा भन्दा बढी बाह्य बलको अधीनमा हुन्छ, कम कार्बन स्टीलले स्थायी विकृति उत्पन्न गर्दछ र पुनर्स्थापित गर्न सकिँदैन; जब यो सीमा भन्दा कम बाह्य बलको अधीनमा हुन्छ, कम कार्बन स्टील आफ्नो मूल अवस्थामा फर्कन सक्छ।

उपज शक्ति धातु सामग्री को मेकानिकल गुण मूल्याङ्कन गर्न को लागी एक महत्वपूर्ण सूचक हो। यसले बाह्य शक्तिहरूको अधीनमा हुँदा प्लास्टिक विरूपण प्रतिरोध गर्न सामग्रीको क्षमतालाई प्रतिबिम्बित गर्दछ।

तन्य शक्ति

तन्य शक्ति भनेको तन्यता भार अन्तर्गत क्षतिको प्रतिरोध गर्ने सामग्रीको क्षमता हो, जुन विशेष गरी अधिकतम तनाव मानको रूपमा व्यक्त गरिन्छ जुन सामग्रीले तन्य प्रक्रियाको क्रममा सामना गर्न सक्छ। जब सामग्रीमा तन्य तनाव यसको तन्य शक्ति भन्दा बढी हुन्छ, सामग्री प्लास्टिक विरूपण वा भाँचिएको छ।

गणना सूत्र

तन्य शक्ति (σt) को लागि गणना सूत्र हो:

σt = F / A

जहाँ F अधिकतम तन्य बल (न्यूटन, एन) हो जुन नमूनाले तोड्नु अघि सामना गर्न सक्छ, र A नमूनाको मूल क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो (वर्ग मिलिमिटर, मिमी²)।

एकाइ

तन्य शक्तिको एकाइ सामान्यतया MPa (मेगापास्कल) वा N/mm² (न्यूटन प्रति वर्ग मिलिमिटर) हो। 1 MPa बराबर 1,000,000 न्यूटन प्रति वर्ग मीटर हो, जुन 1 N/mm² पनि बराबर छ।

प्रभावकारी कारकहरू

तन्य शक्तिमा रासायनिक संरचना, माइक्रोस्ट्रक्चर, तातो उपचार प्रक्रिया, प्रशोधन विधि, इत्यादि लगायत धेरै कारकहरू प्रभावित हुन्छन्। विभिन्न सामग्रीहरूमा भिन्न-भिन्न तन्य शक्तिहरू हुन्छन्, त्यसैले व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा, मेकानिकल गुणहरूको आधारमा उपयुक्त सामग्रीहरू चयन गर्न आवश्यक छ। सामग्रीहरू।

व्यावहारिक आवेदन

तन्यता बल सामग्री विज्ञान र ईन्जिनियरिङ् को क्षेत्र मा एक धेरै महत्त्वपूर्ण मापदण्ड हो, र अक्सर सामग्री को मेकानिकल गुण मूल्याङ्कन गर्न प्रयोग गरिन्छ। संरचनात्मक डिजाइन, सामग्री चयन, सुरक्षा मूल्याङ्कन, इत्यादिको सन्दर्भमा, तन्य शक्ति एक कारक हो जुन विचार गर्नुपर्छ। उदाहरण को लागी, निर्माण ईन्जिनियरिङ् मा, इस्पात को तन्य शक्ति यो भार सामना गर्न सक्छ कि भनेर निर्धारण गर्न को लागी एक महत्वपूर्ण कारक हो; एयरोस्पेसको क्षेत्रमा, हल्का तौल र उच्च-शक्ति सामग्रीको तन्य शक्ति विमानको सुरक्षा सुनिश्चित गर्ने कुञ्जी हो।

थकान शक्ति:

धातु थकानले चक्रीय तनाव वा चक्रीय तनाव अन्तर्गत एक वा धेरै स्थानहरूमा बिस्तारै स्थानीय स्थायी संचयी क्षति उत्पन्न गर्ने प्रक्रियालाई बुझाउँछ, र निश्चित संख्याको चक्र पछि दरार वा अचानक पूर्ण भंग हुन्छ।

सुविधाहरू

समय मा अचानक: धातु थकान विफलता अक्सर स्पष्ट संकेत बिना समय को एक छोटो अवधि मा अचानक हुन्छ।

स्थितिमा स्थानीयता: थकान विफलता सामान्यतया स्थानीय क्षेत्रहरूमा हुन्छ जहाँ तनाव केन्द्रित हुन्छ।

वातावरण र दोषहरूको लागि संवेदनशीलता: धातु थकान वातावरण र सामग्री भित्र साना दोषहरू प्रति धेरै संवेदनशील छ, जसले थकान प्रक्रियालाई गति दिन सक्छ।

प्रभावकारी कारकहरू

तनाव आयाम: तनावको परिमाणले धातुको थकान जीवनलाई सीधा असर गर्छ।

औसत तनाव परिमाण: औसत तनाव जति बढी हुन्छ, धातुको थकान जीवन छोटो हुन्छ।

चक्रको संख्या: धातु जति पटक चक्रीय तनाव वा तनाव अन्तर्गत हुन्छ, थकानको क्षतिको संचय त्यति नै गम्भीर हुन्छ।

रोकथाम उपाय

सामग्री चयनलाई अनुकूलन गर्नुहोस्: उच्च थकान सीमा भएका सामग्रीहरू चयन गर्नुहोस्।

तनाव एकाग्रता कम गर्दै: संरचनात्मक डिजाइन वा प्रशोधन विधिहरू मार्फत तनाव एकाग्रता घटाउनुहोस्, जस्तै गोलाकार कुना ट्रान्जिसनहरू प्रयोग गरेर, क्रस-सेक्शनल आयामहरू बढाउने, आदि।

सतहको उपचार: धातुको सतहमा पालिसिङ, स्प्रेइङ, आदि।

निरीक्षण र मर्मत: तुरुन्तै पत्ता लगाउन र मर्मत गर्नका लागि धातु घटकहरू नियमित रूपमा निरीक्षण गर्नुहोस् जस्तै दरारहरू; थकान हुने सम्भावना भएका भागहरूलाई कायम राख्ने, जस्तै पहिरिएका भागहरू प्रतिस्थापन गर्ने र कमजोर लिङ्कहरूलाई बलियो बनाउने।

धातु थकान एक सामान्य धातु विफलता मोड हो, जुन अचानक, स्थानीयता र वातावरण को लागी संवेदनशीलता द्वारा विशेषता हो। तनाव आयाम, औसत तनाव परिमाण र चक्रहरूको संख्या धातु थकानलाई असर गर्ने मुख्य कारकहरू हुन्।

SN वक्र: विभिन्न तनाव स्तरहरू अन्तर्गत सामग्रीको थकान जीवन वर्णन गर्दछ, जहाँ S ले तनावलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ र N ले तनाव चक्रहरूको संख्या प्रतिनिधित्व गर्दछ।

थकान शक्ति गुणांक सूत्र:

(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)

जहाँ (Ka) लोड कारक हो, (Kb) साइज कारक हो, (Kc) तापमान कारक हो, (Kd) सतह गुणस्तर कारक हो, र (Ke) विश्वसनीयता कारक हो।

SN वक्र गणितीय अभिव्यक्ति:

(\sigma^m N = C)

जहाँ (\sigma) तनाव हो, N तनाव चक्रहरूको संख्या हो, र m र C भौतिक स्थिरताहरू हुन्।

गणना चरणहरू

सामग्री स्थिरता निर्धारण गर्नुहोस्:

प्रयोगहरू मार्फत वा प्रासंगिक साहित्यलाई सन्दर्भ गरेर m र C को मानहरू निर्धारण गर्नुहोस्।

तनाव एकाग्रता कारक निर्धारण गर्नुहोस्: भागको वास्तविक आकार र आकारलाई विचार गर्नुहोस्, साथै फिलेट, किवेहरू, आदिका कारण तनाव एकाग्रतालाई ध्यान दिनुहोस्, तनाव एकाग्रता कारक K। थकान शक्ति गणना गर्नुहोस्: SN वक्र र तनाव अनुसार एकाग्रता कारक, डिजाइन जीवन र भाग को काम तनाव स्तर संग संयुक्त, थकान शक्ति गणना।

2. प्लास्टिक:

प्लास्टिसिटीले कुनै सामग्रीको गुणलाई बुझाउँछ जुन बाह्य बलको अधीनमा हुँदा, बाह्य बलले यसको लोचदार सीमा नाघ्दा विच्छेद नगरी स्थायी विकृति उत्पन्न गर्दछ। यो विरूपण अपरिवर्तनीय छ, र बाह्य बल हटाइए तापनि सामग्री यसको मूल आकारमा फर्किने छैन।

प्लास्टिसिटी सूचकांक र यसको गणना सूत्र

लम्बाइ (δ)

परिभाषा: लम्बाइ भनेको मूल गेज लम्बाइमा नमूना भाँचिएपछि गेज खण्डको कुल विकृतिको प्रतिशत हो।

सूत्र: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

जहाँ L0 नमूनाको मूल गेज लम्बाइ हो;

L1 नमूना टुटे पछि गेज लम्बाइ हो।

सेगमेन्टल रिडक्शन (Ψ)

परिभाषा: सेगमेन्टल रिडक्सन भनेको मूल क्रस-सेक्शनल क्षेत्रमा नमूना बिच्छेद भएपछि नेकिंग बिन्दुमा क्रस-सेक्शनल क्षेत्रमा अधिकतम कमीको प्रतिशत हो।

सूत्र: Ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%

जहाँ F0 नमूनाको मूल क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो;

F1 नमूना भाँचिएको घाँटी बिन्दुमा क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो।

3. कठोरता

धातु कठोरता धातु सामग्री को कठोरता मापन गर्न को लागी एक यांत्रिक गुण सूचकांक हो। यसले धातुको सतहमा स्थानीय मात्रामा विरूपण प्रतिरोध गर्ने क्षमतालाई संकेत गर्दछ।

वर्गीकरण र धातु कठोरता को प्रतिनिधित्व

धातु कठोरतामा विभिन्न परीक्षण विधिहरू अनुसार वर्गीकरण र प्रतिनिधित्व विधिहरू छन्। मुख्य रूपमा निम्न समावेश:

Brinell कठोरता (HB):

आवेदनको दायरा: सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ जब सामग्री नरम हुन्छ, जस्तै अलौह धातुहरू, तातो उपचार अघि वा एनिलिङ पछि स्टील।

परीक्षण सिद्धान्त: परीक्षण भारको निश्चित आकारको साथ, कडा स्टिल बल वा निश्चित व्यासको कार्बाइड बल परीक्षण गर्न धातुको सतहमा थिचिन्छ, र लोड एक निर्दिष्ट समय पछि अनलोड हुन्छ, र इन्डेन्टेसनको व्यास। परीक्षण गर्न सतह मा मापन गरिन्छ।

गणना सूत्र: ब्रिनेल कठोरता मान इन्डेन्टेसनको गोलाकार सतह क्षेत्रद्वारा लोड विभाजित गरेर प्राप्त भागफल हो।

रकवेल कठोरता (HR):

आवेदन को दायरा: सामान्यतया उच्च कठोरता संग सामग्री को लागी प्रयोग गरिन्छ, जस्तै गर्मी उपचार पछि कठोरता।

परीक्षण सिद्धान्त: Brinell कठोरता जस्तै, तर विभिन्न प्रोब (हीरा) र विभिन्न गणना विधिहरू प्रयोग गरेर।

प्रकारहरू: अनुप्रयोगमा निर्भर गर्दै, त्यहाँ HRC (उच्च कठोरता सामग्रीहरूको लागि), HRA, HRB र अन्य प्रकारहरू छन्।

विकर्स कठोरता (HV):

आवेदनको दायरा: माइक्रोस्कोप विश्लेषणको लागि उपयुक्त।

परीक्षण सिद्धान्त: 120kg भन्दा कम लोड भएको सामग्रीको सतह र 136° को भेर्टेक्स कोण भएको डायमण्ड स्क्वायर कोन इन्डेन्टर थिच्नुहोस्, र Vickers कठोरता मूल्य प्राप्त गर्न लोड मानद्वारा सामग्री इन्डेन्टेसन पिटको सतह क्षेत्र विभाजन गर्नुहोस्।

लीब कठोरता (HL):

सुविधाहरू: पोर्टेबल कठोरता परीक्षक, मापन गर्न सजिलो।

परीक्षण सिद्धान्त: कठोरता सतहलाई प्रभाव पारेपछि प्रभाव बल हेडले उत्पन्न गरेको बाउन्स प्रयोग गर्नुहोस्, र नमूना सतहबाट प्रभाव गतिमा 1mm मा पंचको रिबाउन्ड गतिको अनुपातद्वारा कठोरता गणना गर्नुहोस्।