مهندسی مواد : خصوصیات مکانیکی
اگر شما مجموعه‌ای دارید که در آن تصمیم به تولید محصول یا قطعات گرفتید باید اطلاعات کاملی از مواد و خواص آن‌ها داشته باشید تا بسته به صنعتی که در آن فعالیت می‌کنید بتوانید مواد اولیه موردنظر خود را انتخاب کنید. در کاربردهای مختلف مهندسی ، انتخاب مواد بسیار به خواص آن‌ها بستگی دارد. در صورت عدم آشنایی با مواد و رفتار آن‌ها ممکن است شکست‌های غیرقابل جبرانی را برای خود و مجموعه‌ای که در آن فعال هستید، رقم بزنید.
انواع مواد:
- فلزات که خود به دودسته آهنی و غیر آهنی تقسیم می‌شوند.
فلزات آهنی همانند فولاد و فلزات غیر آهنی مانند مس، آلومینیوم
- پلیمرها که خود به سه دسته ترموپلاست،ترموست و الاستومر تقسیم می‌شوند.
ترموپلاستیک مثل فیلامنت، ترموست همانند رزین و الاستومر مانند لاستیک
- سرامیک‌ها و شیشه‌ها مثل شیشه‌ها و خاک رس
- کامپوزیت‌ها مانند کاه‌گل و فایبر گلس ها
مهندسی مواد
مشخصات مکانیکی مهندسی مواد :
طراحی محصول و یا قطعات بدون اطلاع از خواص و ویژگی‌های آن‌ها ، کار بسیار دشواری خواهد بود. البته که در کنار ویژگی‌های مواد باید به مسائل اقتصادی در این زمینه نیز توجه کرد که نیازمند تجربه و اطلاعات علمی و مستند می‌باشد. در تینوآ متخصصین و مهندسین با بهره‌گیری از علم و تجربه تلاش می‌کنند تا بهترین انتخاب را برای شما داشته باشند.
خصوصیات مکانیکی مواد رفتار مواد تحت انواع نیروها است. بگذارید برخی خصوصیات مکانیکی مهم مهندسی مواد را بررسی کنیم.
- مقاومت
- قابلیت ارتجاعی
- شکل‌پذیری
- سفتی، سختی
- جهندگی
- چقرمگی
- قابلیت انعطاف‌پذیری
- تورق
- شکنندگی
- سختی
- رفتار خستگی
- رفتار خزشی
مقاومت
مقاومت به‌عنوان توانایی ماده در مقاومت در برابر نیروهای خارجی بدون پارگی یا بازده تعریف می‌شود.
بسته به انواع مختلف استرس ناشی از نیروهای خارجی ، استحكام كششی ، استحكام فشار و مقاومت برشی و … مطرح می‌شود.
هنگامی‌که یک نیروی خارجی بر روی مواد اعمال می‌شود ، تنش‌های مختلفی در ماده‌ایجاد می‌گردد.
وقتی نیروی خارجی جسم را به سمت بیرون بکشاند ، قدرتی به جسم ارائه‌شده تا به مقاومت در برابر آن نیرو بپردازد، به این قدرت مقاومت کششی می‌گویند.
هنگامی‌که نیروی خارجی جسم را به سمت داخلی فشرده می‌کند ، قدرتی به جسم ارائه می‌شود تا در برابر آن نیرو مقاومت کند ، این استحکام را مقاومت فشاری می‌نامند.
مقاومت برشی ، قدرتی است که جسم در برابر نیروی برش دهنده از خود نشان می‌دهد.
مهندسی مواد
قابلیت ارتجاعی
این توانایی ماده برای جذب انرژی است. هنگامی‌که نیروهای خارجی باعث ایجاد تغییر شکل جسم می‌شوند ، الاستیسیته به‌عنوان توانایی ماده برای بازیابی شکل و اندازه اصلی خود از تغییر شکل حاصل، تعریف می‌شود.
در کاربردهای مهندسی مواد، بیشتر از فولاد به دلیل خاصیت ارتجاعی بالا و همچنین استحکام استفاده می‌شود.
شکل‌پذیری
شکل‌پذیری به‌عنوان توانایی ماده برای حفظ تغییر شکل دائمی در هنگام اعمال نیروی خارجی تعریف می‌شود. تغییر شکل حتی پس از خارج شدن نیروهای خارجی به‌طور دائم حاصل می‌شود و وجود دارد.
سفتی/سختی
استحکام یا همان قابلیت سفتی/سختی را به‌عنوان توانایی ماده در مقاومت در برابر تغییر شکل در هنگام اعمال نیروی خارجی تعریف می‌شود. مقدار سفتی را مدول الاستیسیته می‌گویند که واحد آن N / mm2 است.
به‌عنوان‌مثال: مواد شکننده ، دارای استحکام خوب اما انعطاف‌پذیری محدود هستند. در مقابل ، موادی که دارای خاصیت انعطاف‌پذیری خوبی هستند اما مقاومت کمی دارند نیز به‌اندازه کافی سخت نیستند. بنابراین ، برای محکم بودن ، یک ماده باید قادر به تحمل نیرو و فشار زیاد باشد
جهندگی
انعطاف‌پذیری یا جهندگی به‌عنوان توانایی ماده در جذب انرژی در برابر اعمال ضربه و تکان بارها تعریف می‌شود و هنگام خارج شدن پارها این انرژی را آزاد می‌گردد. اندازه‌گیری جهندگی را مدول جهندگی می‌نامند. این خاصیت برای انواع مختلف حالت‌های کششی و فنری مطلوب است.
چقرمگی
چقرمگی به‌عنوان توانایی مقاومت ماده در برابر شکستگی، هنگام اعمال نیروی خارجی تعریف می‌شود. پارها الکترونیکی عمدتاً بارهای ضربه‌ای هستند. ماده‌ای که مقاومت بیشتری دارد که در برابر بارهای ضربه‌ای بدون شکست مقاومت کند. اندازه‌گیری چقرمگی ، مدول سختی نامیده می‌شود.
قابلیت انعطاف‌پذیری
انعطاف‌پذیری یعنی جسم در صورت اعمال نیروی ضربه یا فشار ، قابلیت مقاومت در برابر ترک خوردن را با تغییر شکل بیشتر داشته باشد. تغییر شکل تا حد زیادی اتفاق می‌افتد اما شکست رخ نمی‌دهد. این مواد در برابر ضربه چکش مقاومت می‌کنند. مدول انعطاف‌پذیری به‌عنوان حداکثر انرژی قابل‌جذب در واحد حجم بدون تغییر شکل دائمی تعریف‌شده و واحد آن joule / m3 است.
تورق
تورق به‌عنوان توانایی ماده در مقاومت در برابر ترک با تغییر شکل بیشتر در هنگام اعمال نیروی کششی تعریف می‌شود. همچنین به‌عنوان خاصیت ماده‌ای که می‌تواند به حالت مفتولی تبدیل و کشیده شود نیز بیان می‌شود.
در مواردی که نیاز به ماده باقابلیت تورق نیاز است، بیشتر از مواد چدنی استفاده می‌شود.
شکنندگی
شکنندگی به‌عنوان توانایی ماده در تغییر شکل بیشتر قبل از شکستگی هنگام اعمال نیروی خارجی تعریف می‌شود. تغییر شکل و انعطاف‌پذیری در مواد شکننده ناچیز است و این ماده مخالف شکل‌پذیری است. لازم به ذکر است که مواد شکننده نمی‌توانند در برابر نیروی کششی مقاومت کنند و به‌طور ناگهانی دچار شکستگی می‌شوند.
سختی
سختی به‌عنوان توانایی ماده در مقاومت در برابر سایش ، خراش ، نفوذ و یا هرگونه تغییر شکل دائمی تعریف می‌شود .از مواد سخت برای برش سایر مواد استفاده می‌شود. آن‌ها می‌توانند در آزمایش‌ها و پروژه‌هایی استفاده شوند که در آن‌یک ماده توسط مواد دیگر مالش می‌دهیم.
رفتار خستگی
خستگی ، تضعیف مواد ناشی از بارگیری و ضربه‌های مکرر مواد است. هنگامی‌که یک ماده در معرض بارگذاری چرخه‌ای قرار دارد و بارگذاری بیشتر از مقدار آستانه استحکام ماده است، ترک‌های میکروسکوپی در مرزها شکل می‌گیرند. سرانجام ترک به‌اندازه بحرانی می‌رسد. این ترک به‌طور ناگهانی پخش می‌شود و ساختار شکسته می‌شود. شکل ظاهری و فیزیکی ساختار بسیار روی خستگی تأثیر می‌گذارد. کنج‌های مربع شکل و گوشه‌های تیز منجر به افزایش فشارهای خستگی می‌شوند.
رفتار خزشی
رفتار خزشی خاصیت است که از روند حرکت کند مواد برداشت می‌شود که به‌طور دائم تحت تأثیر فشار مکانیکی بیرونی تغییر شکل می‌یابد. این امر به دلیل قرار گرفتن طولانی‌مدت مواد در معرض فشار زیاد مکانیکی خارجی با محدودیت بازده است. خزش در ماده‌ای شدید است که مدت طولانی در معرض گرما قرار دارد.
