فلز ایده‌آل (یا آلیاژ فلز) برای پروژه من چیست؟ طراحان محصول معمولاً این سؤال را در مرحله توسعه محصول می‌پرسند. درحالی‌که عوامل زیادی در انتخاب یک آلیاژ فلزی برای یک پروژه توسعه محصول و ماشینکاری نقش دارند، خواص مکانیکی آلیاژ (مانند استحکام و مقاومت فلز) در صدر فهرست قرار دارند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مقاومت فلزات تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
استحکام فلزی چیست؟
استحکام فلزی توانایی فلز را برای مقاومت در برابر تغییر شکل (و شکست) تحت‌تأثیر نیروها (یا شرایط بارگذاری) مختلف توصیف می‌کند. بااین‌حال، انواع مختلفی از استحکام فلزات و چندین معیار وجود دارد که می‌توانید آنها را اندازه‌گیری کنید. در اینجا، همه چیزهایی را که باید در مورد استحکام فلزات و نمودارهای مقاومت فلز بدانید را موردبحث قرار می‌دهیم.
درک شرایط مختلف بارگذاری
برای درک اینکه استحکام فلزات مستلزم چیست، ابتدا باید در مورد چگونگی واکنش مواد به بارگذاری ناشی از نیروها یا حرکت بحث کنیم.
در بارگذاری فشاری، دونیروی مساوی به میله در جهت مخالف فشار می‌آورند و باعث فشرده‌شدن آن می‌شوند. مانند بارگذاری فشاری، بارگذاری کششی نیز دارای دونیرو است که در جهت مخالف عمل می‌کنند. بااین‌حال، نیروهای در بارگذاری کششی تمایل به کشیدن میله دارند.
بار خمشی زمانی اتفاق می‌افتد که دونیرو (با جهت یکسان) روی میله از فاصله دور وارد شوند. در مقابل، بارگذاری برشی دارای نیروهای اعمال شده همسطح با سطح مقطع میله است که به این معنی است که آنها مماس بر محور بارگذاری معمولی عمل می‌کنند.
صرف‌نظر از نوع بارگذاری بر روی این میله، اثرات این نیروهای خارجی بر روی این میله را می‌توان با استفاده از دو پارامتر کلیدی تنش و کرنش تخمین زد.
تنش و کرنش چیست؟
تنش مقدار نیروی خارجی است که بر سطح مقطع جسم وارد می‌شود. در مقابل، کرنش میزان تغییر شکلی را که بدن در جهت آن نیرو تجربه می‌کند، توصیف می‌کند.
به آن این‌گونه نگاه کن. فرض کنید مقدار نیروی کششی از پیش تعیین شده‌ای را روی سطح مقطع دایره‌ای یک میله آلومینیومی اعمال می‌کنید. در چنین سناریویی، شما میله را تحت‌فشار کششی قرار می‌دهید و باعث ایجاد نیروهای داخلی بین ذرات میله می‌شوید. در نتیجه، این نیروی داخلی باعث می‌شود که ذره میله به‌تدریج کشیده شود و تغییر شکل دهد که این کرنش را توصیف می‌کند.
با فرض اینکه همچنان نیروی کششی (یا تنش) را افزایش دهید، متوجه خواهید شد که مقدار تغییر شکل افزایش می‌یابد تا زمانی که ماده در نهایت از بین برود یا از هم جدا شود. رفتار میله قبل از خرابی بستگی به انواع مختلف استحکام فلزی دارد.
انواع مقاومت فلزات
یک قطعه فلزی قبل ازکارافتادن به تنش کششی واکنش نشان می دهد.
- مقاومت فلز در برابر تغییر شکل
قدرت تحمل فشار فلزات به حداکثر مقاومتی که یک فلز می‌تواند قبل از تغییر شکل تحمل کند، اشاره دارد که به معنای تغییر دائمی شکل فلز بدون شکستگی است.
- مقاومت فلز در برابر ضربه
استحکام کششی (که مقاومت کششی نیز نامیده می‌شود) حداکثر تنش کششی است که فلز می‌تواند قبل از شکست (یا شکستگی) تحمل کند. شما می‌توانید استحکام کششی فلز را با استفاده از دستگاه تست کشش ارزیابی کنید.
دستگاه تست کشش دارای دو دستگیره گوه‌ای است که یک قطعه فلزی را در هر دو انتها محکم نگه می‌دارد. دستگاه به‌آرامی قطعه را در طول فرایند آزمایش می‌کشد تا زمانی که قطعه شکسته شود. مقدار نیروی کششی (تنش) اعمال شده به فلز و ازدیاد طول در طول آزمایش اندازه‌گیری می‌شود تا مقاومت قطعه فلزی و استحکام کششی نهایی تعیین شود.
- مقاومت فلز در برابر فشار
حداکثر تنش فشاری را که یک قطعه می‌تواند قبل از خرابی یا شکستگی تحمل کند را توصیف می‌کند. شما می‌توانید مقاومت فشاری را با استفاده از دستگاه تست فشاری ارزیابی کنید.
- مقاومت فلز در برابر ضربه
توانایی یک فلز را برای تحمل بارهای ناگهانی بدون شکستگی (شکست) توصیف می‌کند. معمولاً بر حسب مقدار انرژی که ماده می‌تواند قبل از شکستگی جذب کند بیان می‌شود و با استفاده از دستگاه تست ضربه قابل‌تعیین است.
دستگاه تست ضربه دارای آونگی است که با نیروی از پیش تعیین شده به یک قطعه فلزی ضربه می‌زند تا اینکه شکسته شود. مقدار انرژی که فلز می‌تواند قبل از شکست در برابر آن مقاومت کند به‌عنوان مقاومت ضربه فلز تعیین می‌شود.
- مقاومت فلز در برابر برش
حداکثر باربرشی را توصیف می‌کند که یک فلز قبل از شکست در برش می‌تواند تحمل کند.