สมบัติเชิงกลพื้นฐานของวัสดุโลหะ

คุณสมบัติของวัสดุโลหะโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประสิทธิภาพของกระบวนการและประสิทธิภาพการใช้งาน ประสิทธิภาพของกระบวนการที่เรียกว่าหมายถึงประสิทธิภาพของวัสดุโลหะภายใต้เงื่อนไขการประมวลผลเย็นและร้อนที่กำหนดในระหว่างกระบวนการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร คุณภาพของประสิทธิภาพของกระบวนการของวัสดุโลหะกำหนดความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการประมวลผลและการขึ้นรูปในระหว่างกระบวนการผลิต เนื่องจากเงื่อนไขการประมวลผลที่แตกต่างกัน คุณสมบัติของกระบวนการที่ต้องการจึงแตกต่างกัน เช่น ประสิทธิภาพการหล่อ ความสามารถในการเชื่อม ความสามารถในการตีขึ้นรูป ประสิทธิภาพการอบชุบด้วยความร้อน ความสามารถในการแปรรูปการตัด ฯลฯ ที่เรียกว่าประสิทธิภาพหมายถึงประสิทธิภาพของวัสดุโลหะภายใต้เงื่อนไขการใช้งานของชิ้นส่วนเครื่องจักร ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติเชิงกล คุณสมบัติทางกายภาพ คุณสมบัติทางเคมี ฯลฯ ประสิทธิภาพของวัสดุโลหะกำหนดช่วงการใช้งานและอายุการใช้งาน

ในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร ชิ้นส่วนเครื่องกลทั่วไปจะถูกใช้ในอุณหภูมิปกติ แรงดันปกติ และสื่อที่ไม่กัดกร่อนรุนแรง และระหว่างการใช้งาน ชิ้นส่วนเครื่องกลแต่ละชิ้นจะรับน้ำหนักที่แตกต่างกัน ความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานความเสียหายภายใต้น้ำหนักเรียกว่าคุณสมบัติเชิงกล (หรือคุณสมบัติเชิงกล) คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุโลหะเป็นพื้นฐานหลักในการออกแบบและการเลือกวัสดุของชิ้นส่วน ขึ้นอยู่กับลักษณะของน้ำหนักที่ใช้ (เช่น แรงดึง แรงอัด แรงบิด แรงกระแทก แรงแบบวงจร ฯลฯ) คุณสมบัติเชิงกลที่จำเป็นสำหรับวัสดุโลหะก็จะแตกต่างกันด้วย คุณสมบัติเชิงกลที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็งแรง ความเป็นพลาสติก ความแข็ง ความเหนียว ความต้านทานแรงกระแทกหลายครั้ง และขีดจำกัดความล้า คุณสมบัติเชิงกลแต่ละอย่างจะอธิบายแยกกันด้านล่าง

1. ความแข็งแกร่ง

ความแข็งแรงหมายถึงความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานความเสียหาย (การเสียรูปหรือแตกหักมากเกินไป) ภายใต้ภาระคงที่ เนื่องจากภาระนั้นกระทำในรูปแบบของแรงดึง แรงอัด การดัด การเฉือน เป็นต้น ความแข็งแรงจึงแบ่งออกเป็นความแข็งแรงในการดึง ความแข็งแรงในการอัด ความแข็งแรงในการดัด ความแข็งแรงในการเฉือน เป็นต้น มักจะมีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างความแข็งแรงต่างๆ ในการใช้งาน ความแข็งแรงในการดึงมักใช้เป็นดัชนีความแข็งแรงพื้นฐานที่สุด

2. ความยืดหยุ่น

ความเป็นพลาสติกหมายถึงความสามารถของวัสดุโลหะในการสร้างการเสียรูปถาวร (การเสียรูปถาวร) โดยไม่ถูกทำลายภายใต้ภาระ

3.ความแข็ง

ความแข็งเป็นการวัดความแข็งหรือความอ่อนของวัสดุโลหะ ในปัจจุบัน วิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการวัดความแข็งในการผลิตคือวิธีการวัดความแข็งแบบรอยบุ๋ม ซึ่งใช้หัววัดที่มีรูปทรงเรขาคณิตบางอย่างกดลงบนพื้นผิวของวัสดุโลหะที่กำลังทดสอบภายใต้แรงกดบางอย่าง และค่าความแข็งจะวัดตามระดับของรอยบุ๋ม
วิธีการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็งบริเนล (HB) ความแข็งร็อกเวลล์ (HRA, HRB, HRC) และความแข็งวิกเกอร์ส (HV)

4. ความเหนื่อยล้า

ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความแข็งที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ล้วนเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพเชิงกลของโลหะภายใต้ภาระแบบสถิตย์ ในความเป็นจริง ชิ้นส่วนเครื่องจักรจำนวนมากทำงานภายใต้ภาระแบบวนซ้ำ และความล้าจะเกิดขึ้นในชิ้นส่วนภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว

5. ความเหนียวต่อแรงกระแทก

โหลดที่กระทำกับชิ้นส่วนเครื่องจักรด้วยความเร็วสูงมากเรียกว่า โหลดแรงกระแทก และความสามารถของโลหะในการต้านทานความเสียหายภายใต้โหลดแรงกระแทกเรียกว่า ความเหนียวต่อแรงกระแทก