లోహ పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాల సారాంశం

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

1. తన్యత పరీక్ష

తన్యత పరీక్ష మెటీరియల్ మెకానిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కొన్ని పరిస్థితులలో పదార్థ నమూనాకు తన్యత లోడ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, నమూనా విచ్ఛిన్నమయ్యే వరకు ఇది తన్యత వైకల్యానికి కారణమవుతుంది. పరీక్ష సమయంలో, వివిధ లోడ్ల క్రింద 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

The ఇది తన్యత బలం (MPA)

F అనేది తన్యత లోడ్ (n)

A అనేది నమూనా యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం

2. తన్యత వక్రత

సాగతీత ప్రక్రియ యొక్క అనేక దశల విశ్లేషణ:

ఎ. చిన్న లోడ్‌తో OP దశలో, పొడిగింపు లోడ్‌తో సరళ సంబంధంలో ఉంటుంది, మరియు FP అనేది సరళ రేఖను నిర్వహించడానికి గరిష్ట లోడ్.

బి. లోడ్ FP మించిన తరువాత, తన్యత వక్రత సరళేతర సంబంధాన్ని తీసుకోవడం ప్రారంభిస్తుంది. నమూనా ప్రారంభ వైకల్య దశలోకి ప్రవేశిస్తుంది మరియు లోడ్ తొలగించబడుతుంది మరియు నమూనా దాని అసలు స్థితికి మరియు స్థితిస్థాపకంగా వైకల్యానికి తిరిగి వస్తుంది.

సి. లోడ్ FE ను మించిన తరువాత, లోడ్ తొలగించబడుతుంది, వైకల్యం యొక్క కొంత భాగం పునరుద్ధరించబడుతుంది మరియు అవశేష వైకల్యం యొక్క కొంత భాగాన్ని అలాగే ఉంచవచ్చు, దీనిని ప్లాస్టిక్ వైకల్యం అంటారు. FE ను సాగే పరిమితి అంటారు.

డి. లోడ్ మరింత పెరిగినప్పుడు, తన్యత వక్రత సాటూత్‌ను చూపిస్తుంది. లోడ్ పెరగనప్పుడు లేదా తగ్గనప్పుడు, ప్రయోగాత్మక నమూనా యొక్క నిరంతర పొడిగింపు యొక్క దృగ్విషయాన్ని దిగుబడి అంటారు. దిగుబడి వచ్చిన తరువాత, నమూనా స్పష్టమైన ప్లాస్టిక్ వైకల్యానికి గురికావడం ప్రారంభమవుతుంది.

ఇ. దిగుబడి వచ్చిన తరువాత, నమూనా వైకల్య నిరోధకత, పని గట్టిపడటం మరియు వైకల్యం బలోపేతం పెరుగుదలను చూపిస్తుంది. లోడ్ FB కి చేరుకున్నప్పుడు, నమూనా యొక్క అదే భాగం తీవ్రంగా తగ్గిపోతుంది. FB బలం పరిమితి.

ఎఫ్. సంకోచ దృగ్విషయం నమూనా యొక్క బేరింగ్ సామర్థ్యం తగ్గడానికి దారితీస్తుంది. లోడ్ FK కి చేరుకున్నప్పుడు, నమూనా విరిగిపోతుంది. దీనిని ఫ్రాక్చర్ లోడ్ అంటారు.

దిగుబడి బలం

దిగుబడి బలం అనేది గరిష్ట ఒత్తిడి విలువ, ఒక లోహ పదార్థం ప్లాస్టిక్ వైకల్యం ప్రారంభం నుండి బాహ్య శక్తికి గురైనప్పుడు పగులును పూర్తి చేస్తుంది. ఈ విలువ క్లిష్టమైన బిందువును సూచిస్తుంది, ఇక్కడ పదార్థం సాగే వైకల్య దశ నుండి ప్లాస్టిక్ వైకల్య దశకు మారుతుంది.

వర్గీకరణ

ఎగువ దిగుబడి బలం: దిగుబడి సంభవించినప్పుడు మొదటిసారి శక్తి పడిపోయే ముందు నమూనా యొక్క గరిష్ట ఒత్తిడిని సూచిస్తుంది.

తక్కువ దిగుబడి బలం: ప్రారంభ అస్థిర ప్రభావం విస్మరించబడినప్పుడు దిగుబడి దశలో కనీస ఒత్తిడిని సూచిస్తుంది. తక్కువ దిగుబడి బిందువు యొక్క విలువ సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉన్నందున, ఇది సాధారణంగా పదార్థ నిరోధకత యొక్క సూచికగా ఉపయోగించబడుతుంది, దీనిని దిగుబడి పాయింట్ లేదా దిగుబడి బలం అంటారు.

గణన సూత్రం

ఎగువ దిగుబడి బలం కోసం: r = f / sₒ, ఇక్కడ f అనేది దిగుబడి దశలో మొదటిసారి శక్తి పడిపోయే ముందు గరిష్ట శక్తి, మరియు Sₒ అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం.

తక్కువ దిగుబడి బలం కోసం: r = f / sₒ, ఇక్కడ f అనేది ప్రారంభ అస్థిర ప్రభావాన్ని విస్మరించే కనీస శక్తి, మరియు Sₒ అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం.

యూనిట్

దిగుబడి బలం యొక్క యూనిట్ సాధారణంగా MPA (మెగాపాస్కల్) లేదా N/MM² (స్క్వేర్ మిల్లీమీటర్ కు న్యూటన్).

ఉదాహరణ

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

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

తన్యత బలం

తన్యత బలం అంటే తన్యత లోడ్ కింద నష్టాన్ని నిరోధించే పదార్థం యొక్క సామర్థ్యం, ​​ఇది తన్యత ప్రక్రియలో పదార్థం తట్టుకోగల గరిష్ట ఒత్తిడి విలువగా ప్రత్యేకంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. పదార్థంపై తన్యత ఒత్తిడి దాని తన్యత బలాన్ని మించినప్పుడు, పదార్థం ప్లాస్టిక్ వైకల్యం లేదా పగులుకు లోనవుతుంది.

గణన సూత్రం

తన్యత బలం (σt) కోసం గణన సూత్రం:

σT = f / a

ఇక్కడ F అనేది గరిష్ట తన్యత శక్తి (న్యూటన్, ఎన్), ఇది నమూనా విచ్ఛిన్నం కావడానికి ముందు తట్టుకోగలదు, మరియు A అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం (చదరపు మిల్లీమీటర్, MM²).

యూనిట్

తన్యత బలం యొక్క యూనిట్ సాధారణంగా MPA (మెగాపాస్కల్) లేదా N/MM² (స్క్వేర్ మిల్లీమీటర్ పర్ న్యూటన్). 1 MPA చదరపు మీటరుకు 1,000,000 న్యూటన్లకు సమానం, ఇది 1 n/mm² కు సమానం.

కారకాలను ప్రభావితం చేస్తుంది

రసాయన కూర్పు, మైక్రోస్ట్రక్చర్, హీట్ ట్రీట్మెంట్ ప్రాసెస్, ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి మొదలైన వాటితో సహా అనేక అంశాల ద్వారా తన్యత బలం ప్రభావితమవుతుంది. వేర్వేరు పదార్థాలు వేర్వేరు తన్యత బలాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలలో, యాంత్రిక లక్షణాల ఆధారంగా తగిన పదార్థాలను ఎంచుకోవడం అవసరం పదార్థాలు.

ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్

మెటీరియల్స్ సైన్స్ మరియు ఇంజనీరింగ్ రంగంలో తన్యత బలం చాలా ముఖ్యమైన పరామితి, మరియు పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి తరచుగా దీనిని ఉపయోగిస్తారు. నిర్మాణ రూపకల్పన, పదార్థ ఎంపిక, భద్రతా అంచనా మొదలైన వాటి పరంగా, తన్యత బలం అనేది పరిగణించవలసిన అంశం. ఉదాహరణకు, కన్స్ట్రక్షన్ ఇంజనీరింగ్‌లో, ఉక్కు యొక్క తన్యత బలం లోడ్లను తట్టుకోగలదా అని నిర్ణయించడంలో ఒక ముఖ్యమైన అంశం; ఏరోస్పేస్ రంగంలో, తేలికపాటి మరియు అధిక-బలం పదార్థాల తన్యత బలం విమానం యొక్క భద్రతను నిర్ధారించడానికి కీలకం.

అలసట బలం:

మెటల్ అలసట అనేది చక్రీయ ఒత్తిడి లేదా చక్రీయ జాతి కింద ఒకటి లేదా అనేక ప్రదేశాలలో పదార్థాలు మరియు భాగాలు క్రమంగా స్థానిక శాశ్వత సంచిత నష్టాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరియు నిర్దిష్ట సంఖ్యలో చక్రాల తర్వాత పగుళ్లు లేదా ఆకస్మిక పూర్తి పగుళ్లు సంభవిస్తాయి.

లక్షణాలు

సమయంలో ఆకస్మికత: మెటల్ అలసట వైఫల్యం తరచుగా స్పష్టమైన సంకేతాలు లేకుండా తక్కువ వ్యవధిలో అకస్మాత్తుగా జరుగుతుంది.

స్థానంలో ఉన్న ప్రాంతం: ఒత్తిడి కేంద్రీకృతమై ఉన్న స్థానిక ప్రాంతాల్లో అలసట వైఫల్యం సాధారణంగా జరుగుతుంది.

పర్యావరణం మరియు లోపాలకు సున్నితత్వం: లోహ అలసట పర్యావరణానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు పదార్థం లోపల చిన్న లోపాలు, ఇది అలసట ప్రక్రియను వేగవంతం చేస్తుంది.

కారకాలను ప్రభావితం చేస్తుంది

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

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

చక్రాల సంఖ్య: లోహం చక్రీయ ఒత్తిడి లేదా ఒత్తిడిలో ఎక్కువ సార్లు, అలసట దెబ్బతినడం మరింత తీవ్రంగా ఉంటుంది.

నివారణ చర్యలు

మెటీరియల్ ఎంపికను ఆప్టిమైజ్ చేయండి: అధిక అలసట పరిమితులతో పదార్థాలను ఎంచుకోండి.

ఒత్తిడి ఏకాగ్రతను తగ్గించడం: గుండ్రని మూలలో పరివర్తనలను ఉపయోగించడం, క్రాస్-సెక్షనల్ కొలతలు పెంచడం వంటి నిర్మాణ రూపకల్పన లేదా ప్రాసెసింగ్ పద్ధతుల ద్వారా ఒత్తిడి సాంద్రతను తగ్గించండి.

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

తనిఖీ మరియు నిర్వహణ: పగుళ్లు వంటి లోపాలను వెంటనే గుర్తించడానికి మరియు మరమ్మత్తు చేయడానికి లోహ భాగాలను క్రమం తప్పకుండా పరిశీలించండి; ధరించే భాగాలను మార్చడం మరియు బలహీనమైన లింక్‌లను బలోపేతం చేయడం వంటి అలసటకు గురయ్యే భాగాలను నిర్వహించండి.

మెటల్ అలసట అనేది ఒక సాధారణ లోహ వైఫల్య మోడ్, ఇది ఆకస్మికత, ప్రాంతం మరియు పర్యావరణానికి సున్నితత్వం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. ఒత్తిడి వ్యాప్తి, సగటు ఒత్తిడి పరిమాణం మరియు చక్రాల సంఖ్య లోహ 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:

.

ఇక్కడ (KA) లోడ్ కారకం, (KB) పరిమాణ కారకం, (KC) ఉష్ణోగ్రత కారకం, (KD) ఉపరితల నాణ్యత కారకం, మరియు (KE) విశ్వసనీయత కారకం.

SN కర్వ్ గణిత వ్యక్తీకరణ:

(\ సిగ్మా^m n = c)

ఇక్కడ (\ సిగ్మా) 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 యొక్క 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. 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 లోబడి ఉన్నప్పుడు, బాహ్య శక్తి దాని సాగే పరిమితిని మించినప్పుడు విచ్ఛిన్నం చేయకుండా శాశ్వత వైకల్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ వైకల్యం కోలుకోలేనిది, మరియు బాహ్య శక్తి తొలగించబడినప్పటికీ పదార్థం దాని అసలు ఆకారానికి తిరిగి రాదు.

ప్లాస్టిసిటీ ఇండెక్స్ మరియు దాని గణన సూత్రం

పొడిగింపు

నిర్వచనం: నమూనా అనేది గేజ్ విభాగం యొక్క మొత్తం వైకల్యం యొక్క శాతం, నమూనా అసలు గేజ్ పొడవుకు తన్యత విరిగిపోయిన తరువాత.

సూత్రం: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%

ఇక్కడ L0 అనేది నమూనా యొక్క అసలు గేజ్ పొడవు;

నమూనా విచ్ఛిన్నమైన తర్వాత L1 గేజ్ పొడవు.

సెగాంటల్ తగ్గింపు

నిర్వచనం: సెగ్మెంటల్ తగ్గింపు అనేది అసలు క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతానికి నమూనాను విచ్ఛిన్నం చేసిన తరువాత మెడ పాయింట్ వద్ద క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతంలో గరిష్ట తగ్గింపు శాతం.

సూత్రం: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%

ఇక్కడ F0 అనేది నమూనా యొక్క అసలు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం;

F1 అనేది నమూనా విచ్ఛిన్నమైన తర్వాత మెడ పాయింట్ వద్ద ఉన్న క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం.

3. కాఠిన్యం

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

లోహపు కాఠిన్యం యొక్క వర్గీకరణ మరియు ప్రాతినిధ్యం

మెటల్ కాఠిన్యం వేర్వేరు పరీక్షా పద్ధతుల ప్రకారం అనేక రకాల వర్గీకరణ మరియు ప్రాతినిధ్య పద్ధతులను కలిగి ఉంది. ప్రధానంగా కింది వాటిని చేర్చండి:

బ్రినెల్ కాఠిన్యం (HB):

అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి: సాధారణంగా పదార్థం మృదువుగా ఉన్నప్పుడు, ఫెర్రస్ కాని లోహాలు, వేడి చికిత్సకు ముందు లేదా ఎనియలింగ్ తర్వాత ఉక్కు వంటివి.

పరీక్ష సూత్రం: ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణ పరీక్ష లోడ్‌తో, ఒక నిర్దిష్ట వ్యాసం యొక్క గట్టిపడిన స్టీల్ బాల్ లేదా కార్బైడ్ బంతిని పరీక్షించాల్సిన లోహం యొక్క ఉపరితలంలోకి నొక్కి, మరియు ఒక నిర్దిష్ట సమయం తర్వాత లోడ్ అన్‌లోడ్ చేయబడుతుంది మరియు ఇండెంటేషన్ యొక్క వ్యాసం పరీక్షించాల్సిన ఉపరితలంపై కొలుస్తారు.

గణన సూత్రం: బ్రినెల్ కాఠిన్యం విలువ ఇండెంటేషన్ యొక్క గోళాకార ఉపరితల వైశాల్యం ద్వారా లోడ్‌ను విభజించడం ద్వారా పొందిన కోట్.

రాక్‌వెల్ కాఠిన్యం (హెచ్‌ఆర్):

అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి: సాధారణంగా వేడి చికిత్స తర్వాత కాఠిన్యం వంటి అధిక కాఠిన్యం ఉన్న పదార్థాల కోసం ఉపయోగిస్తారు.

పరీక్ష సూత్రం: బ్రినెల్ కాఠిన్యం మాదిరిగానే, కానీ వేర్వేరు ప్రోబ్స్ (డైమండ్) మరియు విభిన్న గణన పద్ధతులను ఉపయోగించడం.

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

విక్కర్స్ కాఠిన్యం (HV):

అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి: సూక్ష్మదర్శిని విశ్లేషణకు అనువైనది.

పరీక్షా సూత్రం: 120 కిలోల కన్నా తక్కువ లోడ్ మరియు 136 of యొక్క శీర్ష కోణంతో డైమండ్ స్క్వేర్ కోన్ ఇండెంటర్ తో పదార్థ ఉపరితలం నొక్కండి మరియు విక్కర్స్ కాఠిన్యం విలువను పొందడానికి మెటీరియల్ ఇండెంటేషన్ పిట్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యాన్ని లోడ్ విలువ ద్వారా విభజించండి.

లీబ్ కాఠిన్యం (హెచ్‌ఎల్):

ఫీచర్స్: పోర్టబుల్ కాఠిన్యం టెస్టర్, కొలవడం సులభం.

పరీక్షా సూత్రం: కాఠిన్యం ఉపరితలాన్ని ప్రభావితం చేసిన తర్వాత ఇంపాక్ట్ బాల్ హెడ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన బౌన్స్‌ను ఉపయోగించండి మరియు నమూనా ఉపరితలం నుండి 1 మిమీ వద్ద పంచ్ యొక్క రీబౌండ్ వేగం యొక్క నిష్పత్తి ద్వారా కాఠిన్యాన్ని లెక్కించండి.