Metallimateriaalien mekaaniset perusominaisuudet

Metallimateriaalien ominaisuudet jaetaan yleensä kahteen luokkaan: prosessisuorituskyky ja käyttösuorituskyky. Niin sanottu prosessisuorituskyky viittaa metallimateriaalien suorituskykyyn tietyissä kylmä- ja kuumissa prosessointiolosuhteissa mekaanisten osien valmistusprosessin aikana. Metallimateriaalien prosessisuorituskyvyn laatu määrää sen sopeutumiskyvyn prosessointiin ja muovaukseen valmistusprosessin aikana. Eri prosessointiolosuhteiden vuoksi myös vaaditut prosessiominaisuudet, kuten valukyky, hitsattavuus, taottavuus, lämpökäsittelykyky, leikkauskestävyys jne., vaihtelevat. Niin sanottu suorituskyky viittaa metallimateriaalien suorituskykyyn mekaanisten osien käyttöolosuhteissa, mukaan lukien mekaaniset ominaisuudet, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet jne. Metallimateriaalien suorituskyky määrää niiden käyttöalueen ja käyttöiän.

Koneenrakennusteollisuudessa yleisiä mekaanisia osia käytetään normaalissa lämpötilassa, normaalipaineessa ja ei-voimakkaasti syövyttävissä väliaineissa, ja käytön aikana jokainen mekaaninen osa kantaa erilaisia ​​kuormia. Metallimateriaalien kykyä kestää vaurioita kuormituksen alaisena kutsutaan mekaanisiksi ominaisuuksiksi (tai mekaanisiksi ominaisuuksiksi). Metallimateriaalien mekaaniset ominaisuudet ovat tärkein perusta osien suunnittelulle ja materiaalivalinnalle. Myös metallimateriaaleilta vaadittavat mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat käytetyn kuormituksen luonteesta (kuten veto, puristus, vääntö, isku, syklinen kuormitus jne.) riippuen. Yleisesti käytettyjä mekaanisia ominaisuuksia ovat: lujuus, plastisuus, kovuus, sitkeys, moninkertainen iskunkestävyys ja väsymisraja. Kutakin mekaanista ominaisuutta käsitellään erikseen jäljempänä.

1. Voima

Lujuudella tarkoitetaan metallimateriaalin kykyä vastustaa vaurioita (liiallista plastista muodonmuutosta tai murtumista) staattisessa kuormituksessa. Koska kuormitus vaikuttaa vetona, puristuksena, taivutuksena, leikkauksena jne., lujuus jaetaan myös vetolujuuteen, puristuslujuuteen, taivutuslujuuteen, leikkauslujuuteen jne. Eri lujuuksien välillä on usein tietty suhde. Käytössä vetolujuutta käytetään yleensä perustavanlaatuisena lujuusindeksinä.

2. Plastisuus

Plastisuus viittaa metallimateriaalin kykyyn tuottaa pysyvää muodonmuutosta (plastista muodonmuutosta) ilman kuormituksen alaisena tapahtuvaa vaurioitumista.

3. Kovuus

Kovuus mittaa metallimateriaalin kovuutta tai pehmeyttä. Tällä hetkellä yleisimmin käytetty menetelmä kovuuden mittaamiseen tuotannossa on sisennyskovuusmenetelmä, jossa tietyn geometrisen muodon omaavaa sisennystyökalua painetaan testattavan metallimateriaalin pintaan tietyllä kuormituksella, ja kovuusarvo mitataan sisennysasteen perusteella.
Yleisesti käytettyjä menetelmiä ovat Brinell-kovuus (HB), Rockwell-kovuus (HRA, HRB, HRC) ja Vickers-kovuus (HV).

4. Väsymys

Edellä käsitellyt lujuus, plastisuus ja kovuus ovat kaikki metallin mekaanisia suorituskykyindikaattoreita staattisessa kuormituksessa. Itse asiassa monia koneenosia käytetään syklisen kuormituksen alaisena, ja osissa esiintyy tällaisissa olosuhteissa väsymistä.

5. Iskunkestävyys

Koneenosaan erittäin suurella nopeudella vaikuttavaa kuormitusta kutsutaan iskukuormitukseksi, ja metallin kykyä vastustaa iskukuormituksen alaista vauriota kutsutaan iskusitkeydeksi.