ጠንካራነት ምንድን ነው? የጠንካራ ጥንካሬን መወሰን

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

የቱ ከባድ ነው ግራናይት ወይስ እብነበረድ፣ ኒኬል ወይስ አልሙኒየም? እና ለማንኛውም ጥንካሬ ምንድን ነው? በእኛ ጽሑፉ ለእነዚህ ጥያቄዎች መልስ ለመስጠት እንሞክራለን. በርካታ የውጭ ሳይንቲስቶች የማዕድን እና ንጥረ ነገሮችን ጥንካሬ የመወሰን ችግርን ፈጥረዋል። ከእነዚህም መካከል አልበርት ሾር፣ ፍሪድሪች ሙስ፣ ጆሃን ኦገስት ብሬንል፣ ዊሊያም ቪከርስ እና ሌሎችም ይገኙበታል። ሆኖም፣ በሳይንስ ውስጥ ጥንካሬን ለማስላት ብቸኛው እና በአጠቃላይ ተቀባይነት ያለው ዘዴ አሁንም የለም።

ጠንካራነት ምንድን ነው?

በሳይንስ የሚታወቁት እያንዳንዳቸው ንጥረ ነገሮች የተወሰኑ የተወሰኑ አካላዊ ባህሪያት እና ባህሪያት አሏቸው። ይህ ጽሑፍ ጠንካራነት ምን እንደሆነ ያብራራል. ይህ የቁሳቁስ አቅም ወደ ሌላ ይበልጥ የሚበረክት አካል (ለምሳሌ የመቁረጫ ወይም የመበሳት መሳሪያ) ዘልቆ መግባትን የመቋቋም ችሎታ ነው።

የነገሮች ጥንካሬ ብዙውን ጊዜ የሚለካው በልዩ ክፍሎች - kgf/mm²(ኪሎ-ሀይል በካሬ ሚሊሜትር አካባቢ) ነው። በተመረጠው ሚዛን መሰረት በላቲን ፊደላት HB፣HRC ወይም HRB ተመድቧል።

በምድር ላይ በጣም ጠንካራው ማዕድን አልማዝ ነው። ስለ ሰው ሰራሽ አመጣጥ ቁሳቁሶች ከተነጋገርን, በጣም ዘላቂው ሙሉ ለሙሉ ነው. በከፍተኛ ሙቀት (300 ዲግሪ ሴልሺየስ አካባቢ) እና እጅግ በጣም ከፍተኛ ጫና (ከ90,000 በላይ ከባቢ አየር) የሚፈጠር ሞለኪውል ክሪስታል ነው። እንደ ሳይንቲስቶች ገለጻ፣ ፉልራይት ከአልማዝ አንድ እጥፍ ተኩል ያህል ከባድ ነው።

ጠንካራነት ምንድን ነው?

ሦስት ዋና የጠንካራነት አማራጮች አሉ፡

• Surface (በጭነቱ ጥምርታ እና በታተመው የገጽታ ስፋት የሚወሰን)።
• ፕሮጀክሽን (የጭነቱ ጥምርታ እና የማተሚያው ትንበያ አካባቢ)።
• የድምጽ (የድምጽ መጠን ለማተም ይጫኑ)።

ከዚህም በተጨማሪ የሥጋዊ አካላት ጥንካሬ የሚለካው በአራት ክልሎች ነው፡

1. Nanohardness (ከ1 gf ያነሰ ጭነት)።
2. ማይክሮ ሃርድነት (1 - 200 gf)።
3. ጠንካራነት በዝቅተኛ ጭነቶች (200 gf - 5kgf)።
4. ማክሮ ሃርድነት (ከ5 ኪ.ግ.ኤፍ በላይ)።

የብረታቶች ጠንካራነት

ከ104 የሜንዴሌቭ ወቅታዊ ስርዓት ውስጥ 82ቱ ብረቶች ናቸው። እና በአጠቃላይ በሰው ዘንድ የሚታወቁት ውህዶች ቁጥር አምስት ሺህ ይደርሳል! በዘመናዊው ዓለም ውስጥ የብረታ ብረት ስፋት በማይታመን ሁኔታ ሰፊ ነው. እነዚህም ወታደራዊ እና ኬሚካል ኢንዱስትሪዎች፣ ብረታ ብረት፣ ኤሌክትሪካል ኢንጂነሪንግ፣ ስፔስ ኢንደስትሪ፣ ጌጣጌጥ፣ መርከብ ግንባታ፣ ህክምና፣ ወዘተ.

ከሁሉም የብረታ ብረት አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት መካከል ጠንካራነት ከመጨረሻው በጣም የራቀ ነው።ሚና ደግሞም በግልፅ አሳይታለች፡

• የብረት የመልበስ መከላከያ ዲግሪ፤
• የግፊት መቋቋም፤
• ሌሎችን ቁሳቁሶችን የመቁረጥ ችሎታው ነው።

ከሌሎች ነገሮች በተጨማሪ የብረታ ብረት ጥንካሬ በተወሰኑ ማሽኖች ላይ መቀነባበር አለመቻል፣ማጥራት መቻልን እና የመሳሰሉትን ያሳያል። በነገራችን ላይ የሳይንስ ሊቃውንት የብረታ ብረት ጥንካሬ በአብዛኛው ሌሎች ሜካኒካል ባህሪያቱን እንደሚወስን ለረጅም ጊዜ አረጋግጠዋል።

የብረት፣ የመዳብ እና የአሉሚኒየም ጥንካሬ ምንድነው? እና የትኛው ብረት በጣም ከባድ እና ዘላቂ ነው?

ማግኒዥየም እና አሉሚኒየም በጣም ለስላሳ ከሆኑ ብረቶች መካከል ናቸው። የጠንካራነት እሴቶቻቸው በ5 ኪግኤፍ/ሚሜ² ይለያያሉ። በጠንካራ እጥፍ ገደማ - ኒኬል እና መዳብ (ወደ 10 kgf/mm²)። የብረት ጥንካሬ 30 kgf/mm² ይገመታል። ደህና፣ ከተፈጥሮ ምንጭ በጣም ጠንካራ የሆኑት ብረቶች ቲታኒየም፣ ኦስሚየም እና ኢሪዲየም ያካትታሉ።

የጠንካራነት መወሰን፡ ዘዴዎች፣ ዘዴዎች እና አቀራረቦች

የሥጋዊ አካል ጥንካሬ እንዴት ይለካዋል? ይህንን ለማድረግ በናሙናው ውስጥ ኢንደተር የሚባል ነገር ገብቷል። የእሱ ሚና በከባድ የብረት ኳስ, ፒራሚድ ወይም የአልማዝ ኮን ሊጫወት ይችላል. ከአስገቢው ቀጥተኛ ግንኙነት ውጤት በኋላ በሙከራ ናሙና ላይ አሻራ ይቀራል፣ መጠኑም የቁሱ ጥንካሬን የሚወስን ነው።

በተግባር፣ ጥንካሬን ለመለካት ሁለት የቡድን ዘዴዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ፡

1. ተለዋዋጭ።
2. ኪነቲክ።

በዚህ ሁኔታ ኢንዳነሩ ወደ ሰውነት ውስጥ በሚያስገባበት ወቅት የተተገበረው ጭነት ሊከናወን ይችላል።በመቧጨር፣ በመክተት (በአብዛኛው)፣ በመቁረጥ ወይም በማስተካከል።

ዛሬ ጥንካሬን ለመወሰን የተለያዩ መንገዶች አሉ፡

• Rockwell፤
• Brinell፤
• በቪከርስ መሰረት፤
• በሾር፤
• Mohs እንዳለው።

በዚህም መሰረት የተለያዩ የቁሳቁሶች ጥንካሬ ሚዛኖች አሉ፣በመካከላቸው ቀጥተኛ ግንኙነት የለም። አንድ ወይም ሌላ የመለኪያ ዘዴ በበርካታ ሁኔታዎች (ለምሳሌ የአንድ የተወሰነ ቁሳቁስ ባህሪያት, የሙከራ ሁኔታዎች, ጥቅም ላይ የዋሉ መሳሪያዎች, ወዘተ) ላይ በመመርኮዝ ይመረጣል. የብረታ ብረትን ወይም ማዕድናትን ጥንካሬ የሚወስኑ መሳሪያዎች በተለምዶ የጠንካራነት ሞካሪዎች ይባላሉ።

የሮክዌል ዘዴ

የሮክዌል የጠንካራነት እሴቱ የሚወሰነው በሙከራው ክፍል ላይ ባለው የአልማዝ ኮን ወይም የብረት ኳስ ገብ ጥልቀት ነው። ከዚህም በላይ ልኬት የሌለው እና በ HR ፊደላት ይገለጻል። በጣም ለስላሳ የሆኑ ቁሳቁሶች አሉታዊ የጠንካራነት እሴቶች ሊኖራቸው ይችላል።

የሮክዌል ሃርድነት ሞካሪ እየተባለ የሚጠራው ባለፈው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ በአሜሪካውያን ሂዩ ሮክዌል እና ስታንሊ ሮክዌል ነው። በሚከተለው ቪዲዮ ውስጥ እንዴት እንደሚሰራ ማየት ይችላሉ. ለዚህ ዘዴ ወሳኝ ነገር የፈተና ናሙና ውፍረት ነው. ወደ መሞከሪያው አካል ውስጥ ከሚያስገባው የመግቢያ ጥልቀት ከአስር እጥፍ ያነሰ መሆን የለበትም።

እንደ አስገቢው አይነት እና በተተገበረው ጭነት ላይ በመመስረት ሶስት የመለኪያ ሚዛኖች አሉ። በሦስት የላቲን ፊደላት ተመድበዋል፡ A፣ B እና C። የሮክዌል የጠንካራነት እሴት የቁጥር ቅርጽ አለው። ለምሳሌ፡- 25.5 HRC (የመጨረሻደብዳቤው በፈተናው ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለውን ሚዛን ያሳያል።

Brinell ዘዴ

የብሪኔል የጠንካራነት እሴቱ የሚመረመረው በሚሞከርበት ብረት ላይ በጠንካራ የብረት ኳስ በተተወው ግንዛቤ ዲያሜትር ነው። የመለኪያ አሃድ kgf/mm² ነው።

ነው።

ዘዴው የቀረበው በ1900 በስዊድናዊው መሐንዲስ ጆሃን ኦገስት ብሪንኤል ነው። ፈተናው የሚከናወነው በሚከተለው መንገድ ነው: በመጀመሪያ, በናሙናው ላይ ያለው የመግቢያው ቅድመ-መጫን ተዘጋጅቷል, እና ከዚያ ብቻ - ዋናው. ከዚህም በላይ በዚህ ጭነት ውስጥ ያለው ቁሳቁስ እስከ 30 ሰከንድ ድረስ መቋቋም ይችላል, ከዚያ በኋላ የመግቢያው ጥልቀት ይለካል. የብራይኔል ጠንካራነት (HB ተብሎ የሚጠራው) በተተገበረው ጭነት ሬሾ ከተገኘው የህትመት ወለል ስፋት ጋር ይሰላል።

የተወሰኑ የጠንካራነት እሴቶች ለተለያዩ ቁሳቁሶች (በብሪኔል መሰረት):

• እንጨት – 2፣ 6-7፣ 0 HB.
• አሉሚኒየም - 15 HB.
• መዳብ – 35 HB.
• ቀላል ብረት - 120 ኤችቢ.
• ብርጭቆ - 500 ኤችቢ።
• የመሳሪያ ብረት - 650-700 ኤችቢ.

የቪከርስ ዘዴ

ጠንካራነት በቪከርስ ዘዴ መሰረት የአልማዝ ጫፍን ወደ ናሙና በመጫን ይወሰናል፣ የመደበኛ ባለአራት ማዕዘን ፒራሚድ ቅርፅ አለው። ጭነቱን ካስወገዱ በኋላ በእቃው ላይ የተሠሩትን ሁለት ዲያግራኖች ይለኩ እና የሂሳብ አማካኝ ዋጋ d (በሚሊሜትር) ያሰሉ.

Vickers ጠንካራነት ሞካሪ በጣም የታመቀ ነው (ከታች ያለውን ፎቶ ይመልከቱ)። ፈተናው በክፍል ሙቀት (+20 ዲግሪዎች) ውስጥ ይካሄዳል. የሰውነት ጥንካሬ እሴት በ HV ፊደላት ይጠቁማል።

አጭር ዘዴ

ይህ ጥንካሬን የመለካት ዘዴ የቀረበው በአሜሪካዊው ፈጣሪ አልበርት ሾር ነው። በተጨማሪም ብዙውን ጊዜ "የመልሶ ማቋቋም ዘዴ" ተብሎ ይጠራል. የሾር ጥንካሬን በሚለኩበት ጊዜ መደበኛ መጠን ያለው እና የጅምላ አጥቂ ከተወሰነ ቁመት ላይ እየተሞከረ ባለው ቁሳቁስ ላይ ይወርዳል። የዚህ ሙከራ ቁልፍ እሴት የአጥቂው የተመለሰ ቁመት ነው፣ በተለመደው አሃዶች የሚለካው።

የባህር ዳርቻ ጥንካሬ የሚለካው ከ20 እስከ 140 አሃዶች ባለው ክልል ውስጥ ነው። አንድ መቶ አሃዶች ከ 13.6 ሚሜ (± 0.5 ሚሜ) የመመለሻ ቁመት ጋር ይዛመዳሉ። በደረጃው መሠረት ይህ ዋጋ የጠንካራ የካርቦን ብረት ጥንካሬ ነው. በሾር መሰረት የቁሳቁስን ጥንካሬ የሚለካበት ዘመናዊ መሳሪያ ስክሌሮስኮፕ ወይም ዱሮሜትር (ከታች ባለው ፎቶ ላይ ይታያል) ይባላል።

Mohs ሚዛን

የMohs የጠንካራነት ልኬት አንጻራዊ እና ለማዕድን ብቻ የሚተገበር ነው። አሥር ማዕድናት እንደ ማመሳከሪያ ማዕድናት ተመርጠዋል, እነሱም ጥንካሬን ለመጨመር በቅደም ተከተል የተቀመጡ ናቸው (ከዚህ በታች ባለው የፎቶ ስእል). በዚህ መሰረት፣ ሚዛኑ 10 ነጥብ አለው (ከ1 እስከ 10)።

የጠንካራነት ማዕድን ሚዛን በጀርመናዊው ሳይንቲስት ፍሬድሪክ ሙስ በ1811 ቀርቦ ነበር። ቢሆንም፣ አሁንም በጂኦሎጂ ጥቅም ላይ ይውላል።

የአንድ የተወሰነ ማዕድን ጥንካሬ በሞህስ ሚዛን እንዴት እንደሚወሰን? ይህ በናሙናው የተተወውን ጭረት በጥንቃቄ በመመርመር ሊከናወን ይችላል. ጥፍር፣ የመዳብ ሳንቲም፣ የመስታወት ቁራጭ ወይም የብረት ቢላዋ ለመጠቀም ምቹ ነው።

ስለዚህ ከሆነየተሞከረው ማዕድን ሳይቧጭ ወረቀት ላይ ይጽፋል, ከዚያም ጥንካሬው ከአንድ ጋር እኩል ነው. ድንጋዩ በቀላሉ በምስማር ከተበጠበጠ ጥንካሬው 2. ሶስት ነጥብ በቀላሉ በቢላ የሚቧጥጡ ማዕድናት አሏቸው. በድንጋይ ላይ ምልክት ለመተው የተወሰነ ጥረት ማድረግ ካስፈለገዎት ጥንካሬው 4 ወይም 5 ነው. 6 እና ከዚያ በላይ የሆነ ጥንካሬ ያላቸው ማዕድናት እራሳቸው በቢላ ቢላዋ ላይ ይቧጨራሉ.

በማጠቃለያ…

ታዲያ ግትርነት ምንድን ነው? ይህ የሰውነት አካል በአካባቢያዊ የግንኙነት ኃይሎች ተጽዕኖ ስር ጥፋትን እና መበላሸትን የመቋቋም ችሎታ ነው። በምድር ላይ በጣም አስቸጋሪው ማዕድን እንደ አልማዝ ይቆጠራል, እና በጣም ዘላቂው ብረት ኢሪዲየም ነው. በዘመናዊ ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ፣ በርካታ የጠንካራነት መለኪያ ዘዴዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ (በብሪኔል፣ ሮክዌል፣ ቪከርስ፣ ሾር እና ሞህስ)።