ધાતુની સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો સારાંશ

સ્ટ્રેચિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન નુકસાનનો પ્રતિકાર કરવાની ધાતુની સામગ્રીની ક્ષમતા નક્કી કરવા માટે તાકાતની તાણ પરીક્ષણનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે થાય છે, અને સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકો છે.

1. ટેન્સિલ ટેસ્ટ

ટેન્સિલ પરીક્ષણ સામગ્રી મિકેનિક્સના મૂળ સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે. અમુક શરતો હેઠળ સામગ્રીના નમૂનામાં ટેન્સિલ લોડ લાગુ કરીને, તે નમૂના તૂટી જાય ત્યાં સુધી ટેન્સિલ વિકૃતિનું કારણ બને છે. પરીક્ષણ દરમિયાન, વિવિધ લોડ્સ હેઠળ પ્રાયોગિક નમૂનાના વિરૂપતા અને જ્યારે નમૂનાના વિરામ રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે ત્યારે મહત્તમ લોડ, જેથી ઉપજની શક્તિ, તાણ શક્તિ અને સામગ્રીના અન્ય પ્રભાવ સૂચકાંકોની ગણતરી કરી શકાય.

તાણ σ = એફ/એ

The ટેન્સિલ સ્ટ્રેન્થ છે (એમપીએ)

એફ ટેન્સિલ લોડ છે (એન)

એ નમૂનાનો ક્રોસ-વિભાગીય ક્ષેત્ર છે

2. ટેન્સિલ વળાંક

ખેંચાણ પ્રક્રિયાના ઘણા તબક્કાઓનું વિશ્લેષણ:

એ. નાના લોડવાળા ઓપી તબક્કામાં, લંબાઈ લોડ સાથેના રેખીય સંબંધમાં છે, અને સીધી રેખા જાળવવા માટે એફપી મહત્તમ લોડ છે.

બી. લોડ એફપી કરતાં વધી ગયા પછી, ટેન્સિલ વળાંક બિન-રેખીય સંબંધ લેવાનું શરૂ કરે છે. નમૂના પ્રારંભિક વિરૂપતા તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે, અને લોડ દૂર કરવામાં આવે છે, અને નમૂના તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા આવી શકે છે અને ઇલાસ્ટિકલી ડિફોર્મ કરી શકે છે.

સી. લોડ ફે કરતા વધી ગયા પછી, લોડ દૂર કરવામાં આવે છે, વિકૃતિનો એક ભાગ પુન restored સ્થાપિત થાય છે, અને અવશેષ વિરૂપતાનો એક ભાગ જાળવી રાખવામાં આવે છે, જેને પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતા કહેવામાં આવે છે. ફેને સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા કહેવામાં આવે છે.

ડી. જ્યારે ભાર વધુ વધે છે, ત્યારે ટેન્સિલ વળાંક લાકડાંઈ નો વહેર બતાવે છે. જ્યારે ભાર વધતો નથી અથવા ઓછો થતો નથી, ત્યારે પ્રાયોગિક નમૂનાના સતત વિસ્તરણની ઘટનાને ઉપજ કહેવામાં આવે છે. ઉપજ આપ્યા પછી, નમૂના સ્પષ્ટ પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતામાંથી પસાર થવાનું શરૂ કરે છે.

ઇ. ઉપજ આપ્યા પછી, નમૂના વિરૂપતા પ્રતિકાર, કામ સખ્તાઇ અને વિકૃતિને મજબૂત બનાવતા વધારો દર્શાવે છે. જ્યારે ભાર એફબી સુધી પહોંચે છે, ત્યારે નમૂનાનો સમાન ભાગ તીવ્ર રીતે સંકોચાય છે. એફબી એ તાકાત મર્યાદા છે.

એફ. સંકોચનની ઘટના નમૂનાની બેરિંગ ક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. જ્યારે ભાર એફકે સુધી પહોંચે છે, ત્યારે નમૂના તૂટી જાય છે. આને ફ્રેક્ચર લોડ કહેવામાં આવે છે.

ઉપજ શક્તિ

ઉપજ શક્તિ એ મહત્તમ તાણ મૂલ્ય છે જે બાહ્ય બળને આધિન હોય ત્યારે મેટલ સામગ્રી પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતાની શરૂઆતથી પૂર્ણ કરવા માટે ટકી શકે છે. આ મૂલ્ય નિર્ણાયક બિંદુને ચિહ્નિત કરે છે જ્યાં સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિના તબક્કાથી પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતા તબક્કામાં સામગ્રી સંક્રમણ થાય છે.

વર્ગીકરણ

ઉપલા ઉપજની તાકાત: ઉપજ આપતી વખતે પ્રથમ વખત બળ ટીપું થાય તે પહેલાં નમૂનાના મહત્તમ તાણનો સંદર્ભ આપે છે.

નીચી ઉપજ શક્તિ: જ્યારે પ્રારંભિક ક્ષણિક અસરને અવગણવામાં આવે છે ત્યારે ઉપજના તબક્કામાં લઘુત્તમ તાણનો સંદર્ભ આપે છે. નીચલા ઉપજ બિંદુનું મૂલ્ય પ્રમાણમાં સ્થિર હોવાથી, તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સામગ્રી પ્રતિકારના સૂચક તરીકે થાય છે, જેને ઉપજ બિંદુ અથવા ઉપજની શક્તિ કહેવામાં આવે છે.

ગણતરીનું સૂત્ર

ઉપલા ઉપજની તાકાત માટે: આર = એફ / એસ ₒ, જ્યાં ઉપજના તબક્કામાં પ્રથમ વખત બળ ડ્રોપ થાય તે પહેલાં એફ મહત્તમ બળ છે, અને એસ નમૂનાનો મૂળ ક્રોસ-વિભાગીય ક્ષેત્ર છે.

નીચી ઉપજની તાકાત માટે: આર = એફ / એસ ₒ, જ્યાં એફ પ્રારંભિક ક્ષણિક અસરને અવગણીને ન્યૂનતમ બળ એફ છે, અને એસ નમૂનાનો મૂળ ક્રોસ-વિભાગીય ક્ષેત્ર છે.

એકમ

ઉપજ શક્તિનું એકમ સામાન્ય રીતે MPA (મેગાપાસ્કલ) અથવા n/mm² (ન્યુટન દીઠ ચોરસ મિલીમીટર) હોય છે.

દૃષ્ટાંત

ઉદાહરણ તરીકે નીચા કાર્બન સ્ટીલ લો, તેની ઉપજ મર્યાદા સામાન્ય રીતે 207 એમપીએ હોય છે. જ્યારે આ મર્યાદા કરતા વધારે બાહ્ય બળને આધિન હોય, ત્યારે નીચા કાર્બન સ્ટીલ કાયમી વિરૂપતા પેદા કરશે અને પુન restored સ્થાપિત કરી શકાતી નથી; જ્યારે આ મર્યાદા કરતા બાહ્ય બળને આધિન હોય, ત્યારે નીચા કાર્બન સ્ટીલ તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા આવી શકે છે.

ધાતુની સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ઉપજ શક્તિ એ એક મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકો છે. જ્યારે બાહ્ય દળોને આધિન હોય ત્યારે તે પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતાનો પ્રતિકાર કરવાની સામગ્રીની ક્ષમતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

તાણ શક્તિ

ટેન્સિલ તાકાત એ ટેન્સિલ લોડ હેઠળ નુકસાનનો પ્રતિકાર કરવાની સામગ્રીની ક્ષમતા છે, જે ખાસ કરીને મહત્તમ તાણ મૂલ્ય તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે જે સામગ્રી તાણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ટકી શકે છે. જ્યારે સામગ્રી પરનો તનાવ તણાવ તેની તાણ શક્તિ કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે સામગ્રી પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતા અથવા અસ્થિભંગમાંથી પસાર થશે.

ગણતરીનું સૂત્ર

ટેન્સિલ સ્ટ્રેન્થ (σT) માટે ગણતરી સૂત્ર છે:

σt = એફ / એ

જ્યાં એફ એ મહત્તમ ટેન્સિલ ફોર્સ (ન્યૂટન, એન) છે કે જે નમુનાને તોડવા પહેલાં ટકી શકે છે, અને એ નમૂનાનો મૂળ ક્રોસ-વિભાગીય ક્ષેત્ર છે (ચોરસ મિલિમીટર, એમએમ²).

એકમ

ટેન્સિલ તાકાતનું એકમ સામાન્ય રીતે એમપીએ (મેગાપાસ્કલ) અથવા એન/એમએમ² (ન્યુટન દીઠ ચોરસ મિલીમીટર) હોય છે. 1 એમપીએ ચોરસ મીટર દીઠ 1,000,000 ન્યુટન્સની બરાબર છે, જે 1 એન/મીમી ² ની બરાબર છે.

પ્રભાવિત પરિબળો

રાસાયણિક રચના, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, હીટ ટ્રીટમેન્ટ પ્રક્રિયા, પ્રોસેસિંગ મેથડ, વગેરે સહિતના ઘણા પરિબળોથી તાણ શક્તિ પ્રભાવિત થાય છે, વિવિધ સામગ્રીમાં વિવિધ તણાવપૂર્ણ શક્તિ હોય છે, તેથી વ્યવહારિક એપ્લિકેશનોમાં, ની યાંત્રિક ગુણધર્મોના આધારે યોગ્ય સામગ્રી પસંદ કરવી જરૂરી છે સામગ્રી.

વ્યવહાર

મટિરીયલ્સ સાયન્સ અને એન્જિનિયરિંગના ક્ષેત્રમાં તાણ શક્તિ એ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે, અને તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થાય છે. માળખાકીય ડિઝાઇન, સામગ્રીની પસંદગી, સલામતી આકારણી, વગેરેની દ્રષ્ટિએ, ટેન્સિલ તાકાત એ એક પરિબળ છે જેને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. ઉદાહરણ તરીકે, બાંધકામ એન્જિનિયરિંગમાં, સ્ટીલની તાણ શક્તિ એ તે નક્કી કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે કે શું તે લોડનો સામનો કરી શકે છે કે નહીં; એરોસ્પેસના ક્ષેત્રમાં, હળવા વજન અને ઉચ્ચ-શક્તિની સામગ્રીની તાણ શક્તિ એ વિમાનની સલામતી સુનિશ્ચિત કરવાની ચાવી છે.

થાક શક્તિ:

ધાતુની થાક એ પ્રક્રિયાને સંદર્ભિત કરે છે જેમાં સામગ્રી અને ઘટકો ધીમે ધીમે ચક્રીય તાણ અથવા ચક્રીય તાણ હેઠળ એક અથવા ઘણા સ્થળોએ સ્થાનિક કાયમી સંચિત નુકસાન ઉત્પન્ન કરે છે, અને ચોક્કસ સંખ્યાના ચક્ર પછી તિરાડો અથવા અચાનક સંપૂર્ણ અસ્થિભંગ થાય છે.

લક્ષણ

અચાનક સમય: ધાતુની થાક નિષ્ફળતા ઘણીવાર સ્પષ્ટ સંકેતો વિના ટૂંકા ગાળામાં અચાનક થાય છે.

સ્થિતિમાં સ્થાન: થાક નિષ્ફળતા સામાન્ય રીતે સ્થાનિક વિસ્તારોમાં થાય છે જ્યાં તાણ કેન્દ્રિત હોય છે.

પર્યાવરણ અને ખામી પ્રત્યે સંવેદનશીલતા: ધાતુની થાક પર્યાવરણ પ્રત્યે ખૂબ સંવેદનશીલ છે અને સામગ્રીની અંદર નાના ખામી છે, જે થાક પ્રક્રિયાને વેગ આપી શકે છે.

પ્રભાવિત પરિબળો

તણાવ કંપનવિસ્તાર: તાણની તીવ્રતા સીધી ધાતુના થાક જીવનને અસર કરે છે.

સરેરાશ તાણની તીવ્રતા: સરેરાશ તાણ જેટલું વધારે છે, ધાતુના થાક જીવન ટૂંકા.

ચક્રની સંખ્યા: મેટલ ચક્રીય તાણ અથવા તાણ હેઠળ જેટલી વાર હોય છે, થાકને નુકસાન પહોંચાડવાનું વધુ ગંભીર છે.

નિવારક પગલાં

સામગ્રીની પસંદગીને optim પ્ટિમાઇઝ કરો: ઉચ્ચ થાક મર્યાદાવાળી સામગ્રી પસંદ કરો.

તાણની સાંદ્રતા ઘટાડવી: માળખાકીય ડિઝાઇન અથવા પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિઓ દ્વારા તાણની સાંદ્રતા ઘટાડવી, જેમ કે ગોળાકાર ખૂણાના સંક્રમણોનો ઉપયોગ કરવો, ક્રોસ-વિભાગીય પરિમાણોમાં વધારો, વગેરે.

સપાટીની સારવાર: સપાટીની ખામીને ઘટાડવા અને થાક શક્તિમાં સુધારો કરવા માટે ધાતુની સપાટી પર પોલિશિંગ, છંટકાવ વગેરે.

નિરીક્ષણ અને જાળવણી: તિરાડો જેવા ખામીને તાત્કાલિક શોધવા અને સમારકામ કરવા માટે મેટલ ઘટકોનું નિયમિત નિરીક્ષણ કરવું; થાકની સંભાવનાના ભાગો જાળવો, જેમ કે પહેરવામાં આવેલા ભાગોને બદલવા અને નબળા લિંક્સને મજબુત બનાવવી.

ધાતુની થાક એ સામાન્ય ધાતુની નિષ્ફળતા મોડ છે, જે અચાનક, સ્થાન અને પર્યાવરણ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તાણનું કંપનવિસ્તાર, સરેરાશ તાણની તીવ્રતા અને ચક્રની સંખ્યા એ ધાતુની થાકને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે.

એસ.એન. વળાંક: વિવિધ તાણના સ્તર હેઠળ સામગ્રીના થાક જીવનનું વર્ણન કરે છે, જ્યાં એસ તાણનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને એન તાણ ચક્રની સંખ્યાને રજૂ કરે છે.

થાક તાકાત ગુણાંક સૂત્ર:

.

જ્યાં (કા) એ લોડ ફેક્ટર છે, (કેબી) એ કદ પરિબળ છે, (કેસી) એ તાપમાન પરિબળ છે, (કેડી) એ સપાટીની ગુણવત્તા પરિબળ છે, અને (કે) એ વિશ્વસનીયતા પરિબળ છે.

એસ.એન. વળાંક ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ:

(\ સિગ્મા^એમ એન = સી)

જ્યાં (\ સિગ્મા) તાણ છે, એન તાણ ચક્રની સંખ્યા છે, અને એમ અને સી ભૌતિક સ્થિર છે.

ગણતરીનાં પગલાં

સામગ્રી સ્થિરતા નક્કી કરો:

પ્રયોગો દ્વારા અથવા સંબંધિત સાહિત્યનો સંદર્ભ આપીને એમ અને સીના મૂલ્યો નક્કી કરો.

તાણની સાંદ્રતા પરિબળને નક્કી કરો: ભાગના વાસ્તવિક આકાર અને કદ, તેમજ તણાવ, કીવેઝ, વગેરે દ્વારા થતી તાણની સાંદ્રતા, તણાવની સાંદ્રતા પરિબળને નિર્ધારિત કરવા માટે. એકાગ્રતા પરિબળ, ભાગના ડિઝાઇન જીવન અને કાર્યકારી તાણ સ્તર સાથે જોડાયેલા, થાક શક્તિની ગણતરી કરો.

2. પ્લાસ્ટિસિટી:

પ્લાસ્ટિસિટી એ સામગ્રીની મિલકતનો સંદર્ભ આપે છે, જ્યારે બાહ્ય બળને આધિન હોય ત્યારે, જ્યારે બાહ્ય બળ તેની સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા કરતા વધી જાય છે ત્યારે તોડ્યા વિના કાયમી વિરૂપતા ઉત્પન્ન કરે છે. આ વિરૂપતા ઉલટાવી શકાય તેવું છે, અને બાહ્ય બળ દૂર કરવામાં આવે તો પણ સામગ્રી તેના મૂળ આકારમાં પાછા નહીં આવે.

પ્લાસ્ટિસિટી અનુક્રમણિકા અને તેના ગણતરી સૂત્ર

લંબાઈ (Δ)

વ્યાખ્યા: લંબાઈ એ ગેજ વિભાગના કુલ વિરૂપતાની ટકાવારી છે પછી નમૂનાના મૂળ ગેજ લંબાઈથી તનાવ ફ્રેક્ચર થાય છે.

સૂત્ર: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%

જ્યાં એલ 0 એ નમૂનાની મૂળ ગેજ લંબાઈ છે;

નમૂના તૂટી ગયા પછી એલ 1 એ ગેજની લંબાઈ છે.

સેગમેન્ટલ ઘટાડો (ψ)

વ્યાખ્યા: સેગમેન્ટલ ઘટાડો એ નમૂનાના મૂળ ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારમાં તૂટી ગયા પછી નેકિંગ પોઇન્ટ પર ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારમાં મહત્તમ ઘટાડાની ટકાવારી છે.

સૂત્ર: ψ = (એફ 0 - એફ 1) / એફ 0 × 100%

જ્યાં એફ 0 એ નમૂનાનો મૂળ ક્રોસ-વિભાગીય ક્ષેત્ર છે;

નમૂના તૂટી ગયા પછી નેકિંગ પોઇન્ટ પર એફ 1 એ ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર છે.

3. કઠિનતા

ધાતુની કઠિનતા એ ધાતુની સામગ્રીની કઠિનતાને માપવા માટે એક યાંત્રિક મિલકત સૂચકાંક છે. તે ધાતુની સપાટી પરના સ્થાનિક વોલ્યુમમાં વિરૂપતાનો પ્રતિકાર કરવાની ક્ષમતા સૂચવે છે.

વર્ગીકરણ અને ધાતુની કઠિનતાનું પ્રતિનિધિત્વ

ધાતુની કઠિનતા વિવિધ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ અનુસાર વિવિધ વર્ગીકરણ અને રજૂઆત પદ્ધતિઓ ધરાવે છે. મુખ્યત્વે નીચેનાનો સમાવેશ કરો:

બ્રિનેલ સખ્તાઇ (એચબી):

એપ્લિકેશનનો અવકાશ: સામાન્ય રીતે જ્યારે સામગ્રી નરમ હોય ત્યારે વપરાય છે, જેમ કે બિન-ફેરસ ધાતુઓ, હીટ ટ્રીટમેન્ટ પહેલાં અથવા એનિલિંગ પછી સ્ટીલ.

પરીક્ષણ સિદ્ધાંત: પરીક્ષણ લોડના ચોક્કસ કદ સાથે, ચોક્કસ વ્યાસનો સખત સ્ટીલ બોલ અથવા કાર્બાઇડ બોલને મેટલની સપાટીમાં પરીક્ષણ કરવા માટે દબાવવામાં આવે છે, અને લોડ ચોક્કસ સમય પછી અનલોડ કરવામાં આવે છે, અને ઇન્ડેન્ટેશનનો વ્યાસ પરીક્ષણ કરવાની સપાટી પર માપવામાં આવે છે.

ગણતરી સૂત્ર: બ્રિનેલ કઠિનતા મૂલ્ય એ ઇન્ડેન્ટેશનના ગોળાકાર સપાટીના ક્ષેત્ર દ્વારા ભારને વિભાજીત કરીને પ્રાપ્ત કરાયેલ ભાગ છે.

રોકવેલ સખ્તાઇ (એચઆર):

એપ્લિકેશનનો અવકાશ: સામાન્ય રીતે higher ંચી કઠિનતાવાળી સામગ્રી માટે વપરાય છે, જેમ કે ગરમીની સારવાર પછી કઠિનતા.

પરીક્ષણ સિદ્ધાંત: બ્રિનેલ સખ્તાઇની જેમ, પરંતુ વિવિધ પ્રોબ્સ (હીરા) અને વિવિધ ગણતરી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ.

પ્રકારો: એપ્લિકેશનના આધારે, ત્યાં એચઆરસી (ઉચ્ચ સખ્તાઇ સામગ્રી માટે), એચઆરએ, એચઆરબી અને અન્ય પ્રકારો છે.

વિકર્સ સખ્તાઇ (એચવી):

એપ્લિકેશનનો અવકાશ: માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ માટે યોગ્ય.

પરીક્ષણ સિદ્ધાંત: 120 કિલોથી ઓછા ભાર અને 136 of ના શિરોબિંદુ એંગલ સાથે ડાયમંડ સ્ક્વેર શંકુ ઇન્ડેન્ટર સાથે સામગ્રીની સપાટીને દબાવો, અને વિકર્સ સખ્તાઇના મૂલ્યને મેળવવા માટે મટિરિયલ ઇન્ડેન્ટેશન પીટના સપાટીના ક્ષેત્રને લોડ મૂલ્ય દ્વારા વહેંચો.

લીબ સખ્તાઇ (એચએલ):

સુવિધાઓ: પોર્ટેબલ સખ્તાઇ પરીક્ષક, માપવા માટે સરળ.

પરીક્ષણ સિદ્ધાંત: સખ્તાઇની સપાટીને અસર કર્યા પછી ઇમ્પેક્ટ બોલ હેડ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ બાઉન્સનો ઉપયોગ કરો, અને નમૂનાની સપાટીથી 1 મીમી પર પંચની રીબાઉન્ડ ગતિના ગુણોત્તર દ્વારા કઠિનતાની ગણતરી કરો.