మెటల్ పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాల సారాంశం

బలం యొక్క తన్యత పరీక్ష ప్రధానంగా సాగదీయడం ప్రక్రియలో నష్టాన్ని నిరోధించే లోహ పదార్థాల సామర్థ్యాన్ని గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి ముఖ్యమైన సూచికలలో ఒకటి.

1. తన్యత పరీక్ష

తన్యత పరీక్ష మెటీరియల్ మెకానిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కొన్ని పరిస్థితులలో మెటీరియల్ నమూనాకు తన్యత లోడ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, నమూనా విచ్ఛిన్నం అయ్యే వరకు ఇది తన్యత వైకల్యానికి కారణమవుతుంది. పరీక్ష సమయంలో, వివిధ లోడ్‌ల కింద ప్రయోగాత్మక నమూనా యొక్క వైకల్యం మరియు నమూనా విరామాలు నమోదు చేయబడినప్పుడు గరిష్ట లోడ్, తద్వారా దిగుబడి బలం, తన్యత బలం మరియు పదార్థం యొక్క ఇతర పనితీరు సూచికలను లెక్కించడానికి.

ఒత్తిడి σ = F/A

σ అనేది తన్యత బలం (MPa)

F అనేది తన్యత లోడ్ (N)

A అనేది నమూనా యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం

2. తన్యత వక్రత

సాగతీత ప్రక్రియ యొక్క అనేక దశల విశ్లేషణ:

a. చిన్న లోడ్‌తో OP దశలో, పొడుగు అనేది లోడ్‌తో సరళ సంబంధంలో ఉంటుంది మరియు Fp అనేది సరళ రేఖను నిర్వహించడానికి గరిష్ట లోడ్.

బి. లోడ్ Fpని మించిన తర్వాత, తన్యత వక్రరేఖ నాన్-లీనియర్ రిలేషన్‌షిప్‌ను తీసుకోవడం ప్రారంభిస్తుంది. నమూనా ప్రారంభ వైకల్య దశలోకి ప్రవేశిస్తుంది మరియు లోడ్ తీసివేయబడుతుంది మరియు నమూనా దాని అసలు స్థితికి తిరిగి వస్తుంది మరియు స్థితిస్థాపకంగా వైకల్యం చెందుతుంది.

సి. లోడ్ Fe ను మించిపోయిన తర్వాత, లోడ్ తీసివేయబడుతుంది, వైకల్యం యొక్క కొంత భాగాన్ని పునరుద్ధరించబడుతుంది మరియు అవశేష వైకల్యం యొక్క కొంత భాగాన్ని అలాగే ఉంచబడుతుంది, దీనిని ప్లాస్టిక్ వైకల్యం అంటారు. Fe ను సాగే పరిమితి అంటారు.

డి. లోడ్ మరింత పెరిగినప్పుడు, తన్యత వక్రత సాటూత్‌ను చూపుతుంది. లోడ్ పెరగడం లేదా తగ్గడం లేనప్పుడు, ప్రయోగాత్మక నమూనా యొక్క నిరంతర పొడిగింపు యొక్క దృగ్విషయాన్ని దిగుబడి అంటారు. దిగుబడి తర్వాత, నమూనా స్పష్టమైన ప్లాస్టిక్ రూపాంతరం చెందడం ప్రారంభమవుతుంది.

ఇ. దిగుబడి తర్వాత, నమూనా వైకల్య నిరోధకత పెరుగుదలను చూపుతుంది, పని గట్టిపడటం మరియు వైకల్యం బలపడుతుంది. లోడ్ Fbకి చేరుకున్నప్పుడు, నమూనా యొక్క అదే భాగం బాగా తగ్గిపోతుంది. Fb అనేది శక్తి పరిమితి.

f. సంకోచ దృగ్విషయం నమూనా యొక్క బేరింగ్ సామర్థ్యంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. లోడ్ Fkకి చేరుకున్నప్పుడు, నమూనా విచ్ఛిన్నమవుతుంది. దీనిని ఫ్రాక్చర్ లోడ్ అంటారు.

దిగుబడి బలం

దిగుబడి బలం అనేది ఒక మెటల్ పదార్థం ప్లాస్టిక్ రూపాంతరం ప్రారంభం నుండి బాహ్య శక్తికి గురైనప్పుడు పూర్తి పగులు వరకు తట్టుకోగల గరిష్ట ఒత్తిడి విలువ. ఈ విలువ పదార్థం సాగే వైకల్య దశ నుండి ప్లాస్టిక్ వైకల్య దశకు మారే కీలక బిందువును సూచిస్తుంది.

వర్గీకరణ

అధిక దిగుబడి బలం: దిగుబడి సంభవించినప్పుడు మొదటి సారి శక్తి పడిపోవడానికి ముందు నమూనా యొక్క గరిష్ట ఒత్తిడిని సూచిస్తుంది.

తక్కువ దిగుబడి బలం: ప్రారంభ తాత్కాలిక ప్రభావం విస్మరించబడినప్పుడు దిగుబడి దశలో కనీస ఒత్తిడిని సూచిస్తుంది. తక్కువ దిగుబడి పాయింట్ యొక్క విలువ సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉన్నందున, ఇది సాధారణంగా దిగుబడి పాయింట్ లేదా దిగుబడి బలం అని పిలువబడే పదార్థ నిరోధకత యొక్క సూచికగా ఉపయోగించబడుతుంది.

గణన సూత్రం

అధిక దిగుబడి బలం కోసం: R = F / Sₒ, ఇక్కడ F అనేది దిగుబడి దశలో మొదటి సారి శక్తి పడిపోవడానికి ముందు గరిష్ట శక్తి, మరియు Sₒ అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం.

తక్కువ దిగుబడి బలం కోసం: R = F / Sₒ, ఇక్కడ F అనేది ప్రారంభ తాత్కాలిక ప్రభావాన్ని విస్మరించే కనీస శక్తి F, మరియు Sₒ అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం.

యూనిట్

దిగుబడి బలం యొక్క యూనిట్ సాధారణంగా MPa (మెగాపాస్కల్) లేదా N/mm² (చదరపు మిల్లీమీటర్‌కు న్యూటన్).

ఉదాహరణ

తక్కువ కార్బన్ స్టీల్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకోండి, దాని దిగుబడి పరిమితి సాధారణంగా 207MPa. ఈ పరిమితి కంటే ఎక్కువ బాహ్య శక్తికి లోనైనప్పుడు, తక్కువ కార్బన్ స్టీల్ శాశ్వత వైకల్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు పునరుద్ధరించబడదు; ఈ పరిమితి కంటే తక్కువ బాహ్య శక్తికి గురైనప్పుడు, తక్కువ కార్బన్ స్టీల్ దాని అసలు స్థితికి తిరిగి వస్తుంది.

లోహ పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి దిగుబడి బలం ముఖ్యమైన సూచికలలో ఒకటి. బాహ్య శక్తులకు గురైనప్పుడు ప్లాస్టిక్ వైకల్యాన్ని నిరోధించే పదార్థాల సామర్థ్యాన్ని ఇది ప్రతిబింబిస్తుంది.

తన్యత బలం

తన్యత బలం అనేది తన్యత లోడ్ కింద నష్టాన్ని నిరోధించే పదార్థం యొక్క సామర్ధ్యం, ఇది తన్యత ప్రక్రియ సమయంలో పదార్థం తట్టుకోగల గరిష్ట ఒత్తిడి విలువగా ప్రత్యేకంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. పదార్థంపై తన్యత ఒత్తిడి దాని తన్యత బలాన్ని అధిగమించినప్పుడు, పదార్థం ప్లాస్టిక్ రూపాంతరం లేదా పగులుకు గురవుతుంది.

గణన సూత్రం

తన్యత బలం (σt) కోసం గణన సూత్రం:

σt = F / A

ఎక్కడ F అనేది స్పెసిమెన్ విరిగిపోయే ముందు తట్టుకోగల గరిష్ట తన్యత శక్తి (న్యూటన్, N), మరియు A అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం (చదరపు మిల్లీమీటర్, mm²).

యూనిట్

తన్యత బలం యొక్క యూనిట్ సాధారణంగా MPa (మెగాపాస్కల్) లేదా N/mm² (చదరపు మిల్లీమీటర్‌కు న్యూటన్). 1 MPa చదరపు మీటరుకు 1,000,000 న్యూటన్‌లకు సమానం, ఇది 1 N/mm²కి కూడా సమానం.

ప్రభావితం చేసే కారకాలు

రసాయన కూర్పు, సూక్ష్మ నిర్మాణం, వేడి చికిత్స ప్రక్రియ, ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి మొదలైన అనేక అంశాల ద్వారా తన్యత బలం ప్రభావితమవుతుంది. వివిధ పదార్ధాలు వివిధ తన్యత బలాలను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో, మెకానికల్ లక్షణాల ఆధారంగా తగిన పదార్థాలను ఎంచుకోవడం అవసరం. పదార్థాలు.

ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్

మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు ఇంజనీరింగ్ రంగంలో తన్యత బలం చాలా ముఖ్యమైన పరామితి, మరియు పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. స్ట్రక్చరల్ డిజైన్, మెటీరియల్ సెలెక్షన్, సేఫ్టీ అసెస్‌మెంట్ మొదలైన వాటి పరంగా, తన్యత బలం తప్పనిసరిగా పరిగణించవలసిన అంశం. ఉదాహరణకు, నిర్మాణ ఇంజనీరింగ్‌లో, ఉక్కు యొక్క తన్యత బలం అది లోడ్‌లను తట్టుకోగలదో లేదో నిర్ణయించడంలో ముఖ్యమైన అంశం; ఏరోస్పేస్ రంగంలో, తేలికైన మరియు అధిక-బలం కలిగిన పదార్థాల తన్యత బలం విమానం యొక్క భద్రతను నిర్ధారించడంలో కీలకం.

అలసట బలం:

మెటల్ ఫెటీగ్ అనేది పదార్థాలు మరియు భాగాలు చక్రీయ ఒత్తిడి లేదా చక్రీయ ఒత్తిడిలో ఒకటి లేదా అనేక ప్రదేశాలలో క్రమంగా స్థానిక శాశ్వత సంచిత నష్టాన్ని ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియను సూచిస్తుంది మరియు నిర్దిష్ట సంఖ్యలో చక్రాల తర్వాత పగుళ్లు లేదా ఆకస్మిక పూర్తి పగుళ్లు ఏర్పడతాయి.

ఫీచర్లు

సమయం లో ఆకస్మికత: మెటల్ ఫెటీగ్ వైఫల్యం తరచుగా స్పష్టమైన సంకేతాలు లేకుండా తక్కువ వ్యవధిలో అకస్మాత్తుగా సంభవిస్తుంది.

స్థానం లో స్థానం: అలసట వైఫల్యం సాధారణంగా ఒత్తిడి కేంద్రీకృతమై ఉన్న స్థానిక ప్రాంతాల్లో సంభవిస్తుంది.

పర్యావరణం మరియు లోపాలకు సున్నితత్వం: మెటల్ అలసట అనేది పర్యావరణానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు పదార్థం లోపల ఉన్న చిన్న లోపాలు అలసట ప్రక్రియను వేగవంతం చేస్తాయి.

ప్రభావితం చేసే కారకాలు

ఒత్తిడి వ్యాప్తి: ఒత్తిడి యొక్క పరిమాణం నేరుగా మెటల్ యొక్క అలసట జీవితాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

సగటు ఒత్తిడి పరిమాణం: ఎక్కువ సగటు ఒత్తిడి, మెటల్ యొక్క అలసట జీవితం తక్కువగా ఉంటుంది.

చక్రాల సంఖ్య: ఎక్కువ సార్లు మెటల్ చక్రీయ ఒత్తిడి లేదా ఒత్తిడికి లోనవుతుంది, అలసట నష్టం మరింత తీవ్రంగా ఉంటుంది.

నివారణ చర్యలు

మెటీరియల్ ఎంపికను ఆప్టిమైజ్ చేయండి: అధిక అలసట పరిమితులు ఉన్న మెటీరియల్‌లను ఎంచుకోండి.

ఒత్తిడి ఏకాగ్రతను తగ్గించడం: స్ట్రక్చరల్ డిజైన్ లేదా ప్రాసెసింగ్ పద్ధతుల ద్వారా ఒత్తిడి ఏకాగ్రతను తగ్గించండి, గుండ్రని మూల పరివర్తనలను ఉపయోగించడం, క్రాస్-సెక్షనల్ కొలతలు పెంచడం మొదలైనవి.

ఉపరితల చికిత్స: ఉపరితల లోపాలను తగ్గించడానికి మరియు అలసట బలాన్ని మెరుగుపరచడానికి మెటల్ ఉపరితలంపై పాలిషింగ్, స్ప్రేయింగ్ మొదలైనవి.

తనిఖీ మరియు నిర్వహణ: పగుళ్లు వంటి లోపాలను వెంటనే గుర్తించడానికి మరియు మరమ్మతు చేయడానికి లోహ భాగాలను క్రమం తప్పకుండా తనిఖీ చేయండి; అరిగిపోయిన భాగాలను భర్తీ చేయడం మరియు బలహీనమైన లింక్‌లను బలోపేతం చేయడం వంటి అలసటకు గురయ్యే భాగాలను నిర్వహించండి.

మెటల్ ఫెటీగ్ అనేది ఒక సాధారణ మెటల్ ఫెయిల్యూర్ మోడ్, ఇది ఆకస్మికత, స్థానికత మరియు పర్యావరణానికి సున్నితత్వం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. ఒత్తిడి వ్యాప్తి, సగటు ఒత్తిడి పరిమాణం మరియు చక్రాల సంఖ్య మెటల్ అలసటను ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాలు.

SN కర్వ్: వివిధ ఒత్తిడి స్థాయిలలో పదార్థాల అలసట జీవితాన్ని వివరిస్తుంది, ఇక్కడ S ఒత్తిడిని సూచిస్తుంది మరియు N ఒత్తిడి చక్రాల సంఖ్యను సూచిస్తుంది.

అలసట బలం గుణకం సూత్రం:

(Kf = కా \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot కే)

ఇక్కడ (Ka) లోడ్ కారకం, (Kb) పరిమాణం కారకం, (Kc) ఉష్ణోగ్రత కారకం, (Kd) ఉపరితల నాణ్యత కారకం మరియు (Ke) విశ్వసనీయత కారకం.

SN కర్వ్ గణిత వ్యక్తీకరణ:

(\sigma^m N = C)

ఎక్కడ (\ సిగ్మా) అనేది ఒత్తిడి, N అనేది ఒత్తిడి చక్రాల సంఖ్య మరియు m మరియు C పదార్థ స్థిరాంకాలు.

గణన దశలు

పదార్థ స్థిరాంకాలను నిర్ణయించండి:

ప్రయోగాల ద్వారా లేదా సంబంధిత సాహిత్యాన్ని సూచించడం ద్వారా m మరియు C విలువలను నిర్ణయించండి.

ఒత్తిడి ఏకాగ్రత కారకాన్ని నిర్ణయించండి: ఒత్తిడి ఏకాగ్రత కారకాన్ని నిర్ణయించడానికి, భాగం యొక్క వాస్తవ ఆకారం మరియు పరిమాణాన్ని అలాగే ఫిల్లెట్‌లు, కీవేలు మొదలైన వాటి వల్ల కలిగే ఒత్తిడి ఏకాగ్రతను పరిగణించండి K. అలసట బలాన్ని లెక్కించండి: SN వక్రత మరియు ఒత్తిడి ప్రకారం ఏకాగ్రత కారకం, డిజైన్ జీవితం మరియు భాగం యొక్క పని ఒత్తిడి స్థాయితో కలిపి, అలసట బలాన్ని లెక్కించండి.

2. ప్లాస్టిసిటీ:

ప్లాస్టిసిటీ అనేది ఒక పదార్థం యొక్క ఆస్తిని సూచిస్తుంది, ఇది బాహ్య శక్తికి గురైనప్పుడు, బాహ్య శక్తి దాని సాగే పరిమితిని మించిపోయినప్పుడు విచ్ఛిన్నం కాకుండా శాశ్వత వైకల్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ వైకల్యం కోలుకోలేనిది మరియు బాహ్య శక్తి తొలగించబడినప్పటికీ పదార్థం దాని అసలు ఆకృతికి తిరిగి రాదు.

ప్లాస్టిసిటీ సూచిక మరియు దాని గణన సూత్రం

పొడుగు (δ)

నిర్వచనం: పొడుగు అనేది నమూనా అసలు గేజ్ పొడవుకు తన్యత పగిలిన తర్వాత గేజ్ విభాగం యొక్క మొత్తం వైకల్యం యొక్క శాతం.

ఫార్ములా: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

L0 అనేది నమూనా యొక్క అసలు గేజ్ పొడవు;

L1 అనేది నమూనా విచ్ఛిన్నమైన తర్వాత గేజ్ పొడవు.

సెగ్మెంటల్ తగ్గింపు (Ψ)

నిర్వచనం: సెగ్మెంటల్ తగ్గింపు అనేది నమూనా అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతానికి విభజించబడిన తర్వాత నెక్కింగ్ పాయింట్ వద్ద క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతంలో గరిష్ట తగ్గింపు శాతం.

ఫార్ములా: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%

ఇక్కడ F0 అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం;

F1 అనేది నమూనా విచ్ఛిన్నమైన తర్వాత నెక్కింగ్ పాయింట్ వద్ద క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం.

3. కాఠిన్యం

మెటల్ కాఠిన్యం అనేది లోహ పదార్థాల కాఠిన్యాన్ని కొలవడానికి ఒక యాంత్రిక ఆస్తి సూచిక. ఇది మెటల్ ఉపరితలంపై స్థానిక వాల్యూమ్‌లో వైకల్యాన్ని నిరోధించే సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.

మెటల్ కాఠిన్యం యొక్క వర్గీకరణ మరియు ప్రాతినిధ్యం

మెటల్ కాఠిన్యం వివిధ పరీక్షా పద్ధతుల ప్రకారం వర్గీకరణ మరియు ప్రాతినిధ్య పద్ధతులను కలిగి ఉంటుంది. ప్రధానంగా కింది వాటిని చేర్చండి:

బ్రినెల్ కాఠిన్యం (HB):

అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి: సాధారణంగా పదార్థం మెత్తగా ఉన్నప్పుడు, ఫెర్రస్ కాని లోహాలు, హీట్ ట్రీట్‌మెంట్‌కు ముందు లేదా ఎనియలింగ్ తర్వాత ఉక్కు వంటివి ఉపయోగిస్తారు.

పరీక్ష సూత్రం: పరీక్షా లోడ్ యొక్క నిర్దిష్ట పరిమాణంతో, ఒక నిర్దిష్ట వ్యాసం కలిగిన గట్టిపడిన స్టీల్ బాల్ లేదా కార్బైడ్ బాల్ పరీక్షించాల్సిన మెటల్ ఉపరితలంపైకి నొక్కబడుతుంది మరియు నిర్దిష్ట సమయం తర్వాత లోడ్ అన్‌లోడ్ చేయబడుతుంది మరియు ఇండెంటేషన్ యొక్క వ్యాసం పరీక్షించాల్సిన ఉపరితలంపై కొలుస్తారు.

గణన ఫార్ములా: బ్రినెల్ కాఠిన్యం విలువ అనేది ఇండెంటేషన్ యొక్క గోళాకార ఉపరితల వైశాల్యం ద్వారా లోడ్‌ను విభజించడం ద్వారా పొందిన గుణకం.

రాక్‌వెల్ కాఠిన్యం (HR):

అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి: సాధారణంగా వేడి చికిత్స తర్వాత కాఠిన్యం వంటి అధిక కాఠిన్యం కలిగిన పదార్థాలకు ఉపయోగిస్తారు.

పరీక్ష సూత్రం: బ్రినెల్ కాఠిన్యం వలె ఉంటుంది, కానీ విభిన్న ప్రోబ్స్ (వజ్రం) మరియు విభిన్న గణన పద్ధతులను ఉపయోగించడం.

రకాలు: అప్లికేషన్‌పై ఆధారపడి, HRC (అధిక కాఠిన్యం పదార్థాల కోసం), HRA, HRB మరియు ఇతర రకాలు ఉన్నాయి.

వికర్స్ కాఠిన్యం (HV):

అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి: మైక్రోస్కోప్ విశ్లేషణకు అనుకూలం.

పరీక్ష సూత్రం: 120kg కంటే తక్కువ లోడ్ ఉన్న మెటీరియల్ ఉపరితలాన్ని మరియు 136° శీర్ష కోణంతో డైమండ్ స్క్వేర్ కోన్ ఇండెంటర్‌ను నొక్కండి మరియు వికర్స్ కాఠిన్యం విలువను పొందడానికి మెటీరియల్ ఇండెంటేషన్ పిట్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యాన్ని లోడ్ విలువతో విభజించండి.

లీబ్ కాఠిన్యం (HL):

ఫీచర్లు: పోర్టబుల్ కాఠిన్యం టెస్టర్, కొలిచేందుకు సులభం.

పరీక్ష సూత్రం: కాఠిన్యం ఉపరితలంపై ప్రభావం చూపిన తర్వాత ఇంపాక్ట్ బాల్ హెడ్ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే బౌన్స్‌ను ఉపయోగించండి మరియు నమూనా ఉపరితలం నుండి ఇంపాక్ట్ స్పీడ్‌కు 1mm వద్ద పంచ్ యొక్క రీబౌండ్ వేగం యొక్క నిష్పత్తి ద్వారా కాఠిన్యాన్ని లెక్కించండి.