ලෝහ ද්රව්යවල යාන්ත්රික ගුණ පිළිබඳ සාරාංශය

ශක්තියේ ආතන්ය පරීක්ෂණය ප්රධාන වශයෙන් භාවිතා කරනුයේ දිගු කිරීමේ ක්රියාවලියේදී හානිවලට ප්රතිරෝධය දැක්වීමට ලෝහ ද්රව්යවල හැකියාව තීරණය කිරීම සඳහා වන අතර, ද්රව්යවල යාන්ත්රික ගුණාංග ඇගයීම සඳහා වැදගත් දර්ශකයන්ගෙන් එකකි.

1. ආතන්ය පරීක්ෂණය

ආතන්ය පරීක්ෂණය ද්‍රව්‍ය යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ මූලික මූලධර්ම මත පදනම් වේ. යම් යම් තත්වයන් යටතේ ද්රව්ය සාම්පලයට ආතන්ය භාරයක් යෙදීමෙන්, එය නියැදිය කැඩී යන තෙක් ආතන්ය විරූපණයට හේතු වේ. පරීක්ෂණය අතරතුර, විවිධ පැටවීම් යටතේ පර්යේෂණාත්මක නියැදියේ විරූපණය සහ නියැදි බිඳවැටීම්වලදී උපරිම භාරය වාර්තා කරනු ලැබේ, එබැවින් අස්වැන්න ශක්තිය, ආතන්ය ශක්තිය සහ ද්රව්යයේ අනෙකුත් කාර්ය සාධන දර්ශක ගණනය කිරීම.

ආතතිය σ = F/A

σ යනු ආතන්ය ශක්තිය (MPa)

F යනු ආතන්ය භාරය (N)

A යනු නියැදියේ හරස්කඩ ප්‍රදේශයයි

2. ආතන්ය වක්රය

දිගු කිරීමේ ක්රියාවලියේ අදියර කිහිපයක විශ්ලේෂණය:

a. කුඩා බරක් සහිත OP අදියරේදී, දිගු කිරීම භාරය සමඟ රේඛීය සම්බන්ධතාවයක පවතින අතර, Fp යනු සරල රේඛාව පවත්වා ගැනීම සඳහා උපරිම භාරය වේ.

ආ. භාරය Fp ඉක්මවා ගිය පසු, ආතන්ය වක්රය රේඛීය නොවන සම්බන්ධතාවයක් ගැනීමට පටන් ගනී. නියැදිය ආරම්භක විකෘති අවධියට ඇතුල් වන අතර, බර ඉවත් කරනු ලබන අතර, නියැදිය එහි මුල් තත්වයට ආපසු ගොස් ප්රත්යාස්ථව විකෘති කළ හැක.

c. බර Fe ඉක්මවා ගිය පසු, බර ඉවත් කරනු ලැබේ, විකෘතියේ කොටසක් ප්රතිෂ්ඨාපනය කරනු ලැබේ, ඉතිරි විකෘතියේ කොටසක් රඳවා තබා ගනී, එය ප්ලාස්ටික් විරූපණය ලෙස හැඳින්වේ. Fe යනු ප්රත්යාස්ථ සීමාව ලෙස හැඳින්වේ.

ඈ බර තවදුරටත් වැඩි වන විට, ආතන්ය වක්රය sawtooth පෙන්වයි. භාරය වැඩි හෝ අඩු නොවන විට, පර්යේෂණාත්මක නියැදිය අඛණ්ඩව දිගු කිරීමේ සංසිද්ධිය අස්වැන්න ලෙස හැඳින්වේ. අස්වැන්නෙන් පසු, නියැදිය පැහැදිලි ප්ලාස්ටික් විරූපණයට ලක් වීමට පටන් ගනී.

ඊ. අස්වැන්නෙන් පසුව, නියැදිය විරූපණ ප්රතිරෝධයේ වැඩි වීමක් පෙන්නුම් කරයි, වැඩ දැඩි කිරීම සහ විරූපණය ශක්තිමත් කිරීම. පැටවීම Fb වෙත ළඟා වූ විට, සාම්පලයේ එකම කොටස තියුනු ලෙස හැකිලී යයි. Fb යනු ශක්ති සීමාවයි.

f. හැකිලීමේ සංසිද්ධිය නියැදියේ දරණ ධාරිතාව අඩුවීමට හේතු වේ. බර Fk වෙත ළඟා වූ විට, නියැදිය කැඩී යයි. මෙය අස්ථි බිඳීම ලෙස හැඳින්වේ.

අස්වැන්න ශක්තිය

අස්වැන්න ශක්තිය යනු බාහිර බලයට ලක් වූ විට ප්ලාස්ටික් විරූපණය ආරම්භයේ සිට සම්පූර්ණ අස්ථි බිඳීම දක්වා ලෝහ ද්රව්යයකට ඔරොත්තු දිය හැකි උපරිම ආතති අගයයි. මෙම අගය ද්රව්යය ප්රත්යාස්ථ විරූපණ වේදිකාවේ සිට ප්ලාස්ටික් විරූපණ අවධිය දක්වා සංක්රමණය වන තීරනාත්මක ලක්ෂ්යය සලකුණු කරයි.

වර්ගීකරණය

ඉහළ අස්වැන්න ප්‍රබලතාව: අස්වැන්න ලැබෙන විට ප්‍රථම වරට බලය පහත වැටීමට පෙර නියැදියේ උපරිම ආතතිය සඳහන් කරයි.

අඩු අස්වැන්න ශක්තිය: ආරම්භක සංක්‍රාන්ති බලපෑම නොසලකා හරින විට අස්වැන්න අවධියේ අවම ආතතිය සඳහන් කරයි. අඩු අස්වැන්න ලක්ෂ්‍යයේ අගය සාපේක්ෂව ස්ථායී බැවින්, එය සාමාන්‍යයෙන් ද්‍රව්‍ය ප්‍රතිරෝධයේ දර්ශකයක් ලෙස භාවිතා කරයි, එය අස්වැන්න ලක්ෂ්‍යය හෝ අස්වැන්න ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

ගණනය කිරීමේ සූත්රය

ඉහළ අස්වැන්න ශක්තිය සඳහා: R = F / Sₒ, එහිදී F යනු අස්වැන්න අදියරේදී පළමු වරට බලය පහත වැටීමට පෙර උපරිම බලය වන අතර Sₒ යනු නියැදියේ මුල් හරස්කඩ ප්‍රදේශය වේ.

අඩු අස්වැන්න ශක්තිය සඳහා: R = F / Sₒ, F යනු ආරම්භක සංක්‍රාන්ති ආචරණය නොසලකා හරින අවම බලය F වන අතර Sₒ යනු නියැදියේ මුල් හරස්කඩ ප්‍රදේශය වේ.

ඒකකය

අස්වැන්න ශක්තියේ ඒකකය සාමාන්‍යයෙන් MPa (megapascal) හෝ N/mm² (වර්ග මිලිමීටරයකට නිව්ටන්) වේ.

උදාහරණය

උදාහරණයක් ලෙස අඩු කාබන් වානේ ගන්න, එහි අස්වැන්න සීමාව සාමාන්යයෙන් 207MPa වේ. මෙම සීමාවට වඩා වැඩි බාහිර බලයකට යටත් වූ විට, අඩු කාබන් වානේ ස්ථීර විකෘතියක් ඇති කරන අතර එය යථා තත්ත්වයට පත් කළ නොහැක; මෙම සීමාවට වඩා අඩු බාහිර බලයකට යටත් වූ විට, අඩු කාබන් වානේ එහි මුල් තත්වයට ආපසු යා හැක.

ලෝහ ද්රව්යවල යාන්ත්රික ගුණාංග ඇගයීම සඳහා වැදගත් දර්ශකවලින් එකක් වන්නේ අස්වැන්න ශක්තියයි. බාහිර බලවේගවලට ලක්වන විට ප්ලාස්ටික් විරූපණයට ප්රතිරෝධය දැක්වීමට ද්රව්යවල හැකියාව පිළිබිඹු කරයි.

ටෙන්සයිල් ස්ට්රෙන්ත්

ආතන්ය ශක්තිය යනු ආතන්ය භාරය යටතේ සිදුවන හානියට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීමට ද්‍රව්‍යයක ඇති හැකියාවයි, එය ආතන්ය ක්‍රියාවලියේදී ද්‍රව්‍යයට ඔරොත්තු දිය හැකි උපරිම ආතති අගය ලෙස විශේෂයෙන් ප්‍රකාශ වේ. ද්රව්යයේ ආතන්ය ආතතිය එහි ආතන්ය ශක්තිය ඉක්මවා ගිය විට, ද්රව්යය ප්ලාස්ටික් විරූපණයට හෝ කැඩීමට ලක් වේ.

ගණනය කිරීමේ සූත්රය

ආතන්ය ශක්තිය (σt) සඳහා ගණනය කිරීමේ සූත්‍රය වන්නේ:

σt = F / A

එහිදී F යනු නිදර්ශකයට කැඩීමට පෙර ඔරොත්තු දිය හැකි උපරිම ආතන්ය බලය (Newton, N) වන අතර A යනු නියැදියේ මුල් හරස්කඩ ප්‍රදේශය (වර්ග මිලිමීටරය, mm²).

ඒකකය

ආතන්ය ශක්තියේ ඒකකය සාමාන්‍යයෙන් MPa (megapascal) හෝ N/mm² (වර්ග මිලිමීටරයකට නිව්ටන්) වේ. 1 MPa යනු වර්ග මීටරයකට නිව්ටන් 1,000,000 ට සමාන වන අතර එය 1 N/mm² ට සමාන වේ.

බලපාන සාධක

ආතන්ය ශක්තිය රසායනික සංයුතිය, ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය, තාප පිරියම් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය, සැකසුම් ක්‍රමය යනාදිය ඇතුළු බොහෝ සාධක මගින් බලපායි. විවිධ ද්‍රව්‍යවල විවිධ ආතන්ය ශක්තීන් ඇත, එබැවින් ප්‍රායෝගික යෙදීම් වලදී, යාන්ත්‍රික ගුණ මත පදනම්ව සුදුසු ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම අවශ්‍ය වේ. ද්රව්ය.

ප්රායෝගික යෙදුම

ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව සහ ඉංජිනේරු ක්ෂේත්‍රයේ ආතන්ය ශක්තිය ඉතා වැදගත් පරාමිතියක් වන අතර බොහෝ විට ද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග ඇගයීමට යොදා ගනී. ව්‍යුහාත්මක සැලසුම, ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම, ආරක්‍ෂිත තක්සේරුව යනාදී වශයෙන්, ආතන්ය ශක්තිය සලකා බැලිය යුතු සාධකයකි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉදිකිරීම් ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී, වානේවල ආතන්ය ශක්තිය බරට ඔරොත්තු දිය හැකිද යන්න තීරණය කිරීමේ වැදගත් සාධකයකි; අභ්‍යවකාශ ක්‍ෂේත්‍රයේ දී, සැහැල්ලු හා අධි ශක්ති ද්‍රව්‍යවල ආතන්ය ශක්තිය ගුවන් යානා වල ආරක්ෂාව සහතික කිරීම සඳහා යතුර වේ.

තෙහෙට්ටුව ශක්තිය:

ලෝහ තෙහෙට්ටුව යනු චක්‍රීය ආතතිය හෝ චක්‍රීය වික්‍රියා යටතේ ස්ථාන එකක හෝ කිහිපයක ද්‍රව්‍ය සහ සංරචක ක්‍රමයෙන් දේශීය ස්ථිර සමුච්චිත හානි ඇති කරන ක්‍රියාවලියට යොමු වන අතර නිශ්චිත චක්‍ර ගණනකට පසු ඉරිතැලීම් හෝ හදිසි සම්පූර්ණ අස්ථි බිඳීම් සිදු වේ.

විශේෂාංග

කාලය තුළ හදිසි: ලෝහ තෙහෙට්ටුව අසාර්ථක වීම බොහෝ විට පැහැදිලි සංඥා නොමැතිව කෙටි කාලයක් තුළ හදිසියේම සිදු වේ.

ස්ථානයෙහි ප්‍රදේශය: තෙහෙට්ටුව අසාර්ථක වීම සාමාන්‍යයෙන් ආතතිය සංකේන්ද්‍රණය වී ඇති ප්‍රදේශ වල සිදු වේ.

පරිසරයට සහ දෝෂ වලට සංවේදීතාව: ලෝහ තෙහෙට්ටුව පරිසරයට ඉතා සංවේදී වන අතර ද්රව්යය තුළ ඇති කුඩා දෝෂ, තෙහෙට්ටුව ක්රියාවලිය වේගවත් කළ හැකිය.

බලපාන සාධක

ආතති විස්තාරය: ආතතියේ විශාලත්වය ලෝහයේ තෙහෙට්ටුවේ ජීවිතයට සෘජුවම බලපායි.

සාමාන්‍ය ආතති විශාලත්වය: සාමාන්‍ය ආතතිය වැඩි වන තරමට ලෝහයේ තෙහෙට්ටුවේ ආයු කාලය කෙටි වේ.

චක්‍ර ගණන: ලෝහය චක්‍රීය ආතතියට හෝ වික්‍රියාවට ලක්වන වාර ගණන, තෙහෙට්ටුව හානි සමුච්චය වීම වඩාත් බරපතල වේ.

වැළැක්වීමේ පියවර

ද්‍රව්‍ය තෝරාගැනීම ප්‍රශස්ත කරන්න: වැඩි තෙහෙට්ටුව සීමාවන් සහිත ද්‍රව්‍ය තෝරන්න.

ආතති සාන්ද්‍රණය අඩු කිරීම: වටකුරු කොන් සංක්‍රාන්ති භාවිතා කිරීම, හරස්කඩ මානයන් වැඩි කිරීම වැනි ව්‍යුහාත්මක සැලසුම් හෝ සැකසුම් ක්‍රම මගින් ආතති සාන්ද්‍රණය අඩු කිරීම.

මතුපිට ප්‍රතිකාර: පෘෂ්ඨීය දෝෂ අවම කිරීම සහ තෙහෙට්ටුව ශක්තිය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ලෝහ මතුපිට ඔප දැමීම, ඉසීම ආදිය.

පරීක්ෂා කිරීම සහ නඩත්තු කිරීම: ඉරිතැලීම් වැනි දෝෂ ක්ෂණිකව හඳුනා ගැනීමට සහ අලුත්වැඩියා කිරීමට ලෝහ සංරචක නිතිපතා පරීක්ෂා කරන්න; දිරාපත් වූ කොටස් ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම සහ දුර්වල සම්බන්ධතා ශක්තිමත් කිරීම වැනි තෙහෙට්ටුවට ලක්වන කොටස් පවත්වා ගැනීම.

ලෝහ තෙහෙට්ටුව යනු හදිසි, දේශීයත්වය සහ පරිසරයට සංවේදීතාව මගින් සංලක්ෂිත වන පොදු ලෝහ අසාර්ථක මාදිලියකි. ආතති විස්තාරය, සාමාන්‍ය ආතති විශාලත්වය සහ චක්‍ර ගණන ලෝහ තෙහෙට්ටුවට බලපාන ප්‍රධාන සාධක වේ.

SN වක්‍රය: විවිධ ආතති මට්ටම් යටතේ ද්‍රව්‍යවල තෙහෙට්ටුවේ ආයු කාලය විස්තර කරයි, එහිදී S ආතතිය නියෝජනය කරන අතර N ආතති චක්‍ර ගණන නියෝජනය කරයි.

තෙහෙට්ටුව ශක්ති සංගුණක සූත්රය:

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

(Ka) යනු භාර සාධකය වන අතර, (Kb) ප්‍රමාණයේ සාධකය, (Kc) උෂ්ණත්ව සාධකය, (Kd) යනු මතුපිට තත්ත්ව සාධකය සහ (Ke) විශ්වසනීයත්වය සාධකය වේ.

SN වක්‍ර ගණිත ප්‍රකාශනය:

(\sigma^m N = C)

(\sigma) ආතතිය යනු, N යනු ආතති චක්‍ර ගණන වන අතර m සහ C ද්‍රව්‍ය නියතයන් වේ.

ගණනය කිරීමේ පියවර

ද්රව්ය නියතයන් තීරණය කරන්න:

m සහ C හි අගයන් අත්හදා බැලීම් මගින් හෝ අදාළ සාහිත්‍ය වෙත යොමු කිරීමෙන් නිර්ණය කරන්න.

ආතති සාන්ද්‍රණ සාධකය නිර්ණය කරන්න: ආතති සාන්ද්‍රණ සාධකය K නිශ්චය කිරීම සඳහා ෆිලට්, යතුරු මාර්ග ආදිය නිසා ඇති වන ආතති සාන්ද්‍රණය මෙන්ම කොටසෙහි සැබෑ හැඩය සහ ප්‍රමාණය සලකා බලන්න. තෙහෙට්ටුවේ ශක්තිය ගණනය කරන්න: SN වක්‍රය සහ ආතතිය අනුව සාන්ද්‍රණ සාධකය, කොටසෙහි සැලසුම් ජීවිතය සහ වැඩ කරන ආතති මට්ටම සමඟ ඒකාබද්ධව, තෙහෙට්ටුවේ ශක්තිය ගණනය කරන්න.

2. ප්ලාස්ටික් බව:

ප්ලාස්ටික් යනු ද්‍රව්‍යයක ගුණය, බාහිර බලයට ලක් වූ විට, බාහිර බලය එහි ප්‍රත්‍යාස්ථ සීමාව ඉක්මවන විට නොබිඳී ස්ථිර විකෘතියක් ඇති කරයි. මෙම විරූපණය ආපසු හැරවිය නොහැකි අතර, බාහිර බලය ඉවත් කළත් ද්රව්යය එහි මුල් හැඩයට ආපසු නොයනු ඇත.

ප්ලාස්ටික් දර්ශකය සහ එහි ගණනය කිරීමේ සූත්රය

දිගු කිරීම (δ)

නිර්වචනය: දිගු කිරීම යනු නියැදිය මුල් මිනුම් දිගට ආතන්ය කැඩී ගිය පසු මිනුම් කොටසේ සම්පූර්ණ විකෘතියේ ප්‍රතිශතයයි.

සූත්‍රය: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

L0 යනු නිදර්ශකයේ මුල් මිනුම දිග වේ;

L1 යනු නියැදිය කැඩී ගිය පසු මිනුම් දිග වේ.

ඛණ්ඩ අඩු කිරීම (Ψ)

අර්ථ දැක්වීම: ඛණ්ඩ අඩු කිරීම යනු නියැදිය මුල් හරස්කඩ ප්‍රදේශයට කැඩී ගිය පසු ගෙල කපන ස්ථානයේ ඇති හරස්කඩ ප්‍රදේශයේ උපරිම අඩු කිරීමේ ප්‍රතිශතයයි.

සූත්‍රය: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%

එහිදී F0 යනු නිදර්ශකයේ මුල් හරස්කඩ ප්‍රදේශය වේ;

F1 යනු නියැදිය කැඩී ගිය පසු ගෙලෙහි ඇති හරස්කඩ ප්‍රදේශයයි.

3. දෘඪතාව

ලෝහ දෘඪතාව යනු ලෝහ ද්රව්යවල දෘඪතාව මැනීම සඳහා යාන්ත්රික දේපල දර්ශකයකි. එය ලෝහ මතුපිට දේශීය පරිමාවේ විරූපණයට ප්රතිරෝධය දැක්වීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කරයි.

ලෝහ දෘඪතාව වර්ගීකරණය සහ නිරූපණය

ලෝහ දෘඪතාව විවිධ පරීක්ෂණ ක්රම අනුව වර්ගීකරණ සහ නිරූපණ ක්රම රාශියක් ඇත. ප්රධාන වශයෙන් පහත සඳහන් දේ ඇතුළත් වේ:

Brinell දෘඪතාව (HB):

යෙදුමේ විෂය පථය: සාමාන්‍යයෙන් ෆෙරස් නොවන ලෝහ, වානේ තාප පිරියම් කිරීමට පෙර හෝ ඇනීමෙන් පසු ද්‍රව්‍යය මෘදු වන විට භාවිතා වේ.

පරීක්ෂණ මූලධර්මය: නිශ්චිත ප්‍රමාණයේ පරීක්ෂණ භාරයක් සමඟ, යම් විෂ්කම්භයකින් යුත් දෘඩ වානේ බෝලයක් හෝ කාබයිඩ් බෝලයක් පරීක්ෂා කළ යුතු ලෝහයේ මතුපිටට තද කර, නියමිත වේලාවට පසුව භාරය මුදා හරිනු ලැබේ, සහ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් විෂ්කම්භය පරීක්ෂා කළ යුතු මතුපිට මනිනු ලැබේ.

ගණනය කිරීමේ සූත්‍රය: Brinell දෘඪතාව අගය යනු ඉන්ඩෙන්ටේෂන්හි ගෝලාකාර පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශයෙන් භාරය බෙදීමෙන් ලැබෙන ප්‍රමාණයයි.

රොක්වෙල් දෘඪතාව (HR):

යෙදුමේ විෂය පථය: තාප පිරියම් කිරීමෙන් පසු දෘඪතාව වැනි වැඩි දෘඪතාව සහිත ද්රව්ය සඳහා සාමාන්යයෙන් භාවිතා වේ.

පරීක්ෂණ මූලධර්මය: Brinell දෘඪතාවට සමාන, නමුත් විවිධ පරීක්ෂණ (දියමන්ති) සහ විවිධ ගණනය කිරීමේ ක්රම භාවිතා කිරීම.

වර්ග: යෙදුම මත පදනම්ව, HRC (ඉහළ දෘඪතාව ද්රව්ය සඳහා), HRA, HRB සහ වෙනත් වර්ග තිබේ.

විකර් දෘඪතාව (HV):

යෙදුමේ විෂය පථය: අන්වීක්ෂ විශ්ලේෂණය සඳහා සුදුසු වේ.

පරීක්ෂණ මූලධර්මය: 120kg ට අඩු බරක් සහිත ද්‍රව්‍ය මතුපිට සහ 136° ක ශීර්ෂ කෝණයක් සහිත දියමන්ති හතරැස් කේතු ඉන්ඩෙන්ටරයක් ​​ඔබා, Vickers දෘඪතාව අගය ලබා ගැනීම සඳහා ද්‍රව්‍ය ඉන්ඩෙන්ටේෂන් වළේ මතුපිට වර්ගඵලය භාර අගයෙන් බෙදන්න.

ලීබ් දෘඪතාව (HL):

විශේෂාංග: අතේ ගෙන යා හැකි දෘඪතා පරීක්ෂක, මැනීමට පහසුය.

පරීක්ෂණ මූලධර්මය: දෘඪතාව මතුපිටට බලපෑම් කිරීමෙන් පසු බලපෑම් බෝල හිස මගින් ජනනය කරන ලද පිම්ම භාවිතා කරන්න, සහ නියැදි පෘෂ්ඨයේ සිට 1mm හි පන්ච් ප්‍රතිබද්ධ වේගයේ අනුපාතයෙන් බලපෑමේ වේගයට දෘඪතාව ගණනය කරන්න.