ধাতব পদার্থের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের সারসংক্ষেপ

শক্তির প্রসার্য পরীক্ষাটি মূলত স্ট্রেচিং প্রক্রিয়ার সময় ক্ষতি প্রতিরোধ করার জন্য ধাতব পদার্থের ক্ষমতা নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয় এবং এটি উপকরণের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি মূল্যায়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক।

1. প্রসার্য পরীক্ষা

প্রসার্য পরীক্ষা বস্তুগত বলবিদ্যার মৌলিক নীতির উপর ভিত্তি করে। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে উপাদানের নমুনায় একটি প্রসার্য লোড প্রয়োগ করে, নমুনাটি ভেঙে না যাওয়া পর্যন্ত এটি প্রসার্য বিকৃতি ঘটায়। পরীক্ষার সময়, বিভিন্ন লোডের অধীনে পরীক্ষামূলক নমুনার বিকৃতি এবং নমুনা বিরতি রেকর্ড করা হলে সর্বাধিক লোড, যাতে ফলন শক্তি, প্রসার্য শক্তি এবং উপাদানের অন্যান্য কর্মক্ষমতা সূচকগুলি গণনা করা যায়।

স্ট্রেস σ = F/A

σ হল প্রসার্য শক্তি (MPa)

F হল প্রসার্য লোড (N)

A হল নমুনার ক্রস-বিভাগীয় এলাকা

2. প্রসার্য বক্ররেখা

স্ট্রেচিং প্রক্রিয়ার বিভিন্ন পর্যায়ের বিশ্লেষণ:

ক একটি ছোট লোড সহ OP পর্যায়ে, প্রসারণ লোডের সাথে একটি রৈখিক সম্পর্কের মধ্যে থাকে এবং Fp হল সরলরেখা বজায় রাখার জন্য সর্বাধিক লোড।

খ. লোড Fp অতিক্রম করার পরে, প্রসার্য বক্ররেখা একটি অ-রৈখিক সম্পর্ক নিতে শুরু করে। নমুনাটি প্রাথমিক বিকৃতি পর্যায়ে প্রবেশ করে এবং লোডটি সরানো হয় এবং নমুনাটি তার আসল অবস্থায় ফিরে আসতে পারে এবং স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত হতে পারে।

গ. লোড Fe অতিক্রম করার পরে, লোডটি সরানো হয়, বিকৃতির অংশ পুনরুদ্ধার করা হয় এবং অবশিষ্ট বিকৃতির অংশটি ধরে রাখা হয়, যাকে প্লাস্টিক বিকৃতি বলা হয়। Fe কে স্থিতিস্থাপক সীমা বলা হয়।

d যখন লোড আরও বৃদ্ধি পায়, তখন প্রসার্য বক্ররেখা করাত দাঁত দেখায়। যখন লোড বৃদ্ধি বা হ্রাস পায় না, পরীক্ষামূলক নমুনার ক্রমাগত প্রসারিত হওয়ার ঘটনাটিকে ফলন বলা হয়। ফলন করার পরে, নমুনাটি সুস্পষ্ট প্লাস্টিকের বিকৃতি হতে শুরু করে।

e ফলন করার পরে, নমুনা বিকৃতি প্রতিরোধের বৃদ্ধি, কঠোর পরিশ্রম এবং বিকৃতি শক্তিশালীকরণ দেখায়। যখন লোড Fb এ পৌঁছায়, নমুনার একই অংশ তীব্রভাবে সঙ্কুচিত হয়। Fb হল শক্তির সীমা।

চ সংকোচনের ঘটনাটি নমুনার ভারবহন ক্ষমতা হ্রাসের দিকে নিয়ে যায়। যখন লোড Fk এ পৌঁছায়, নমুনাটি ভেঙে যায়। একে ফ্র্যাকচার লোড বলে।

ফলন শক্তি

ফলন শক্তি হল সর্বাধিক চাপের মান যা একটি ধাতব উপাদান প্লাস্টিকের বিকৃতির শুরু থেকে সম্পূর্ণ ফ্র্যাকচার পর্যন্ত বাহ্যিক শক্তির শিকার হওয়া পর্যন্ত সহ্য করতে পারে। এই মানটি গুরুত্বপূর্ণ বিন্দুকে চিহ্নিত করে যেখানে উপাদানটি ইলাস্টিক বিকৃতি পর্যায় থেকে প্লাস্টিকের বিকৃতি পর্যায়ে স্থানান্তরিত হয়।

শ্রেণীবিভাগ

উচ্চ ফলন শক্তি: প্রথমবার যখন ফলন ঘটে তখন বল কমে যাওয়ার আগে নমুনার সর্বাধিক চাপকে বোঝায়।

নিম্ন ফলন শক্তি: যখন প্রাথমিক ক্ষণস্থায়ী প্রভাব উপেক্ষা করা হয় তখন ফলন পর্যায়ে ন্যূনতম চাপকে বোঝায়। যেহেতু নিম্ন ফলন বিন্দুর মান তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল, এটি সাধারণত উপাদান প্রতিরোধের সূচক হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যাকে বলা হয় ফলন পয়েন্ট বা ফলন শক্তি।

গণনার সূত্র

উপরের ফলন শক্তির জন্য: R = F / Sₒ, যেখানে F হল সর্বোচ্চ বল ফলন পর্যায়ে প্রথমবার ড্রপ হওয়ার আগে, এবং Sₒ হল নমুনার মূল ক্রস-বিভাগীয় এলাকা।

কম ফলন শক্তির জন্য: R = F / Sₒ, যেখানে F হল ন্যূনতম বল F হল প্রাথমিক ক্ষণস্থায়ী প্রভাব উপেক্ষা করে, এবং Sₒ হল নমুনার মূল ক্রস-বিভাগীয় এলাকা।

ইউনিট

ফলন শক্তির একক সাধারণত MPa (মেগাপ্যাস্কাল) বা N/mm² (নিউটন প্রতি বর্গ মিলিমিটার)।

উদাহরণ

একটি উদাহরণ হিসাবে কম কার্বন ইস্পাত নিন, এর ফলন সীমা সাধারণত 207MPa হয়। এই সীমার চেয়ে বেশি বাহ্যিক শক্তির অধীন হলে, কম কার্বন ইস্পাত স্থায়ী বিকৃতি তৈরি করবে এবং পুনরুদ্ধার করা যাবে না; এই সীমার চেয়ে কম বাহ্যিক শক্তির অধীন হলে, কম কার্বন ইস্পাত তার আসল অবস্থায় ফিরে আসতে পারে।

ধাতু উপকরণের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য মূল্যায়নের জন্য ফলন শক্তি একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক। এটি বহিরাগত শক্তির শিকার হলে প্লাস্টিকের বিকৃতি প্রতিরোধ করার উপকরণগুলির ক্ষমতা প্রতিফলিত করে।

প্রসার্য শক্তি

প্রসার্য শক্তি হল প্রসার্য লোডের অধীনে ক্ষতি প্রতিরোধ করার জন্য একটি উপাদানের ক্ষমতা, যা বিশেষভাবে সর্বাধিক চাপ মান হিসাবে প্রকাশ করা হয় যা প্রসার্য প্রক্রিয়া চলাকালীন উপাদানটি সহ্য করতে পারে। যখন উপাদানটির প্রসার্য চাপ তার প্রসার্য শক্তিকে ছাড়িয়ে যায়, তখন উপাদানটি প্লাস্টিকের বিকৃতি বা ফ্র্যাকচারের মধ্য দিয়ে যাবে।

গণনার সূত্র

প্রসার্য শক্তির (σt) গণনার সূত্র হল:

σt = F/A

যেখানে F হল সর্বাধিক প্রসার্য বল (নিউটন, এন) যা নমুনা ভাঙার আগে সহ্য করতে পারে এবং A হল নমুনার আসল ক্রস-বিভাগীয় এলাকা (বর্গ মিলিমিটার, mm²)।

ইউনিট

প্রসার্য শক্তির একক সাধারণত MPa (মেগাপ্যাস্কাল) বা N/mm² (নিউটন প্রতি বর্গ মিলিমিটার)। 1 MPa হল 1,000,000 নিউটন প্রতি বর্গমিটারের সমান, যা 1 N/mm² এর সমান।

প্রভাবক কারণ

প্রসার্য শক্তি রাসায়নিক গঠন, মাইক্রোস্ট্রাকচার, তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়া, প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি ইত্যাদি সহ অনেকগুলি কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয়। বিভিন্ন উপকরণের বিভিন্ন প্রসার্য শক্তি রয়েছে, তাই ব্যবহারিক প্রয়োগে, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে উপযুক্ত উপকরণ নির্বাচন করা প্রয়োজন। উপকরণ

ব্যবহারিক প্রয়োগ

প্রসার্য শক্তি উপাদান বিজ্ঞান এবং প্রকৌশল ক্ষেত্রে একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি, এবং প্রায়শই উপকরণগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি মূল্যায়ন করতে ব্যবহৃত হয়। কাঠামোগত নকশা, উপাদান নির্বাচন, নিরাপত্তা মূল্যায়ন ইত্যাদির ক্ষেত্রে, প্রসার্য শক্তি একটি ফ্যাক্টর যা অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত। উদাহরণস্বরূপ, নির্মাণ প্রকৌশলে, ইস্পাতের প্রসার্য শক্তি এটি লোড সহ্য করতে পারে কিনা তা নির্ধারণ করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ; মহাকাশের ক্ষেত্রে, লাইটওয়েট এবং উচ্চ-শক্তির উপকরণের প্রসার্য শক্তি বিমানের নিরাপত্তা নিশ্চিত করার মূল চাবিকাঠি।

ক্লান্তি শক্তি:

ধাতব ক্লান্তি বলতে বোঝায় যে প্রক্রিয়ায় উপাদান এবং উপাদানগুলি ধীরে ধীরে চক্রীয় চাপ বা চক্রীয় স্ট্রেনের অধীনে এক বা একাধিক জায়গায় স্থানীয় স্থায়ী ক্রমবর্ধমান ক্ষতি তৈরি করে এবং নির্দিষ্ট সংখ্যক চক্রের পরে ফাটল বা হঠাৎ সম্পূর্ণ ফ্র্যাকচার ঘটে।

বৈশিষ্ট্য

সময়ের মধ্যে আকস্মিকতা: ধাতব ক্লান্তি ব্যর্থতা প্রায়ই স্পষ্ট লক্ষণ ছাড়াই অল্প সময়ের মধ্যে হঠাৎ ঘটে।

অবস্থানে স্থানীয়তা: ক্লান্তি ব্যর্থতা সাধারণত স্থানীয় এলাকায় ঘটে যেখানে চাপ ঘনীভূত হয়।

পরিবেশ এবং ত্রুটিগুলির প্রতি সংবেদনশীলতা: ধাতব ক্লান্তি পরিবেশের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল এবং উপাদানের ভিতরে ক্ষুদ্র ত্রুটিগুলি, যা ক্লান্তি প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করতে পারে।

প্রভাবক কারণ

স্ট্রেস প্রশস্ততা: চাপের মাত্রা সরাসরি ধাতুর ক্লান্তি জীবনকে প্রভাবিত করে।

গড় চাপের মাত্রা: গড় চাপ যত বেশি হবে, ধাতুর ক্লান্তি জীবন তত কম হবে।

চক্রের সংখ্যা: যতবার ধাতুটি চক্রীয় চাপ বা স্ট্রেনের মধ্যে থাকে, ক্লান্তি ক্ষতির জমে তত গুরুতর।

প্রতিরোধমূলক ব্যবস্থা

উপাদান নির্বাচন অপ্টিমাইজ করুন: উচ্চ ক্লান্তি সীমা সহ উপকরণ নির্বাচন করুন।

চাপের ঘনত্ব হ্রাস করা: কাঠামোগত নকশা বা প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির মাধ্যমে চাপের ঘনত্ব হ্রাস করুন, যেমন গোলাকার কোণার রূপান্তর ব্যবহার করা, ক্রস-বিভাগীয় মাত্রা বৃদ্ধি করা ইত্যাদি।

পৃষ্ঠের চিকিত্সা: পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলি কমাতে এবং ক্লান্তি শক্তি উন্নত করতে ধাতব পৃষ্ঠে পলিশিং, স্প্রে করা ইত্যাদি।

পরিদর্শন এবং রক্ষণাবেক্ষণ: ক্র্যাকগুলির মতো ত্রুটিগুলি অবিলম্বে সনাক্ত এবং মেরামত করতে নিয়মিত ধাতব উপাদানগুলি পরিদর্শন করুন; ক্লান্তি প্রবণ অংশগুলি বজায় রাখুন, যেমন জীর্ণ অংশগুলি প্রতিস্থাপন করা এবং দুর্বল লিঙ্কগুলিকে শক্তিশালী করা।

ধাতু ক্লান্তি একটি সাধারণ ধাতু ব্যর্থতা মোড, যা আকস্মিকতা, স্থানীয়তা এবং পরিবেশের প্রতি সংবেদনশীলতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। স্ট্রেসের প্রশস্ততা, গড় চাপের মাত্রা এবং চক্রের সংখ্যা হল ধাতব ক্লান্তি প্রভাবিত করার প্রধান কারণ।

SN বক্ররেখা: বিভিন্ন স্ট্রেস লেভেলের অধীন পদার্থের ক্লান্তি জীবন বর্ণনা করে, যেখানে S চাপের প্রতিনিধিত্ব করে এবং N স্ট্রেস চক্রের সংখ্যাকে প্রতিনিধিত্ব করে।

ক্লান্তি শক্তি সহগ সূত্র:

(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)

যেখানে (Ka) হল লোড ফ্যাক্টর, (Kb) হল সাইজ ফ্যাক্টর, (Kc) হল তাপমাত্রা ফ্যাক্টর, (Kd) হল সারফেস কোয়ালিটি ফ্যাক্টর, এবং (Ke) হল নির্ভরযোগ্যতা ফ্যাক্টর।

SN বক্ররেখা গাণিতিক অভিব্যক্তি:

(\sigma^m N = C)

যেখানে (\সিগমা) হল স্ট্রেস, N হল স্ট্রেস চক্রের সংখ্যা, এবং m এবং C হল বস্তুগত ধ্রুবক।

গণনার ধাপ

উপাদান ধ্রুবক নির্ধারণ করুন:

পরীক্ষার মাধ্যমে বা প্রাসঙ্গিক সাহিত্যের উল্লেখ করে m এবং C-এর মান নির্ণয় করুন।

স্ট্রেস কনসেনট্রেশন ফ্যাক্টর নির্ধারণ করুন: অংশের প্রকৃত আকৃতি এবং আকার বিবেচনা করুন, সেইসাথে ফিলেট, কীওয়ে ইত্যাদি দ্বারা সৃষ্ট স্ট্রেস ঘনত্ব বিবেচনা করুন, স্ট্রেস কনসেনট্রেশন ফ্যাক্টর কে নির্ধারণ করুন। ক্লান্তি শক্তি গণনা করুন: SN বক্ররেখা এবং চাপ অনুযায়ী ঘনত্ব ফ্যাক্টর, অংশের নকশা জীবন এবং কাজের চাপ স্তরের সাথে মিলিত, ক্লান্তি শক্তি গণনা করে।

2. প্লাস্টিকতা:

প্লাস্টিসিটি এমন একটি উপাদানের সম্পত্তিকে বোঝায় যা বাহ্যিক শক্তির সাপেক্ষে, বহিরাগত শক্তি তার স্থিতিস্থাপক সীমা ছাড়িয়ে গেলে ভাঙা ছাড়াই স্থায়ী বিকৃতি তৈরি করে। এই বিকৃতিটি অপরিবর্তনীয়, এবং বহিরাগত শক্তি সরানো হলেও উপাদানটি তার আসল আকারে ফিরে আসবে না।

প্লাস্টিসিটি সূচক এবং এর গণনা সূত্র

প্রসারণ (δ)

সংজ্ঞা: প্রসারণ হল মূল গেজের দৈর্ঘ্যে নমুনাটি টেনসিল ফ্র্যাকচার হওয়ার পরে গেজ বিভাগের মোট বিকৃতির শতাংশ।

সূত্র: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

যেখানে L0 হল নমুনার মূল গেজ দৈর্ঘ্য;

L1 হল নমুনা ভাঙার পর গেজ দৈর্ঘ্য।

সেগমেন্টাল রিডাকশন (Ψ)

সংজ্ঞা: সেগমেন্টাল রিডাকশন হল মূল ক্রস-বিভাগীয় এলাকায় নমুনা ভাঙার পর নেকিং পয়েন্টে ক্রস-বিভাগীয় এলাকায় সর্বাধিক হ্রাসের শতাংশ।

সূত্র: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%

যেখানে F0 হল নমুনার মূল ক্রস-বিভাগীয় এলাকা;

নমুনা ভাঙ্গার পরে নেকিং পয়েন্টে F1 হল ক্রস-বিভাগীয় এলাকা।

3. কঠোরতা

ধাতব কঠোরতা হল একটি যান্ত্রিক সম্পত্তি সূচক যা ধাতব পদার্থের কঠোরতা পরিমাপ করে। এটি ধাতব পৃষ্ঠের স্থানীয় আয়তনে বিকৃতি প্রতিরোধ করার ক্ষমতা নির্দেশ করে।

ধাতু কঠোরতার শ্রেণীবিভাগ এবং উপস্থাপনা

ধাতব কঠোরতার বিভিন্ন পরীক্ষা পদ্ধতি অনুসারে বিভিন্ন শ্রেণিবিন্যাস এবং উপস্থাপনা পদ্ধতি রয়েছে। প্রধানত নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত:

ব্রিনেল কঠোরতা (HB):

প্রয়োগের সুযোগ: সাধারণত ব্যবহৃত হয় যখন উপাদান নরম হয়, যেমন অ লৌহঘটিত ধাতু, ইস্পাত তাপ চিকিত্সার আগে বা অ্যানিলিংয়ের পরে।

পরীক্ষার নীতি: পরীক্ষার লোডের একটি নির্দিষ্ট আকারের সাথে, একটি শক্ত ইস্পাত বল বা একটি নির্দিষ্ট ব্যাসের কার্বাইড বলকে পরীক্ষা করার জন্য ধাতব পৃষ্ঠে চাপানো হয় এবং একটি নির্দিষ্ট সময়ের পরে লোডটি আনলোড করা হয় এবং ইন্ডেন্টেশনের ব্যাস পরিমাপ করা হয় পৃষ্ঠের উপর.

গণনার সূত্র: ব্রিনেল কঠোরতা মান হল ইন্ডেন্টেশনের গোলাকার পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল দ্বারা লোডকে ভাগ করে প্রাপ্ত ভাগফল।

রকওয়েল কঠোরতা (HR):

প্রয়োগের সুযোগ: সাধারণত উচ্চ কঠোরতা সহ উপকরণগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন তাপ চিকিত্সার পরে কঠোরতা।

পরীক্ষার নীতি: Brinell কঠোরতা অনুরূপ, কিন্তু বিভিন্ন প্রোব (হীরা) এবং বিভিন্ন গণনা পদ্ধতি ব্যবহার করে।

প্রকার: অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভর করে, এইচআরসি (উচ্চ কঠোরতা সামগ্রীর জন্য), এইচআরএ, এইচআরবি এবং অন্যান্য প্রকার রয়েছে।

ভিকার কঠোরতা (HV):

প্রয়োগের সুযোগ: মাইক্রোস্কোপ বিশ্লেষণের জন্য উপযুক্ত।

পরীক্ষার নীতি: 120kg-এর কম লোড সহ উপাদান পৃষ্ঠে চাপুন এবং 136° একটি শীর্ষ কোণ সহ একটি ডায়মন্ড বর্গাকার শঙ্কু ইন্ডেন্টার, এবং ভিকারস কঠোরতা মান পেতে উপাদান ইন্ডেন্টেশন পিটের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে লোড মান দ্বারা ভাগ করুন।

লিব কঠোরতা (HL):

বৈশিষ্ট্য: পোর্টেবল কঠোরতা পরীক্ষক, পরিমাপ করা সহজ।

পরীক্ষার নীতি: কঠোরতা পৃষ্ঠকে প্রভাবিত করার পরে প্রভাব বল হেড দ্বারা উত্পন্ন বাউন্স ব্যবহার করুন এবং নমুনা পৃষ্ঠ থেকে প্রভাবের গতিতে 1 মিমিতে পাঞ্চের রিবাউন্ড গতির অনুপাত দ্বারা কঠোরতা গণনা করুন।