Metallimateriaalien mekaaniset perusominaisuudet

Metallimateriaalien ominaisuudet jaetaan yleensä kahteen luokkaan: prosessin suorituskyky ja käyttösuorituskyky. Ns. prosessin suorituskyky tarkoittaa metallimateriaalien suorituskykyä tietyissä kylmä- ja kuumakäsittelyolosuhteissa mekaanisten osien valmistusprosessin aikana. Metallimateriaalien prosessin suorituskyvyn laatu määrää sen sopeutuvuuden käsittelyyn ja muovaukseen valmistusprosessin aikana. Erilaisista prosessointiolosuhteista johtuen myös vaadittavat prosessiominaisuudet ovat erilaisia, kuten valukyky, hitsattavuus, muokattavuus, lämpökäsittelykyky, leikkausprosessoitavuus jne. Ns. suorituskyvyllä tarkoitetaan metallimateriaalien suorituskykyä käyttöolosuhteissa. mekaaniset osat, joihin kuuluvat mekaaniset ominaisuudet, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet jne. Metallimateriaalien suorituskyky määrää sen käyttöalueen ja käyttöiän.

Koneteollisuudessa yleismekaanisia osia käytetään normaalilämpötilassa, normaalipaineessa ja ei-voimakkaasti syövyttävissä väliaineissa, ja käytön aikana jokainen mekaaninen osa kantaa erilaisia ​​kuormia. Metallimateriaalien kykyä vastustaa vaurioita kuormituksessa kutsutaan mekaanisiksi ominaisuuksiksi (tai mekaanisiksi ominaisuuksiksi). Metallimateriaalien mekaaniset ominaisuudet ovat osien suunnittelun ja materiaalivalinnan pääasiallinen perusta. Riippuen kohdistuvan kuormituksen luonteesta (kuten jännitys, puristus, vääntö, isku, syklinen kuormitus jne.) metallimateriaaleille vaadittavat mekaaniset ominaisuudet ovat myös erilaisia. Yleisesti käytettyjä mekaanisia ominaisuuksia ovat: lujuus, plastisuus, kovuus, sitkeys, moninkertainen iskunkestävyys ja väsymisraja. Jokaista mekaanista ominaisuutta käsitellään erikseen alla.

1. Vahvuus

Lujuus viittaa metallimateriaalin kykyyn vastustaa vaurioita (liiallinen plastinen muodonmuutos tai murtuminen) staattisen kuormituksen alaisena. Koska kuorma vaikuttaa veto-, puristus-, taivutus-, leikkaus- jne. muodossa, lujuus jaetaan myös vetolujuuteen, puristuslujuuteen, taivutuslujuuteen, leikkauslujuuteen jne. Usein eri lujuuksien välillä on tietty suhde. Käytössä vetolujuutta käytetään yleensä peruslujuusindeksinä.

2. Plastisuus

Plastisuus viittaa metallimateriaalin kykyyn aiheuttaa plastista muodonmuutosta (pysyvää muodonmuutosta) ilman, että se tuhoutuu kuormituksen alaisena.

3. Kovuus

Kovuus on mitta siitä, kuinka kova tai pehmeä metallimateriaali on. Tällä hetkellä tuotannossa yleisimmin käytetty kovuuden mittausmenetelmä on painaumakovuusmenetelmä, jossa tietyn geometrisen muotoisen sisennyksen avulla painetaan testattavan metallimateriaalin pintaan tietyllä kuormituksella ja mitataan kovuusarvo. sisennysasteen perusteella.
Yleisesti käytettyjä menetelmiä ovat Brinell-kovuus (HB), Rockwell-kovuus (HRA, HRB, HRC) ja Vickers-kovuus (HV).

4. Väsymys

Aiemmin käsitellyt lujuus, plastisuus ja kovuus ovat kaikki metallin mekaanisen suorituskyvyn indikaattoreita staattisen kuormituksen alaisena. Itse asiassa monia koneen osia käytetään syklisessä kuormituksessa ja osissa esiintyy väsymistä tällaisissa olosuhteissa.

5. Iskusitkeys

Koneen osaan erittäin suurella nopeudella vaikuttavaa kuormaa kutsutaan iskukuormitukseksi, ja metallin kykyä vastustaa vaurioita iskukuormituksessa kutsutaan iskusitkeydeksi.