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재료의 기계적 특성은 일부 재료의 집중 속성입니다. 즉, 재료의 양과 무관한 물리적 특성입니다. 이러한 정량적 특성은 다양한 재료의 장점을 비교하는 척도로 활용되어 재료 선택에 도움이 됩니다.
온도와 같은 특성은 하나 이상의 독립 변수의 함수이거나 상수일 수 있습니다. 이방성은 측정되는 재료의 방향에 따라 재료의 품질이 어느 정도 변동하는 경향에 대한 용어입니다. 특정 작동 범위 내에서 사용될 때 다양한 물리적 프로세스와 관련된 재료 품질은 종종 선형(또는 대략적으로)으로 동작합니다. 속성을 설명하는 데 사용되는 미분 구성 방정식은 선형 함수로 모델링하여 크게 간소화할 수 있습니다.
시스템 품질 예측은 중요한 재료 속성을 정의하는 방정식을 자주 사용합니다. 확립된 테스트 절차를 활용하여 속성을 측정합니다. 이러한 기술 중 다수는 해당 사용자 커뮤니티에서 작성하여 온라인으로 게시했습니다. ASTM International 참조.
이 기사에서는 다양한 유형의 재료 기계적 특성을 살펴보겠습니다.
제품 설계자는 몇 가지 일반적인 기계적 및 물리적 특성에 대한 설명의 정보를 사용하여 특정 응용 분야에 적합한 재료를 선택할 수 있습니다. 다음은 재료의 기계적 특성 유형입니다.
재료를 통과하는 열의 양은 열전도율에 의해 결정될 수 있습니다. 길이, 단면적, 시간의 단위당 1도로 표시됩니다. 열전도율이 높은 재료는 방열판으로 사용할 수 있고 열전도율이 낮은 재료는 절연체로 사용할 수 있습니다.
열전도율이 높은 금속은 열교환기 또는 냉동과 같은 시스템에 사용하기에 적합합니다. 열전도율이 낮은 재료를 고온 응용 분야에 사용할 수 있지만 고온 부품에는 열전도율이 높은 재료가 필요한 경우가 많으므로 환경을 이해하는 것이 중요합니다.
열 전도율과 유사하게 전기 전도율은 알려진 단면적과 길이를 가진 물질을 통과하는 전기의 양을 측정합니다.
공기, 습기 또는 기타 요소에 의한 자연적인 화학적 또는 전기화학적 공격에 저항하는 재료의 능력을 내식성이라고 합니다. 입계, 이형, 갈바닉 반응 및 구멍을 포함하여 다양한 유형의 부식이 있습니다(이 중 많은 부분은 다른 뉴스레터 에디션에서 논의될 예정임).
주어진 테스트 또는 서비스 과정에서 발생하는 침투의 선형 외삽법을 기반으로 부식 저항은 1년 동안 부식이 침투할 수 있는 최대 깊이(밀 단위)로 정의될 수 있습니다. 특정 재료는 도금이나 코팅의 추가로 이점을 얻는 반면, 다른 재료는 자연적으로 내부식성이 있습니다. 부식에 저항하는 계열의 많은 금속은 기능하는 환경에 존재하는 특정 환경 요인에 여전히 취약합니다.
단위 부피당 합금의 질량은 밀도라고 하며, 이는 입방 인치당 파운드, 입방 센티미터당 그램 등으로 자주 표시됩니다. 특정 크기의 구성 요소의 무게는 합금의 밀도에 따라 다릅니다.
항공 우주 또는 자동차 산업과 같이 무게가 중요한 산업에서 이 구성 요소는 매우 중요합니다. 더 가벼운 구성 요소를 원하는 엔지니어는 밀도가 낮은 합금을 찾을 수 있지만 강도 대 중량 비율도 고려해야 합니다. 강철과 같이 밀도가 높은 물질이 밀도가 낮은 물질보다 더 큰 강도를 제공하는 경우 해당 물질이 선택될 수 있습니다. 더 적은 재료를 사용하여 더 높은 밀도를 보충하기 위해 더 얇은 부분을 사용할 수 있습니다.
재료의 연성은 부러지지 않고 소성적으로 늘어나거나 구부러지고 하중이 제거되면 새로운 모양을 유지하는 능력입니다. 특정 금속을 와이어로 늘릴 수 있다고 상상해 보세요.
인장 시험에서 연성은 연신율의 백분율 또는 파손 전 샘플의 단면적 감소로 자주 계산됩니다. 종종 탄성 계수로 알려진 영 계수는 수많은 설계 계산에 사용되는 중요한 응력/변형률 비율이며 인장 시험을 통해 얻을 수 있습니다. 연성 재료는 응력 하에서 균열 또는 파손에 저항하는 경향으로 인해 압연 또는 드로잉과 같은 다른 금속 가공 공정에 적합합니다. 금속은 냉간 가공과 같은 몇 가지 추가 처리로 덜 연성이 되는 경향이 있습니다.
깨지지 않고 성형되는 금속의 능력을 물리적 성질인 가단성이라고 합니다. 재료는 압축 응력이라고도 하는 압력을 사용하여 더 얇은 시트로 압연되거나 압착됩니다. 높은 가단성 재료는 균열 없이 더 큰 압력을 견딜 수 있습니다.
변형력이 제거되면 재료가 이전 크기와 모양을 회복하는 능력을 탄성 속성이라고 합니다. 탄성 물질은 가소성을 나타내는 물질(모양 변화가 되돌릴 수 없는 경우)과 대조적으로 응력이 해제되면 원래 모양으로 되돌아갑니다.
응력(가해진 힘)과 변형률 간의 관계를 대조하는 영률은 금속의 강성(결과적인 변형)을 평가하는 데 자주 사용됩니다. 계수가 높을수록 더 높은 응력이 비례적으로 변형을 덜 유발하기 때문에 재료가 더 단단해집니다. 고무는 낮은 강성/낮은 모듈러스를 나타내는 재료인 반면 유리는 강성/높은 모듈러스 재료의 예입니다. 하중이 가해질 때 강성이 필요한 애플리케이션의 경우 이는 중요한 설계 문제입니다.
충격을 견디는 재료의 능력은 충격 저항에 의해 결정됩니다. 일반적으로 빠르게 발생하는 충돌의 충격 효과는 점진적으로 가해지는 작은 힘의 충격보다 큽니다.
따라서 응용 프로그램에 높은 충격 위험이 있는 경우 내충격성을 고려해야 합니다. 일부 금속은 정적 응력 하에서 만족스럽게 기능할 수 있지만 동적 하중 또는 충돌로 인해 파손됩니다. 실험실에서는 가공된 V-노치의 다른 면에 있는 가중 진자로 샘플을 타격하는 것과 관련된 샤르피 테스트가 충격을 측정하는 데 자주 사용됩니다.
영구적으로 움푹 들어간 부분을 견딜 수 있는 재료의 능력을 경도(즉, 소성 변형)라고 합니다. 일반적으로 마모 또는 변형을 견디는 재료의 능력은 경도에 따라 증가합니다. 따라서 "경도"라는 용어는 재료의 국부적 표면 강성 또는 절단, 긁힘 또는 마모에 대한 저항성을 나타낼 수도 있습니다.
Brinell, Rockwell 및 Vicker의 경도 측정 방법은 강구, 다이아몬드 또는 기타 압자 같은 더 단단한 재료에 의해 만들어진 함몰의 면적과 깊이를 측정합니다.
탄성의 반대말인 가소성은 성형력을 받을 때 변형된 모양을 유지하려는 재료의 성향을 나타냅니다. 재료를 영구적으로 새로운 모양으로 조작할 수 있게 하는 속성입니다. 항복점에서 재료의 거동은 탄성에서 플라스틱으로 바뀝니다.
최대값이 재료의 인장 강도보다 낮은 반복적이거나 변동하는 하중(예:하중 또는 하중 제거)에서 피로로 인해 파손될 수 있습니다. 응력과 고장 주기 사이에는 상관 관계가 있으며, 응력이 높을수록 고장 시간이 빨라지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 따라서 "피로 한계"라는 용어는 지정된 주기 동안 금속(변수)이 견딜 수 있는 최대 응력을 나타냅니다.
반면에 피로 수명 측정은 하중을 고정하고 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 하중 주기 수를 계산합니다. 반복적인 하중 조건이 적용되는 구성 요소를 설계할 때 피로 강도는 고려해야 할 중요한 요소입니다.
응력의 방향과 진폭이 모두 중요한 볼트 또는 빔과 같은 응용 분야에서는 전단 강도가 중요한 요소입니다. 방향성 힘으로 인해 금속 내부 구조의 세분화된 수준이 자체적으로 미끄러지면 전단이 발생합니다.
인장 강도 또는 극한 강도는 금속 특성에 대한 가장 널리 사용되는 측정 방법 중 하나입니다. 금속 세그먼트가 파손되기 전에 견딜 수 있는 하중의 양을 인장 강도라고 합니다. 탄성 변형 영역을 통해 금속은 원래 모양으로 돌아가기 전에 실험실 테스트 중에 늘어납니다.
하중이 제거된 후에도 영구변형 또는 소성변형(Yield로 측정) 지점에 도달하면 늘린 모양이 유지됩니다. 하중은 궁극적으로 금속이 인장점에서 파손되도록 합니다. 이 측정은 취성 재료와 연성 재료를 구별하는 데 도움이 됩니다. 메가 파스칼(MPa) 또는 평방 인치당 파운드는 인장 또는 극한 인장 강도를 나타내는 데 사용되는 단위입니다.
항복 강도는 하중을 받는 재료가 더 이상 원래 위치나 모양으로 돌아가지 않는 지점을 나타냅니다. 인장강도와 개념 및 측정이 유사합니다. 소성 변형은 탄성 변형을 따릅니다.
응력 하에서 치수 무결성의 한계를 이해하기 위해 설계 계산에는 항복점이 포함됩니다. 인장 강도와 유사하게 항복 강도는 제곱인치당 파운드 또는 제곱밀리미터당 뉴턴(MPa)으로 표시됩니다.
Charpy 충격 테스트에 의해 결정되고 충격 저항에 필적하는 인성은 특정 온도에서 파손되지 않고 충격을 견디는 재료의 능력을 측정합니다. 이 시간 동안 내충격성이 약한 경우가 많기 때문에 재료는 저온에서 더 잘 부서질 수 있습니다.
응용 분야(예:해양 석유 플랫폼, 송유관 등)에 저온 가능성이 존재하거나 순간 하중이 중요한 요소인 경우 샤르피 값은 철 합금에 자주 의무화됩니다(예:군용 또는 항공기 응용 분야의 탄도 봉쇄). .
두 재료가 서로 마찰하는 충격을 견디는 재료의 능력을 내마모성이라고 합니다. 여기에는 접착, 마모, 긁힘, 긁힘, 흠집 및 기타 형태의 찢어짐이 포함됩니다.
재료의 경도가 다양할 때 더 부드러운 금속이 먼저 결과를 나타낼 수 있으며 이를 해결하기 위한 설계 결정이 내려질 수 있습니다. 이물질이 있기 때문에 롤링해도 마모될 수 있습니다. 특정 하중에서 특정 수의 마모 주기 동안 손실된 질량의 양은 내마모성을 정량화하는 데 사용할 수 있습니다.
다음은 재료의 기타 기계적 특성입니다.
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모든 생산 설계에서 재료의 기계적 특성을 고려하는 것은 매우 중요합니다. 위에 나열한 것에서 알 수 있듯이 재료에서 얻을 수 있는 방대한 속성이 있습니다. 그러나 가장 일반적인 속성은 물리적, 화학적 및 기계적 속성으로 분류됩니다.
이것이 재료의 일반적인 유형의 기계적 특성이 논의되는 이 기사의 전부입니다. 독서를 통해 많은 것을 얻으셨기를 바랍니다. 그렇다면 다른 사람들과도 공유해 주시기 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다. 다음에 뵙겠습니다!
제조공정
원자재라는 용어는 때때로 자연에서 발견되는 재료만을 설명하는 데 사용되지만 실제로 산업용 원자재는 제품이나 서비스를 생산하기 위해 모든 산업에서 사용하는 모든 종류의 기본 재료입니다. 이것은 매우 광범위한 범주이며 전 세계 산업에서 사용되는 다양한 원자재 각각에 대해 전체 책을 작성할 수 있지만 유형별로 대략적으로 그룹화하고 가장 많이 사용되는 몇 가지 구체적인 예를 제시하는 것이 가능합니다. 흔한. 가장 기본적인 구분은 산업별 연료 및 물과 같은 소모품과 광석, 목재 및 작물과 같은 다른 제품으로 전환되는 자재입니다. 소모품
금속 절단에는 다양한 공작물 재료가 있으며 재료마다 절단 형성 및 제거 특성이 다릅니다. 서로 다른 재료의 특성을 어떻게 파악합니까? ISO 표준 금속 재료는 6가지 유형의 그룹으로 구분되며 각 그룹은 작업성 측면에서 고유한 특성을 가지고 있습니다. 이 기사에서는 이들을 개별적으로 요약할 것입니다. 금속 재료는 6가지 주요 범주로 나뉩니다. P-스틸 M-스테인리스 스틸 K-주철 N- 비철금속 S-내열합금 H 경화강 1-P 강철 강철이란 무엇입니까? -Steel은 금속 절단 분야에서 가장 큰 소재 그룹입니다.