الخواص الميكانيكية الأساسية للمواد المعدنية

تنقسم خصائص المواد المعدنية بشكل عام إلى فئتين: أداء العملية وأداء الاستخدام. يشير ما يسمى بأداء العملية إلى أداء المواد المعدنية في ظل ظروف المعالجة الباردة والساخنة المحددة أثناء عملية تصنيع الأجزاء الميكانيكية. تحدد جودة أداء عملية المواد المعدنية قدرتها على التكيف مع المعالجة والتشكيل أثناء عملية التصنيع. نظرًا لاختلاف ظروف المعالجة، تختلف أيضًا خصائص العملية المطلوبة، مثل أداء الصب، وقابلية اللحام، وقابلية التشكيل، وأداء المعالجة الحرارية، وقابلية معالجة القطع، وما إلى ذلك. يشير ما يسمى بالأداء إلى أداء المواد المعدنية في ظل ظروف استخدام الأجزاء الميكانيكية، والتي تشمل الخواص الميكانيكية، والخواص الفيزيائية، والخواص الكيميائية، وما إلى ذلك. ويحدد أداء المواد المعدنية نطاق استخدامها وعمر الخدمة.

في صناعة تصنيع الآلات، يتم استخدام الأجزاء الميكانيكية العامة في درجة الحرارة العادية والضغط العادي والوسائط غير المسببة للتآكل بشدة، وأثناء الاستخدام، سيتحمل كل جزء ميكانيكي أحمالًا مختلفة. تسمى قدرة المواد المعدنية على مقاومة التلف تحت الحمل بالخواص الميكانيكية (أو الخواص الميكانيكية). الخواص الميكانيكية للمواد المعدنية هي الأساس الرئيسي لتصميم واختيار المواد للأجزاء. اعتمادًا على طبيعة الحمل المطبق (مثل التوتر، والضغط، والالتواء، والتأثير، والحمل الدوري، وما إلى ذلك)، ستكون الخواص الميكانيكية المطلوبة للمواد المعدنية مختلفة أيضًا. تشمل الخواص الميكانيكية شائعة الاستخدام: القوة واللدونة والصلابة والمتانة ومقاومة الصدمات المتعددة والحد من التعب. تتم مناقشة كل خاصية ميكانيكية بشكل منفصل أدناه.

1. القوة

تشير القوة إلى قدرة المادة المعدنية على مقاومة التلف (تشوه البلاستيك الزائد أو الكسر) تحت الحمل الساكن. نظرًا لأن الحمل يعمل على شكل شد، وضغط، وانحناء، وقص، وما إلى ذلك، فإن القوة تنقسم أيضًا إلى قوة الشد، وقوة الضغط، وقوة الانثناء، وقوة القص، وما إلى ذلك. غالبًا ما تكون هناك علاقة معينة بين نقاط القوة المختلفة. في الاستخدام، يتم استخدام قوة الشد بشكل عام كمؤشر القوة الأساسي.

2. اللدونة

تشير اللدونة إلى قدرة المادة المعدنية على إنتاج تشوه بلاستيكي (تشوه دائم) دون تدمير تحت الحمل.

3. الصلابة

الصلابة هي مقياس لمدى صلابة أو ليونة المادة المعدنية. في الوقت الحاضر، الطريقة الأكثر استخدامًا لقياس الصلابة في الإنتاج هي طريقة صلابة المسافة البادئة، والتي تستخدم مسافة بادئة ذات شكل هندسي معين للضغط على سطح المادة المعدنية التي يتم اختبارها تحت حمل معين، ويتم قياس قيمة الصلابة على أساس درجة المسافة البادئة.
تشمل الطرق شائعة الاستخدام صلابة برينل (HB)، وصلابة روكويل (HRA، HRB، HRC) وصلابة فيكرز (HV).

4. التعب

إن القوة واللدونة والصلابة التي تمت مناقشتها سابقًا كلها مؤشرات أداء ميكانيكية للمعدن تحت حمل ثابت. في الواقع، يتم تشغيل العديد من أجزاء الماكينة تحت التحميل الدوري، وسيحدث التعب في الأجزاء في ظل هذه الظروف.

5. صلابة التأثير

يُطلق على الحمل الذي يعمل على جزء الماكينة بسرعة عالية جدًا اسم حمل الصدمات، وتسمى قدرة المعدن على مقاومة الضرر تحت حمل الصدمات بمتانة الصدمات.