داکتیلیته و چقرمگی چیست و چه رابطه ای باهم دارد؟
فهرست مطالب
داکتیلیته یعنی چه؟
عوامل موثر بر داکتیلیته بودن فلزات
کاربرد های داکتیلیته
داکتیلیته چه فلزاتی بیشتر است؟
چقرمگی چیست؟
در کدام صنایع داکتیلیته فلزات مهم است؟
چگونه می‌توان داکتیلیته فلزات را بهبود داد؟
بررسی پارامترهای موثر بر چقرمگی
واحد و فرمول محاسبه چقرمگی
سفتی یک ماده چگونه محاسبه می‌شود؟
داکتیلیته چیست؟
هرچه یک فلز چکش خوار،حالت پذیر باشد داکتیلیته ی بیشتری است در واقع داکتیلیته به همین معناست (قدرت کشش و حالت پذیری بدون شکستن) و اگر یک فلز حالت پذیری کم و کشش کمی داشته باشد یعنی آن فلز داکتیلیته ی کمتری است.
عوامل موثر بر داکتیلیته بودن فلزات
این عوامل به شش دسته تقسیم بندی می شوند که در زیر
ترکیبات شیمیایی
همه می دانیم که انواع مواد ترکیب های شیمیایی مختلفی را دارا هستند، و آهن آلات نیز ترکیبات شیمیایی متفائتی دارند که در خواص آنها تاثیر گذار است به عنوان مثال طلا،آلومینویم،مس به دلیل داشتن ترکیبات شیمیایی خاص خودشان ،داکتیلیته بیشتری هستند و در برابر ضربه مقاوم تر هستند.
ساختار کریستالی فلز
در علم مواد شناسی ساختار کریستالی فلزات از اهمیت زیادی برخوردار است،ترتیب های اتمی و ساختار آنها درواقع متفاوت است که به بعضی از این ساختار ها اشاره خواهیم کرد.
ساختار مکعبی ساده، مکعبی تمرکز درونی، هگزاگونال، تتراگونال، اورتورومبیک و…که ساختار هگزاگونال مرتب تر است و در این صورت داکتیلیته بیشتری دارد.
تغییرات دمایی
تغییر دمای محیط باعث تغییر خواص داکتیلیتی می شود به طور مثال به فلزی که در کوره ذوب قرار دارد اگر دقت کنیم کم کم به حالت خمیری رسیده و خواص چکش خواری زیادی پیدا کرده است اما همان فلز وقتی که سرد شود و با دمای محیط تطابق پیدا کند یگر مانند وقتی که گرم بود خواص داکتیلیته ندارد.
فرایندهای حرارتی
فرایند های حرارتی یا آلیاژ سازی نیز باعث تغییرات خواص داکتیلیته می شود که ممکن است ترکیب دو یا چند فلز باهم داکتیلیته آن فلز را افزایش دهد.
پردازش های مکانیکی
در واقع اشاره به فراید های کششی خم کاری و شکل دهی به فلز است که با توجه به ساختار میکروسکوپی آنها در خواص داکتیلیته ی آن قطعات تاثیر میگذارد
شرایط محیطی
شاید باخود بگویید شرایط محیطی که با شرایط دمایی تفاوتی ندارد اما منظور از شرایط محیطی میزان رطوبت یا اکسیداسیون موجود در محیط است در این خصوص فلزاتی که آسان تر اکسید می شوند داکتیلیته کمتری دارند.و از طرف دیگر محیط های مرطوب به خواص داکتیلیته آسیب می رساند.
کاربرد های داکتیلیته
داکتیلیته یک ویژگی مهم در فلزات و آلیاژها است و در صنایع مختلف مهندسی و تولید دارای کاربردهای گسترده‌ای است. برخی از کاربردهای مهم داکتیلیته در زمینه‌های مختلف به شرح زیر است:
- تولید قطعات ماشین‌آلات: در صنعت خودروسازی و صنایع مکانیکی، داکتیلیته فلزات بسیار مهم است. این ویژگی به تولید قطعات مختلف مانند موتورها، گیربکس‌ها، دنده‌ها و قطعات ترمز کمک می‌کند.
- تولید ابزارهای برش و تراشکاری: ابزارهای برشی و تراشکاری نیاز به داکتیلیته بالا دارند تا بتوانند مواد مختلف را به درستی برش و تراش کنند. این ابزارها شامل دیسک‌های برش، سنگ‌های تراشکاری، و فرزها هستند.
- صنعت هوا و فضا: در صنعت هوا و فضا، فلزات با داکتیلیته بالا برای تولید سازه‌های هوایی و فضایی، موتورهای مؤثر، و تجهیزات نظامی بسیار حیاتی هستند.
- صنعت ساختمان: در صنعت ساختمان، داکتیلیته فلزات برای تولید ورق‌ها، پایه‌ها، پروفیل‌ها، و اتصالات استفاده می‌شود.
- تولید اسکلت‌های فلزی: در تولید اسکلت‌های فلزی برای ساختمان‌ها، پل‌ها، تأسیسات صنعتی و تجهیزات انتقال انرژی، داکتیلیته بالا ضروری است.
- صنعت الکترونیک و الکتریکی: در تولید قطعات الکترونیکی و الکتریکی، فلزات با داکتیلیته مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این قطعات شامل کابل‌ها، اتصالات الکتریکی، و سیم‌ها هستند.
- صنعت غذایی: در صنایع غذایی، داکتیلیته فلزات مهم است، زیرا برای تولید دستگاه‌های بسته‌بندی و تجهیزات آشپزی از آن استفاده می‌شود.
- ابزارهای پزشکی: در تولید وسایل پزشکی مثل ابزارهای جراحی و دستگاه‌های تشخیصی، داکتیلیته فلزات حائز اهمیت است.
- صنعت مسابقات ورزشی: در تولید تجهیزات و وسایل ورزشی مانند دوچرخه‌ها، می‌توان از داکتیلیته فلزات بهره‌برد.
داکتیلیته فلزات در بسیاری از صنایع بسیار حیاتی است و تاثیر مهمی بر کیفیت و کارایی محصولات دارد. انتخاب مناسب فلز با داکتیلیته مناسب برای هر برنامه خاص، از اهمیت بالایی برخوردار است.
داکتیلیتی چه فلزاتی بیشتر است؟
داکتیلیته فلزات میزان تراشیدگی و انعطاف‌پذیری آنها را نشان می‌دهد و به تعدادی از ویژگی‌های مختلف مرتبط است. بنابراین، میزان داکتیلیته به ویژگی‌های مختلف فلزات بستگی دارد و در نتیجه نمی‌توان به طور عمومی گفت که کدام فلزات دارای داکتیلیته بیشتری هستند. با این حال، برخی از فلزات معمولاً دارای داکتیلیته بالاتری هستند که عبارتند از:
- آلومینیوم: آلومینیوم به دلیل ویژگی‌هایی مانند سبکی و انعطاف‌پذیری بالا، دارای داکتیلیته بالایی است. این فلز به عنوان یکی از مواد اصلی در صنایع خودروسازی و هوا و فضا شناخته می‌شود.
- مس: مس نیز دارای داکتیلیته خوبی است و برای تولید سیم‌ها، لوله‌ها، و قطعات الکتریکی استفاده می‌شود.
- فولاد: برخی از نوع‌های فولاد دارای داکتیلیته خوبی هستند. فولادهای ضد زنگ و فولادهای نرم از این دسته می‌آیند.
- طلا و نقره: این فلزات ارزشمند دارای داکتیلیته بالایی هستند و به عنوان مواد جواهرسازی و تزئینات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- برنج: برنج نیز یک فلز با داکتیلیته بالاست و برای تولید لوله‌ها، اتصالات، و تجهیزات آب و گاز استفاده می‌شود.
مهم است بدانید که داکتیلیته فلزات ممکن است با پردازش حرارتی و مکانیکی مختلف تغییر کند. همچنین، در تولید آلیاژها می‌توان داکتیلیته را تنظیم کرد. بنابراین، انتخاب فلز یا آلیاژ مناسب برای یک برنامه خاص باید با در نظر گرفتن نیازها و ویژگی‌های موردنیاز صورت گیرد.
چقرمگی چیست؟
چقرمگی (Toughness) یکی از خواص مکانیکی فلزات است که به توانایی ماده در جذب انرژی و تغییر شکل پلاستیک بدون شکست اشاره دارد. به بیان دیگر، چقرمگی معیاری است برای سنجش مقاومت یک فلز در برابر شکست وقتی که تحت تنش یا فشار قرار می‌گیرد. چقرمگی به دو عامل اصلی بستگی دارد: انعطاف‌پذیری (Ductility) و استحکام (Strength). یک فلز برای اینکه چقرمه باشد باید توانایی تغییر شکل زیاد (انعطاف‌پذیری بالا) را داشته باشد و همچنین بتواند در برابر نیروی وارد شده مقاومت کند (استحکام بالا).
چقرمگی معمولاً از طریق آزمایش‌های ضربه‌ای مانند آزمون چارپی (Charpy) یا آزمون آیزود (Izod) اندازه‌گیری می‌شود. در این آزمون‌ها، میزان انرژی جذب شده توسط فلز در هنگام شکست سنجیده می‌شود. فلزاتی با چقرمگی بالا معمولاً در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه یا تغییر شکل‌های ناگهانی دارند، مانند صنایع خودروسازی، هوافضا و ساخت و ساز، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور کلی، چقرمگی یکی از ویژگی‌های مهم برای مواد است که در طراحی و مهندسی قطعاتی که تحت تنش‌های دینامیکی یا شرایط محیطی سخت قرار می‌گیرند، اهمیت بالایی دارد.
بررسی پارامترهای موثر بر چقرمگی
عوامل و شرایط زیادی بر چقرمگی فلزات تاثیر گذار هستند در ادامه‌ی این محتوا قصد داریم که در مورد این عوامل صحبت کنیم:
- شدت بارگذاری: برای مثال فرض کنید یک ماده‌ی خاص تحت یک بارگذاری ثابتی قرار داشته باشد در این شرایط اگر یان فلز مقاومت خوبی از خود نشان دهد، می‌گوییم چقرمگی بالایی داشته است. در این شرایط اگر نوع بارگذاری را تغییر دهیم و رفته رفته میزان نیروهایی که بر آن وارد می‌شود را افزایش دهید، سفتی ماده‌ی قبلی به شدت کاهشی می‌شود. در این شرایط می‌توان گفت که چقرمگی این فلز رو به کاهش است.
- دما: پارامتر دیگری که در چرمگی تاثیر دارد دما است. باید گفت که چقرمگی با دما رابطه‌ی مستقیمی دارد هر چه دمای ماده کاهش یابد، سفتی ماده یعنی چکش خواری و استحکام ماده کاهش می‌یابد.
- وجود شکاف بر روی فلز: این مورد را باید در نظر داشته باشید که ایجاد شکاف بر روی سطح فلزات یکی از عوامل تضعیف کننده سفتی مواد است. در این شرایط امکان دارد که جسم در برابر تنش‌های یک طرفه از خودش مقاومت نشان دهد اما اگر این تنش به صورت چند جانبه بر فلز وارد شود، شکاف ایجاد می‌شود و سفتی مواد از بین می‌رود. این را باید گفت مواد از سه مورد، آزمایش می‌شوند تا میزان سختی آنها به طور دقیق محاسبه شود.
واحد و فرمول محاسبه چقرمگی
درمورد نحوه محاسبه‌ی فرمول چقرمگی باید گفت که مساحت زیر نمودار تنش و کرنش میزان سختی و سفتی ماده تعیین می‌شود. همانطور که می‌دانید، در بحث ریاضیات مساحت زیر سطح منحنی به کمک انتگرال بیان می‌شود. این مورد را باید بدانید که واحد سفتی فلزات در سیستم SI با ژول بر متر مکعب است. در نوعی دیگر اندازه گیری در سیستم US واحد سفتی فلزات اینچ پوند نیرو بر اینچ متر مکعب بیان می‌شود.
سفتی یک ماده چگونه محاسبه می‌شود؟
آزمایشی که برای سنجش سفتی ماده از آن استفاده می‌شود آزمایش متداول پاندول است. برای این کار ارتفاع اولیه پاندول را از ارتفاع پاندول بعد از ضربه زدن به نمونه کم می‌کنند و بعد این اختلاف محاسبه می‌شود. این مقدار به دست آمده در وزن پاندول ضرب می‌شود. بعد از این محاسبات، میزان انرژی وارد شده به نمونه محاسبه می‌شود.
چگونه می‌توان داکتیلیته فلزات را بهبود داد؟
بهبود داکتیلیته فلزات به معنای افزایش تراشیدگی و انعطاف‌پذیری آنها است. این امر ممکن است در برخی موارد مورد نیاز باشد تا فلزات را برای استفاده در برنامه‌های خاصی مناسب کرد. برای بهبود داکتیلیته فلزات، می‌توان از روش‌ها و تکنیک‌های مختلفی استفاده کرد:
- پردازش حرارتی: پردازش حرارتی می‌تواند بهبود قابل توجهی در داکتیلیته فلزات داشته باشد. به عنوان مثال، حرارت‌دهی (آنیلینگ) می‌تواند ساختار داخلی فلز را تغییر دهد و آن را از سفتی اضافی آزاد کند. این کار می‌تواند مکانیزم خمیدگی فلز را بهبود بخشد.
- آلیاژ‌سازی: با افزودن عناصر دیگر به فلز اصلی (آلیاژ‌سازی) می‌توان داکتیلیته فلز را بهبود داد. برخی آلیاژها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، دارای داکتیلیته بالاتری هستند. مثلاً، آلیاژهای آلومینیوم با مقدار مناسبی از منگنز و سیلیسیم می‌توانند داکتیلیته بالاتری داشته باشند.
- تغییر ساختار داخلی: تغییر ساختار داخلی فلز می‌تواند به داکتیلیته آن کمک کند. برای مثال، فرآیند والسینگ (که شامل تراشیدن فلز در دماهای بالا است) می‌تواند ساختار داخلی فلز را بهبود دهد.
- تنظیم دما: دماهای پردازش و تولید می‌توانند بر داکتیلیته فلزات تأثیر بگذارند. برای مثال، فلزاتی که در دماهای خنکتر تولید شده‌اند، ممکن است داکتیلیته بالاتری داشته باشند.
- انعطاف‌پذیری مکانیکی: در برخی موارد، انجام عملیات تکان دادن و نرم‌کردن فلز می‌تواند بهبود داکتیلیته را ایجاد کند. این می‌تواند از طریق فرآیندهای کشش و تغییر شکل مکانیکی دیگر انجام شود.
- طراحی و مهندسی محصول: در طراحی قطعات و محصولات، بهبود داکتیلیته ممکن است نیاز به تغییر شکل و ابعاد قطعات باشد تا تغییرات مورد نیاز برای داکتیلیته به دست آید.
به هنگام بهبود داکتیلیته فلزات، باید مشخص شود که چه نوع تغییرات و فرآیندهایی مناسب است و در چه شرایطی اعمال می‌شود تا به نتایج مطلوبی دست پیدا کند. همچنین، نیاز به آزمون و ارزیابی دقیق تأثیرات تغییرات بر داکتیلیته دارید.
در کدام صنایع داکتیلیته فلزات مهم است؟
داکتیلیته فلزات در صنایع مختلف بسیار مهم است و تأثیر زیادی بر کیفیت و کارایی محصولات دارد. در زیر، برخی از صنایع کلیدی که داکتیلیته فلزات در آنها مهم است را معرفی می‌کنم:
- صنعت خودروسازی: داکتیلیته فلزات در تولید قطعات خودرویی بسیار حیاتی است. فلزات با داکتیلیته بالا برای تولید کاربردهایی مانند پنل‌ها، کاپوت، درب‌ها، و قطعات سیستم‌های ترمز و تعلیق استفاده می‌شوند.
- صنعت هوا و فضا: در صنایع هوا و فضا، فلزات با داکتیلیته بالا جهت تولید سازه‌های هوایی و فضایی، موتورهای پرقدرت، و تجهیزات نظامی بسیار حائز اهمیت هستند.
- صنعت ساختمان: در ساختمان‌ها، داکتیلیته فلزات برای تولید ورق‌ها، پایه‌ها، پروفیل‌ها، و اتصالات استفاده می‌شود. همچنین، در سیستم‌های انتقال برق و انرژی نیز از فلزات داکتیل استفاده می‌شود.
- صنایع الکترونیک و الکتریکی: فلزات با داکتیلیته بالا در تولید قطعات الکترونیکی و الکتریکی مانند کابل‌ها، اتصالات الکتریکی، و سیم‌ها بسیار مورد نیاز هستند.
- تولید ابزارهای برش و تراشکاری: ابزارهای برشی و تراشکاری نیاز به داکتیلیته بالا دارند تا بتوانند مواد مختلف را به درستی برش و تراش کنند. این ابزارها شامل دیسک‌های برش، سنگ‌های تراشکاری، و فرزها هستند.
- صنعت مسابقات ورزشی: در تولید تجهیزات و وسایل ورزشی مانند دوچرخه‌ها، ورزش‌های موتوری، و تجهیزات ورزشی دیگر، داکتیلیته فلزات مهم است.
- صنایع مواد غذایی: در صنایع مواد غذایی، داکتیلیته فلزات مهم است برای تولید دستگاه‌های بسته‌بندی و تجهیزات آشپزی.
- صنایع پزشکی: در تولید وسایل پزشکی مانند ابزارهای جراحی و دستگاه‌های تشخیصی، داکتیلیته فلزات حائز اهمیت است.
به طور کلی، داکتیلیته فلزات در صنایع متنوعی مهم است و انتخاب مناسب فلز با داکتیلیته مناسب برای هر برنامه خاص بسیار حائز اهمیت است.
در این مقاله مجموعه همکارآهن درمورد داکتیلیته مواد توضیحی ارائه کرد که با معنای این فرایند بیشتر آشنا شوید و برای شما خوانندگان گرامی مفید واقع شود
همکارآهن دارای خدمات انباری و فروش تمامی مقاطع فولادی ای هست که شما نیاز دارید .
شرکت همکار آهن ارائه دهنده ی مقاطع فولادی اعم از مقاطع صفحه ای و مقاطع طولی و خدمات برشکاری، ورق فرمینگ ،پانچینگ،خاموت زنی ،برشکاری و.... را شامل می شود.
خبرنامه همکار آهن
کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به شرکت همکار آهن آرتا می باشد
طراحی سامانه توسط: بهیدو
لطفا نظر خود را در خصوص مطلب فوق در جهت بهتر شدن مطالب سایت با ما به اشتراک بگذارید.
همچنین در صورتی که سوالی دارید برای ما بنویسید تا در اسرع وقت پاسخگوی شما باشیم.