धातू सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचा सारांश

सामर्थ्याची तन्यता चाचणी प्रामुख्याने ताणण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान नुकसान प्रतिकार करण्यासाठी धातूच्या सामग्रीची क्षमता निश्चित करण्यासाठी वापरली जाते आणि सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे मूल्यांकन करण्यासाठी हे एक महत्त्वाचे निर्देशक आहे.

1. तन्यता चाचणी

तन्यता चाचणी भौतिक यांत्रिकीच्या मूलभूत तत्त्वांवर आधारित आहे. विशिष्ट परिस्थितीत सामग्रीच्या नमुन्यावर तन्यता लोड लागू करून, नमुना तुटल्याशिवाय तणावग्रस्त विकृतीस कारणीभूत ठरते. चाचणी दरम्यान, नमुना ब्रेक रेकॉर्ड केल्यावर वेगवेगळ्या भारांखाली प्रायोगिक नमुन्याचे विकृती आणि जास्तीत जास्त लोड, जेणेकरून उत्पादनाची शक्ती, तन्यता सामर्थ्य आणि सामग्रीचे इतर कार्यप्रदर्शन निर्देशकांची गणना केली जाईल.

ताण σ = एफ/ए

The तणावपूर्ण शक्ती (एमपीए) आहे

एफ टेन्सिल लोड (एन) आहे

ए हे नमुन्याचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे

2. टेन्सिल वक्र

स्ट्रेचिंग प्रक्रियेच्या अनेक टप्प्यांचे विश्लेषण:

अ. ओपी स्टेजमध्ये लहान लोडसह, विस्तार लोडसह रेषात्मक संबंधात आहे आणि सरळ रेषा राखण्यासाठी एफपी जास्तीत जास्त लोड आहे.

बी. लोड एफपीपेक्षा जास्त झाल्यानंतर, टेन्सिल वक्र एक रेखीय संबंध घेण्यास सुरवात करते. नमुना प्रारंभिक विकृतीच्या अवस्थेत प्रवेश करतो आणि लोड काढला जातो आणि नमुना त्याच्या मूळ स्थितीत परत येऊ शकतो आणि इलस्टिकली विकृत होऊ शकतो.

सी. लोड एफईपेक्षा जास्त झाल्यानंतर, भार काढून टाकला गेला, विकृतीचा एक भाग पुनर्संचयित केला जातो आणि अवशिष्ट विकृतीचा भाग कायम ठेवला जातो, ज्याला प्लास्टिक विकृती म्हणतात. फेला लवचिक मर्यादा म्हणतात.

डी. जेव्हा भार आणखी वाढतो, तेव्हा तन्यता वक्र सावटूथ दर्शवते. जेव्हा लोड वाढत नाही किंवा कमी होत नाही, तेव्हा प्रायोगिक नमुन्याच्या सतत वाढण्याच्या घटनेस उत्पन्न म्हणतात. उत्पन्न मिळाल्यानंतर, नमुना स्पष्ट प्लास्टिक विकृतीत येऊ लागतो.

ई. उत्पन्नानंतर, नमुना विकृत प्रतिकार, कार्य कठोर करणे आणि विकृतीकरण मजबूत करणे वाढवते. जेव्हा लोड एफबीवर पोहोचते, तेव्हा नमुन्याचा समान भाग झपाट्याने संकुचित होतो. एफबी ही सामर्थ्य मर्यादा आहे.

एफ. संकोचन इंद्रियगोचरमुळे नमुन्याच्या बेअरिंग क्षमतेत घट होते. जेव्हा लोड एफके पोहोचते तेव्हा नमुना खंडित होतो. याला फ्रॅक्चर लोड म्हणतात.

उत्पन्नाची शक्ती

बाह्य शक्तीच्या अधीन असताना फ्रॅक्चर पूर्ण करण्यासाठी मेटल सामग्री प्लास्टिकच्या विकृतीच्या सुरूवातीपासूनच मेटल मटेरियलचा प्रतिकार करू शकतो हे उत्पन्नाची शक्ती हे जास्तीत जास्त ताणतणाव मूल्य आहे. हे मूल्य गंभीर बिंदू चिन्हांकित करते जेथे सामग्री लवचिक विकृतीच्या टप्प्यातून प्लास्टिकच्या विकृतीच्या टप्प्यात संक्रमित होते.

वर्गीकरण

अप्पर उत्पन्नाची शक्ती: उत्पादन मिळते तेव्हा प्रथमच शक्ती कमी होण्यापूर्वी नमुन्याच्या जास्तीत जास्त तणावाचा संदर्भ असतो.

कमी उत्पन्नाची ताकद: प्रारंभिक क्षणिक परिणामाकडे दुर्लक्ष केल्यास उत्पन्नाच्या अवस्थेत कमीतकमी तणावाचा संदर्भ असतो. कमी उत्पन्न बिंदूचे मूल्य तुलनेने स्थिर असल्याने, ते सहसा भौतिक प्रतिकाराचे सूचक म्हणून वापरले जाते, ज्याला उत्पन्न बिंदू किंवा उत्पन्नाची शक्ती म्हणतात.

गणना सूत्र

वरच्या उत्पन्नाच्या सामर्थ्यासाठी: आर = एफ / एस, जिथे फोर्स प्रथमच उत्पन्नाच्या अवस्थेत फोर्स कमी होण्यापूर्वी जास्तीत जास्त शक्ती असते आणि एसₒ हे नमुन्याचे मूळ क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे.

कमी उत्पन्नाच्या सामर्थ्यासाठी: आर = एफ / एस, जिथे एफ प्रारंभिक क्षणिक परिणामाकडे दुर्लक्ष करणारी किमान शक्ती एफ आहे आणि एस ₒ नमुन्याचे मूळ क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे.

युनिट

उत्पन्नाच्या सामर्थ्याचे युनिट सामान्यत: एमपीए (मेगापास्कल) किंवा एन/एमएमए (न्यूटन प्रति चौरस मिलीमीटर) असते.

उदाहरण

उदाहरण म्हणून कमी कार्बन स्टील घ्या, त्याची उत्पन्नाची मर्यादा सहसा 207 एमपीए असते. जेव्हा या मर्यादेपेक्षा जास्त बाह्य शक्तीच्या अधीन केले जाते, तेव्हा कमी कार्बन स्टील कायमस्वरुपी विकृती तयार करेल आणि पुनर्संचयित केली जाऊ शकत नाही; जेव्हा या मर्यादेपेक्षा कमी बाह्य शक्तीच्या अधीन केले जाते, तेव्हा कमी कार्बन स्टील त्याच्या मूळ स्थितीत परत येऊ शकते.

धातूच्या सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे मूल्यांकन करण्यासाठी उत्पन्नाची शक्ती एक महत्त्वपूर्ण निर्देशक आहे. बाह्य शक्तींच्या अधीन असताना हे प्लास्टिकच्या विकृतीचा प्रतिकार करण्याची सामग्रीची क्षमता प्रतिबिंबित करते.

तन्यता सामर्थ्य

टेन्सिल सामर्थ्य म्हणजे टेन्सिल लोड अंतर्गत झालेल्या नुकसानीचा प्रतिकार करण्याची सामग्रीची क्षमता, जी विशेषत: तन्य प्रक्रियेदरम्यान सामग्री सहन करू शकते असे जास्तीत जास्त ताण मूल्य म्हणून व्यक्त केले जाते. जेव्हा सामग्रीवरील तणावपूर्ण ताण त्याच्या तन्य शक्तीपेक्षा जास्त असेल तेव्हा सामग्रीमध्ये प्लास्टिकचे विकृती किंवा फ्रॅक्चर होईल.

गणना सूत्र

टेन्सिल सामर्थ्यासाठी गणना सूत्र (σt) आहे:

σt = f / a

जेथे एफ हा जास्तीत जास्त तन्य शक्ती (न्यूटन, एन) आहे जो ब्रेकिंग करण्यापूर्वी नमुना सहन करू शकतो आणि नमुना (स्क्वेअर मिलीमीटर, एमएमए) मूळ क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे.

युनिट

तन्य शक्तीचे युनिट सामान्यत: एमपीए (मेगापास्कल) किंवा एन/एमएमए (न्यूटन प्रति चौरस मिलीमीटर) असते. 1 एमपीए प्रति चौरस मीटर 1,000,000 न्यूटन्सच्या बरोबरीचे आहे, जे 1 एन/मिमी -समान देखील आहे.

घटक प्रभावित

रासायनिक रचना, मायक्रोस्ट्रक्चर, उष्णता उपचार प्रक्रिया, प्रक्रिया पद्धत इत्यादींसह अनेक घटकांमुळे तन्य सामर्थ्यावर परिणाम होतो. वेगवेगळ्या सामग्रीमध्ये वेगवेगळ्या तन्य शक्ती असतात, म्हणून व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये, योग्य सामग्री निवडणे आवश्यक आहे, त्या यांत्रिक गुणधर्मांच्या आधारे योग्य सामग्री निवडणे आवश्यक आहे साहित्य.

व्यावहारिक अनुप्रयोग

मटेरियल सायन्स आणि अभियांत्रिकीच्या क्षेत्रात टेन्सिल सामर्थ्य हे एक महत्त्वपूर्ण मापदंड आहे आणि बर्‍याचदा सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे मूल्यांकन करण्यासाठी वापरले जाते. स्ट्रक्चरल डिझाइन, सामग्री निवड, सुरक्षा मूल्यांकन इत्यादींच्या बाबतीत, तन्य शक्ती एक घटक आहे ज्याचा विचार केला पाहिजे. उदाहरणार्थ, बांधकाम अभियांत्रिकीमध्ये, स्टीलची तणाव शक्ती हे भार सहन करू शकते की नाही हे ठरविण्यात एक महत्त्वपूर्ण घटक आहे; एरोस्पेसच्या क्षेत्रात, विमानाची सुरक्षा सुनिश्चित करण्यासाठी हलके आणि उच्च-सामर्थ्य सामग्रीची तन्यता सामर्थ्य आहे.

थकवा सामर्थ्य:

धातूचा थकवा या प्रक्रियेचा संदर्भ देते ज्यामध्ये साहित्य आणि घटक हळूहळू चक्रीय तणाव किंवा चक्रीय ताण अंतर्गत एक किंवा अनेक ठिकाणी स्थानिक कायमस्वरुपी नुकसान करतात आणि काही चक्रांच्या नंतर क्रॅक किंवा अचानक पूर्ण फ्रॅक्चर उद्भवतात.

वैशिष्ट्ये

वेळेत अचानकपणा: मेटल थकवा अपयश बर्‍याचदा स्पष्ट चिन्हे न करता थोड्या काळामध्ये अचानक होतो.

स्थानावरील परिसर: थकवा अपयश सहसा स्थानिक भागात उद्भवते जेथे ताण एकाग्र असतो.

पर्यावरण आणि दोषांबद्दलची संवेदनशीलता: धातूचा थकवा पर्यावरणाबद्दल आणि सामग्रीच्या आतल्या लहान दोषांकरिता अत्यंत संवेदनशील आहे, ज्यामुळे थकवा प्रक्रियेस गती मिळू शकते.

घटक प्रभावित

तणाव मोठेपणा: तणावाची तीव्रता धातूच्या थकवा जीवनावर थेट परिणाम करते.

सरासरी ताण परिमाण: सरासरी तणाव जितका जास्त असेल तितका धातूचा थकवा आयुष्य.

चक्रांची संख्या: धातू जितके वेळा चक्रीय तणाव किंवा ताणतणावात असते तितके थकवा खराब होण्याचे प्रमाण जितके गंभीर होते.

प्रतिबंधात्मक उपाय

सामग्रीची निवड अनुकूलित करा: उच्च थकवा मर्यादेसह सामग्री निवडा.

तणाव एकाग्रता कमी करणे: स्ट्रक्चरल डिझाइन किंवा प्रक्रिया पद्धतीद्वारे ताण एकाग्रता कमी करा, जसे की गोलाकार कोपरा संक्रमण वापरणे, क्रॉस-सेक्शनल परिमाण वाढवणे इ.

पृष्ठभागावरील उपचार: पृष्ठभागावरील दोष कमी करण्यासाठी आणि थकवा सामर्थ्य सुधारण्यासाठी धातूच्या पृष्ठभागावर पॉलिशिंग, फवारणी इ..

तपासणी आणि देखभाल: क्रॅकसारख्या दोष त्वरित शोधण्यासाठी आणि दुरुस्ती करण्यासाठी नियमितपणे धातूच्या घटकांची तपासणी करा; थकवाग्रस्त भाग ठेवा, जसे की थकलेला भाग बदलणे आणि कमकुवत दुवे मजबूत करणे.

धातूचा थकवा हा एक सामान्य धातूचा अपयशी मोड आहे, जो अचानकपणा, परिसर आणि वातावरणास संवेदनशीलता द्वारे दर्शविला जातो. तणाव मोठेपणा, सरासरी ताण परिमाण आणि चक्रांची संख्या ही धातूच्या थकवावर परिणाम करणारे मुख्य घटक आहेत.

एसएन वक्र: वेगवेगळ्या तणाव पातळी अंतर्गत सामग्रीच्या थकवा जीवनाचे वर्णन करते, जेथे एस ताणतणाव दर्शविते आणि एन तणाव चक्रांची संख्या दर्शवते.

थकवा सामर्थ्य गुणांक सूत्र:

(केएफ = का \ सीडीओटी केबी \ सीडीओटी केसी \ सीडीओटी केडी \ सीडीओटी के)

जेथे (केए) लोड फॅक्टर आहे, (केबी) आकार घटक आहे, (केसी) तापमान घटक आहे, (केडी) हा पृष्ठभागाचा गुणवत्ता घटक आहे आणि (केई) विश्वसनीयता घटक आहे.

एसएन वक्र गणिती अभिव्यक्ती:

(\ सिग्मा^एम एन = सी)

जेथे (\ सिग्मा) तणाव आहे, एन तणाव चक्रांची संख्या आहे आणि एम आणि सी भौतिक स्थिर आहेत.

गणना चरण

सामग्री स्थिरता निश्चित करा:

प्रयोगांद्वारे किंवा संबंधित साहित्याचा संदर्भ देऊन एम आणि सीची मूल्ये निश्चित करा.

तणाव एकाग्रता घटक निश्चित करा: तणाव एकाग्रता घटक के. निश्चित करण्यासाठी तणाव एकाग्रता घटक के. निश्चित करण्यासाठी, भागाचे वास्तविक आकार आणि आकार तसेच फिललेट्स, कीवे इत्यादीमुळे उद्भवलेल्या ताण एकाग्रतेचा विचार करा. एकाग्रता घटक, डिझाइन जीवनासह आणि भागाच्या कार्यरत ताण पातळीसह एकत्रित, थकवा सामर्थ्याची गणना करा.

2. प्लॅस्टीसीटी:

प्लॅस्टिकिटी एखाद्या सामग्रीच्या मालमत्तेचा संदर्भ देते जी बाह्य शक्तीच्या अधीन असताना, बाह्य शक्ती त्याच्या लवचिक मर्यादेपेक्षा जास्त असेल तेव्हा तोडल्याशिवाय कायमस्वरुपी विकृती तयार करते. हे विकृती अपरिवर्तनीय आहे आणि बाह्य शक्ती काढली गेली तरीही सामग्री त्याच्या मूळ आकारात परत येणार नाही.

प्लॅस्टीसीटी इंडेक्स आणि त्याची गणना सूत्र

वाढवणे (Δ)

व्याख्या: मूळ गेजच्या लांबीवर नमुना तणावग्रस्त झाल्यानंतर गेज विभागाच्या एकूण विकृतीची टक्केवारी वाढवणे आहे.

सूत्र: Δ = (एल 1 - एल 0) / एल 0 × 100%

जेथे एल 0 नमुन्यांची मूळ गेज लांबी आहे;

नमुना तुटल्यानंतर एल 1 ही गेजची लांबी आहे.

सेगमेंटल रिडक्शन (ψ)

व्याख्या: सेगमेंटल कपात म्हणजे मूळ क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रात नमुना मोडल्यानंतर नेकिंग पॉईंटवर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रातील जास्तीत जास्त कपातची टक्केवारी.

सूत्र: ψ = (एफ 0 - एफ 1) / एफ 0 × 100%

जेथे एफ 0 हे नमुन्याचे मूळ क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे;

नमुना मोडल्यानंतर एफ 1 नेकिंग पॉईंटवर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे.

3. कडकपणा

धातूच्या सामग्रीची कडकपणा मोजण्यासाठी मेटल कडकपणा एक यांत्रिक प्रॉपर्टी इंडेक्स आहे. हे धातूच्या पृष्ठभागावरील स्थानिक व्हॉल्यूममधील विकृतीचा प्रतिकार करण्याची क्षमता दर्शवते.

धातूच्या कडकपणाचे वर्गीकरण आणि प्रतिनिधित्व

धातूच्या कडकपणामध्ये वेगवेगळ्या चाचणी पद्धतींनुसार विविध प्रकारचे वर्गीकरण आणि प्रतिनिधित्व पद्धती आहेत. मुख्यतः पुढील गोष्टींचा समावेश करा:

ब्रिनेल कडकपणा (एचबी):

अनुप्रयोगाची व्याप्ती: सामान्यत: जेव्हा सामग्री मऊ असते तेव्हा वापरली जाते, जसे की नॉन-फेरस धातू, उष्णतेच्या उपचारापूर्वी स्टील किंवा ne नीलिंग नंतर.

चाचणी तत्त्व: चाचणी लोडच्या विशिष्ट आकारासह, चाचणी करण्यासाठी धातूच्या पृष्ठभागावर कठोर स्टील बॉल किंवा कार्बाईड बॉल दाबला जातो आणि निर्दिष्ट वेळेनंतर लोड लोड केले जाते आणि इंडेंटेशनचा व्यास चाचणी घेण्याच्या पृष्ठभागावर मोजले जाते.

गणना सूत्र: ब्रिनेल कडकपणा मूल्य इंडेंटेशनच्या गोलाकार पृष्ठभागाच्या क्षेत्राद्वारे भार विभाजित करून प्राप्त केलेले भाग आहे.

रॉकवेल कडकपणा (एचआर):

अनुप्रयोगाची व्याप्ती: सामान्यत: उष्णतेच्या उपचारानंतर कडकपणा यासारख्या कठोरपणाच्या सामग्रीसाठी वापरला जातो.

चाचणी तत्त्व: ब्रिनेल कडकपणासारखेच, परंतु भिन्न प्रोब (डायमंड) आणि भिन्न गणना पद्धती वापरणे.

प्रकारः अनुप्रयोगावर अवलंबून, एचआरसी (उच्च कडकपणा सामग्रीसाठी), एचआरए, एचआरबी आणि इतर प्रकार आहेत.

विकर्स कडकपणा (एचव्ही):

अनुप्रयोगाची व्याप्ती: मायक्रोस्कोप विश्लेषणासाठी योग्य.

चाचणी तत्त्व: 136 of च्या शिरोबिंदू कोनासह 120 किलोपेक्षा कमी भार आणि डायमंड स्क्वेअर शंकू इंडेटरसह भौतिक पृष्ठभाग दाबा आणि विकर्स कडकपणा मूल्य मिळविण्यासाठी लोड व्हॅल्यूद्वारे मटेरियल इंडेंटेशन पिटच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्र विभाजित करा.

लीब कडकपणा (एचएल):

वैशिष्ट्ये: पोर्टेबल कडकपणा परीक्षक, मोजण्यास सुलभ.

चाचणी तत्त्व: कडकपणाच्या पृष्ठभागावर परिणाम झाल्यानंतर प्रभाव बॉल हेडद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या बाऊन्सचा वापर करा आणि नमुना पृष्ठभागापासून प्रभाव गतीपर्यंत 1 मिमीच्या पंचच्या रीबाउंड गतीच्या प्रमाणात कठोरपणाची गणना करा.