สมบัติทางกลพื้นฐานของวัสดุโลหะ

โดยทั่วไปคุณสมบัติของวัสดุโลหะจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประสิทธิภาพของกระบวนการและประสิทธิภาพการใช้งาน ประสิทธิภาพของกระบวนการที่เรียกว่าหมายถึงประสิทธิภาพของวัสดุโลหะภายใต้สภาวะการประมวลผลเย็นและร้อนที่ระบุในระหว่างกระบวนการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกล คุณภาพของประสิทธิภาพกระบวนการของวัสดุโลหะจะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการปรับตัวต่อการแปรรูปและการขึ้นรูปในระหว่างกระบวนการผลิต เนื่องจากเงื่อนไขการประมวลผลที่แตกต่างกัน คุณสมบัติของกระบวนการที่ต้องการก็แตกต่างกัน เช่น ประสิทธิภาพการหล่อ ความสามารถในการเชื่อม การปลอมแปลง ประสิทธิภาพการรักษาความร้อน ความสามารถในการแปรรูปการตัด ฯลฯ ประสิทธิภาพที่เรียกว่าหมายถึงประสิทธิภาพของวัสดุโลหะภายใต้เงื่อนไขการใช้งาน ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางกายภาพ คุณสมบัติทางเคมี ฯลฯ ประสิทธิภาพของวัสดุโลหะจะกำหนดช่วงการใช้งานและอายุการใช้งาน

ในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลทั่วไปจะใช้ในอุณหภูมิปกติ ความดันปกติ และตัวกลางที่ไม่กัดกร่อนรุนแรง และในระหว่างการใช้งาน ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลแต่ละชิ้นจะรับภาระที่แตกต่างกัน ความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานความเสียหายภายใต้ภาระเรียกว่าคุณสมบัติทางกล (หรือคุณสมบัติทางกล) สมบัติทางกลของวัสดุโลหะเป็นพื้นฐานหลักสำหรับการออกแบบและการเลือกใช้วัสดุของชิ้นส่วน ขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลดที่ใช้ (เช่น ความตึง แรงอัด แรงบิด การกระแทก โหลดแบบไซคลิก ฯลฯ) คุณสมบัติทางกลที่จำเป็นสำหรับวัสดุโลหะก็จะแตกต่างกันเช่นกัน คุณสมบัติทางกลที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็งแรง ความเป็นพลาสติก ความแข็ง ความเหนียว ทนต่อแรงกระแทกได้หลายแบบ และขีดจำกัดความล้า คุณสมบัติทางกลแต่ละอย่างมีการอธิบายแยกกันด้านล่าง

1. ความแข็งแกร่ง

ความแข็งแรงหมายถึงความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานความเสียหาย (การเปลี่ยนรูปหรือการแตกหักของพลาสติกมากเกินไป) ภายใต้ภาระคงที่ เนื่องจากโหลดทำหน้าที่ในรูปแบบของแรงดึง แรงอัด การดัด แรงเฉือน ฯลฯ ความแข็งแรงยังถูกแบ่งออกเป็นความต้านทานแรงดึง กำลังรับแรงอัด แรงดัดงอ แรงเฉือน ฯลฯ มักจะมีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างจุดแข็งต่างๆ ในการใช้งาน โดยทั่วไปจะใช้ความต้านทานแรงดึงเป็นดัชนีความแข็งแรงพื้นฐานที่สุด

2. ความเป็นพลาสติก

ความเป็นพลาสติกหมายถึงความสามารถของวัสดุโลหะในการผลิตการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก (การเปลี่ยนรูปถาวร) โดยไม่ถูกทำลายภายใต้ภาระ

3.ความแข็ง

ความแข็งเป็นตัววัดว่าวัสดุโลหะแข็งหรืออ่อนเพียงใด ปัจจุบันวิธีการวัดความแข็งที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตคือวิธีความแข็งของการเยื้องซึ่งใช้หัวกดของรูปทรงเรขาคณิตบางอย่างเพื่อกดลงบนพื้นผิวของวัสดุโลหะที่กำลังทดสอบภายใต้ภาระบางอย่างและวัดค่าความแข็ง ขึ้นอยู่กับระดับของการเยื้อง
วิธีการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็งบริเนล (HB), ความแข็งร็อกเวลล์ (HRA, HRB, HRC) และความแข็งวิคเกอร์ (HV)

4. ความเมื่อยล้า

ความแข็งแรง ความเป็นพลาสติก และความแข็งที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ล้วนเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพทางกลของโลหะภายใต้ภาระคงที่ ในความเป็นจริง ชิ้นส่วนเครื่องจักรจำนวนมากทำงานภายใต้การโหลดแบบวน และความล้าจะเกิดขึ้นในชิ้นส่วนภายใต้สภาวะดังกล่าว

5. แรงกระแทก

โหลดที่กระทำต่อชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ความเร็วสูงมากเรียกว่าโหลดกระแทก และความสามารถของโลหะในการต้านทานความเสียหายภายใต้โหลดกระแทกเรียกว่าความทนทานต่อแรงกระแทก