دھاتی مواد کی مکینیکل خصوصیات کا خلاصہ

طاقت کا ٹینسائل ٹیسٹ بنیادی طور پر کھینچنے کے عمل کے دوران نقصان کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے دھاتی مواد کی صلاحیت کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور یہ مواد کی مکینیکل خصوصیات کا جائزہ لینے کے لیے اہم اشارے میں سے ایک ہے۔

1. ٹینسائل ٹیسٹ

ٹینسائل ٹیسٹ مادی میکانکس کے بنیادی اصولوں پر مبنی ہے۔ کچھ شرائط کے تحت مواد کے نمونے پر ٹینسائل بوجھ لگانے سے، یہ نمونہ ٹوٹنے تک تناؤ کی خرابی کا سبب بنتا ہے۔ ٹیسٹ کے دوران، مختلف بوجھ کے تحت تجرباتی نمونے کی خرابی اور زیادہ سے زیادہ بوجھ جب نمونے کے وقفے کو ریکارڈ کیا جاتا ہے، تاکہ پیداوار کی طاقت، تناؤ کی طاقت اور مواد کی کارکردگی کے دیگر اشارے کا حساب لگایا جا سکے۔

تناؤ σ = F/A

σ ٹینسائل طاقت (MPa) ہے

F تناؤ کا بوجھ ہے (N)

A نمونے کا کراس سیکشنل ایریا ہے۔

2. ٹینسائل وکر

کھینچنے کے عمل کے کئی مراحل کا تجزیہ:

a ایک چھوٹے بوجھ کے ساتھ OP مرحلے میں، لمبائی بوجھ کے ساتھ ایک لکیری تعلق میں ہے، اور Fp سیدھی لائن کو برقرار رکھنے کے لیے زیادہ سے زیادہ بوجھ ہے۔

ب بوجھ Fp سے تجاوز کرنے کے بعد، ٹینسائل وکر ایک غیر لکیری رشتہ لینا شروع کر دیتا ہے۔ نمونہ ابتدائی اخترتی کے مرحلے میں داخل ہوتا ہے، اور بوجھ کو ہٹا دیا جاتا ہے، اور نمونہ اپنی اصل حالت میں واپس آسکتا ہے اور لچکدار طور پر خراب ہوجاتا ہے۔

c بوجھ Fe سے تجاوز کرنے کے بعد، بوجھ ہٹا دیا جاتا ہے، اخترتی کا کچھ حصہ بحال ہوجاتا ہے، اور بقایا اخترتی کا کچھ حصہ برقرار رہتا ہے، جسے پلاسٹک کی اخترتی کہا جاتا ہے۔ Fe کو لچکدار حد کہا جاتا ہے۔

d جب بوجھ مزید بڑھتا ہے تو تناؤ کا منحنی خطوط ظاہر کرتا ہے۔ جب بوجھ بڑھتا یا کم نہیں ہوتا ہے، تجرباتی نمونے کے مسلسل لمبا ہونے کے رجحان کو پیداوار کہا جاتا ہے۔ پیداوار کے بعد، نمونہ پلاسٹک کی واضح اخترتی سے گزرنا شروع کر دیتا ہے۔

e پیداوار کے بعد، نمونہ اخترتی مزاحمت میں اضافہ، کام کی سختی اور اخترتی کی مضبوطی کو ظاہر کرتا ہے۔ جب بوجھ Fb تک پہنچتا ہے تو نمونے کا وہی حصہ تیزی سے سکڑ جاتا ہے۔ Fb طاقت کی حد ہے۔

f سکڑنے کا رجحان نمونے کی برداشت کی صلاحیت میں کمی کا باعث بنتا ہے۔ جب بوجھ Fk تک پہنچتا ہے تو نمونہ ٹوٹ جاتا ہے۔ اسے فریکچر لوڈ کہا جاتا ہے۔

پیداوار کی طاقت

پیداوار کی طاقت زیادہ سے زیادہ تناؤ کی قیمت ہے جسے دھاتی مواد پلاسٹک کی خرابی کے آغاز سے لے کر مکمل فریکچر تک برداشت کر سکتا ہے جب بیرونی طاقت کا نشانہ بنتا ہے۔ یہ قدر اس اہم نقطہ کی نشاندہی کرتی ہے جہاں مواد لچکدار اخترتی کے مرحلے سے پلاسٹک کی اخترتی کے مرحلے میں منتقل ہوتا ہے۔

درجہ بندی

اوپری پیداوار کی طاقت: پہلی بار جب پیداوار ہوتی ہے تو قوت کے گرنے سے پہلے نمونے کے زیادہ سے زیادہ دباؤ کو کہتے ہیں۔

کم پیداوار کی طاقت: پیداوار کے مرحلے میں کم از کم دباؤ سے مراد ہے جب ابتدائی عارضی اثر کو نظر انداز کیا جاتا ہے۔ چونکہ کم پیداوار پوائنٹ کی قدر نسبتاً مستحکم ہے، اس لیے اسے عام طور پر مادی مزاحمت کے اشارے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جسے پیداوار پوائنٹ یا پیداوار کی طاقت کہا جاتا ہے۔

حساب کتاب کا فارمولا

اوپری پیداوار کی طاقت کے لیے: R = F/Sₒ، جہاں F زیادہ سے زیادہ قوت ہے اس سے پہلے کہ قوت پیداوار کے مرحلے میں پہلی بار گرے، اور Sₒ نمونے کا اصل کراس سیکشنل ایریا ہے۔

کم پیداوار کی طاقت کے لیے: R = F/Sₒ، جہاں F ابتدائی عارضی اثر کو نظر انداز کرتے ہوئے کم از کم قوت F ہے، اور Sₒ نمونے کا اصل کراس سیکشنل علاقہ ہے۔

یونٹ

پیداوار کی طاقت کی اکائی عام طور پر MPa (megapascal) یا N/mm² (نیوٹن فی مربع ملی میٹر) ہوتی ہے۔

مثال

کم کاربن اسٹیل کو مثال کے طور پر لیں، اس کی پیداوار کی حد عام طور پر 207MPa ہوتی ہے۔ جب اس حد سے زیادہ بیرونی قوت کا نشانہ بنایا جاتا ہے، کم کاربن اسٹیل مستقل اخترتی پیدا کرے گا اور اسے بحال نہیں کیا جا سکتا۔ جب اس حد سے کم کسی بیرونی قوت کا نشانہ بنایا جائے تو کم کاربن اسٹیل اپنی اصل حالت میں واپس آ سکتا ہے۔

دھاتی مواد کی مکینیکل خصوصیات کا جائزہ لینے کے لیے پیداوار کی طاقت اہم اشارے میں سے ایک ہے۔ یہ بیرونی قوتوں کا نشانہ بننے پر پلاسٹک کی اخترتی کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے مواد کی صلاحیت کی عکاسی کرتا ہے۔

تناؤ کی طاقت

تناؤ کی طاقت ایک مواد کی ٹینسائل بوجھ کے تحت ہونے والے نقصان کے خلاف مزاحمت کرنے کی صلاحیت ہے، جس کو خاص طور پر زیادہ سے زیادہ تناؤ کی قدر کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے جسے مواد تناؤ کے عمل کے دوران برداشت کر سکتا ہے۔ جب مواد پر تناؤ کا دباؤ اس کی تناؤ کی طاقت سے زیادہ ہو جاتا ہے تو، مواد پلاسٹک کی خرابی یا فریکچر سے گزرے گا۔

حساب کتاب کا فارمولا

ٹینسائل طاقت (σt) کا حساب کتاب یہ ہے:

σt = F/A

جہاں F زیادہ سے زیادہ ٹینسائل فورس (نیوٹن، این) ہے جسے توڑنے سے پہلے نمونہ برداشت کر سکتا ہے، اور A نمونے کا اصل کراس سیکشنل ایریا ہے (مربع ملی میٹر، mm²)۔

یونٹ

تناؤ کی طاقت کی اکائی عام طور پر MPa (megapascal) یا N/mm² (نیوٹن فی مربع ملی میٹر) ہوتی ہے۔ 1 MPa 1,000,000 نیوٹن فی مربع میٹر کے برابر ہے، جو کہ 1 N/mm² کے برابر بھی ہے۔

متاثر کرنے والے عوامل

تناؤ کی طاقت بہت سے عوامل سے متاثر ہوتی ہے، جن میں کیمیائی ساخت، مائیکرو اسٹرکچر، حرارت کے علاج کا عمل، پروسیسنگ کا طریقہ وغیرہ شامل ہیں۔ مختلف مواد میں مختلف ٹینسائل طاقتیں ہوتی ہیں، اس لیے عملی استعمال میں، مکینیکل خصوصیات کی بنیاد پر مناسب مواد کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔ مواد

عملی درخواست

مواد کی سائنس اور انجینئرنگ کے میدان میں تناؤ کی طاقت ایک بہت اہم پیرامیٹر ہے، اور اسے اکثر مواد کی میکانکی خصوصیات کا جائزہ لینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ساختی ڈیزائن، مواد کا انتخاب، حفاظتی تشخیص وغیرہ کے لحاظ سے، تناؤ کی طاقت ایک ایسا عنصر ہے جس پر غور کیا جانا چاہیے۔ مثال کے طور پر، تعمیراتی انجینئرنگ میں، اسٹیل کی تناؤ کی طاقت اس بات کا تعین کرنے میں ایک اہم عنصر ہے کہ آیا یہ بوجھ برداشت کر سکتا ہے۔ ایرو اسپیس کے میدان میں، ہلکے وزن اور زیادہ طاقت والے مواد کی تناؤ کی طاقت ہوائی جہاز کی حفاظت کو یقینی بنانے کی کلید ہے۔

تھکاوٹ کی طاقت:

دھاتی تھکاوٹ سے مراد وہ عمل ہے جس میں مادّہ اور اجزاء بتدریج ایک یا کئی جگہوں پر چکراتی تناؤ یا چکراتی تناؤ کے تحت مقامی مستقل مجموعی نقصان پیدا کرتے ہیں، اور ایک خاص تعداد کے چکروں کے بعد دراڑیں یا اچانک مکمل فریکچر واقع ہوتے ہیں۔

خصوصیات

وقت میں اچانک: دھاتی تھکاوٹ کی ناکامی اکثر واضح علامات کے بغیر مختصر وقت میں اچانک واقع ہوتی ہے۔

پوزیشن میں لوکلٹی: تھکاوٹ کی ناکامی عام طور پر مقامی علاقوں میں ہوتی ہے جہاں تناؤ مرتکز ہوتا ہے۔

ماحول اور نقائص کے لیے حساسیت: دھاتی تھکاوٹ ماحول کے لیے بہت حساس ہوتی ہے اور مواد کے اندر موجود چھوٹے نقائص، جو تھکاوٹ کے عمل کو تیز کر سکتے ہیں۔

متاثر کرنے والے عوامل

تناؤ کا طول و عرض: تناؤ کی شدت دھات کی تھکاوٹ کی زندگی کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔

اوسط تناؤ کی شدت: اوسط دباؤ جتنا زیادہ ہوگا، دھات کی تھکاوٹ کی زندگی اتنی ہی کم ہوگی۔

چکروں کی تعداد: دھات جتنی بار چکراتی دباؤ یا تناؤ میں ہوتی ہے، تھکاوٹ کا نقصان اتنا ہی سنگین ہوتا ہے۔

احتیاطی تدابیر

مواد کے انتخاب کو بہتر بنائیں: زیادہ تھکاوٹ کی حد کے ساتھ مواد منتخب کریں۔

تناؤ کے ارتکاز کو کم کرنا: ساختی ڈیزائن یا پروسیسنگ طریقوں کے ذریعے تناؤ کے ارتکاز کو کم کریں، جیسے گول کونے کی منتقلی کا استعمال، کراس سیکشنل طول و عرض میں اضافہ وغیرہ۔

سطح کا علاج: سطح کے نقائص کو کم کرنے اور تھکاوٹ کی طاقت کو بہتر بنانے کے لیے دھات کی سطح پر پالش، چھڑکاؤ وغیرہ۔

معائنہ اور دیکھ بھال: دراڑوں جیسے نقائص کا فوری طور پر پتہ لگانے اور ان کی مرمت کے لیے دھات کے اجزاء کا باقاعدگی سے معائنہ کریں۔ تھکاوٹ کا شکار حصوں کو برقرار رکھیں، جیسے کہ پہنے ہوئے حصوں کو تبدیل کرنا اور کمزور روابط کو مضبوط کرنا۔

دھاتی تھکاوٹ ایک عام دھاتی ناکامی کا موڈ ہے، جس کی خصوصیت اچانک، مقامیت اور ماحول کی حساسیت ہے۔ تناؤ کا طول و عرض، اوسط تناؤ کی شدت اور سائیکلوں کی تعداد دھاتی تھکاوٹ کو متاثر کرنے والے اہم عوامل ہیں۔

SN وکر: مختلف تناؤ کی سطحوں کے تحت مواد کی تھکاوٹ کی زندگی کو بیان کرتا ہے، جہاں S تناؤ کی نمائندگی کرتا ہے اور N تناؤ کے چکروں کی تعداد کو ظاہر کرتا ہے۔

تھکاوٹ کی طاقت کے گتانک فارمولہ:

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

جہاں (Ka) بوجھ کا عنصر ہے، (Kb) سائز کا عنصر ہے، (Kc) درجہ حرارت کا عنصر ہے، (Kd) سطح کے معیار کا عنصر ہے، اور (Ke) قابل اعتماد عنصر ہے۔

SN منحنی ریاضیاتی اظہار:

(\sigma^m N = C)

جہاں (\sigma) تناؤ ہے، N تناؤ کے چکروں کی تعداد ہے، اور m اور C مادی مستقل ہیں۔

حساب کے مراحل

مادی مستقل کا تعین کریں:

تجربات کے ذریعے یا متعلقہ لٹریچر کا حوالہ دے کر m اور C کی قدروں کا تعین کریں۔

تناؤ کے ارتکاز کے عنصر کا تعین کریں: اس حصے کی اصل شکل اور سائز کے ساتھ ساتھ فلیٹس، کی ویز وغیرہ کی وجہ سے ہونے والے تناؤ کے ارتکاز پر غور کریں، تناؤ کے ارتکاز کے عنصر K کا تعین کریں۔ تھکاوٹ کی طاقت کا حساب لگائیں: SN وکر اور تناؤ کے مطابق ارتکاز کا عنصر، ڈیزائن کی زندگی اور حصے کے کام کرنے والے تناؤ کی سطح کے ساتھ مل کر، تھکاوٹ کی طاقت کا حساب لگاتا ہے۔

2. پلاسٹکٹی:

پلاسٹکٹی سے مراد کسی ایسے مادے کی خاصیت ہے جو بیرونی قوت کا نشانہ بننے پر، جب بیرونی قوت اپنی لچکدار حد سے تجاوز کر جاتی ہے تو بغیر ٹوٹے مستقل اخترتی پیدا کرتی ہے۔ یہ اخترتی ناقابل واپسی ہے، اور مادہ اپنی اصل شکل میں واپس نہیں آئے گا چاہے بیرونی قوت کو ہٹا دیا جائے۔

پلاسٹکٹی انڈیکس اور اس کے حساب کتاب کا فارمولا

لمبائی (δ)

تعریف: طول و عرض گیج سیکشن کی کل خرابی کا فیصد ہے جب نمونہ اصل گیج کی لمبائی میں ٹینسائل ٹوٹ جاتا ہے۔

فارمولا: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

جہاں L0 نمونے کی اصل گیج کی لمبائی ہے۔

L1 نمونہ ٹوٹنے کے بعد گیج کی لمبائی ہے۔

قطعاتی کمی (Ψ)

تعریف: سیگمنٹل ریڈکشن اصلی کراس سیکشنل ایریا میں نمونہ کے ٹوٹ جانے کے بعد گردن کے مقام پر کراس سیکشنل ایریا میں زیادہ سے زیادہ کمی کا فیصد ہے۔

فارمولا: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%

جہاں F0 نمونہ کا اصل کراس سیکشنل علاقہ ہے۔

F1 نمونہ ٹوٹنے کے بعد گردن کے نقطہ پر کراس سیکشنل ایریا ہے۔

3. سختی

دھات کی سختی دھاتی مواد کی سختی کی پیمائش کرنے کے لیے ایک مکینیکل پراپرٹی انڈیکس ہے۔ یہ دھات کی سطح پر مقامی حجم میں اخترتی کے خلاف مزاحمت کرنے کی صلاحیت کی نشاندہی کرتا ہے۔

دھات کی سختی کی درجہ بندی اور نمائندگی

دھاتی سختی مختلف ٹیسٹ کے طریقوں کے مطابق درجہ بندی اور نمائندگی کے طریقوں کی ایک قسم ہے. بنیادی طور پر درج ذیل شامل ہیں:

برینل سختی (HB):

درخواست کا دائرہ: عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے جب مواد نرم ہو، جیسے الوہ دھاتیں، سٹیل گرمی کے علاج سے پہلے یا اینیلنگ کے بعد.

ٹیسٹ کا اصول: ٹیسٹ کے بوجھ کے ایک خاص سائز کے ساتھ، ایک خاص قطر کی سخت سٹیل کی گیند یا کاربائیڈ کی گیند کو جانچنے کے لیے دھات کی سطح پر دبایا جاتا ہے، اور بوجھ کو ایک مخصوص وقت کے بعد اتارا جاتا ہے، اور انڈینٹیشن کا قطر ٹیسٹ کرنے کی سطح پر ماپا جاتا ہے.

کیلکولیشن فارمولا: برائنل سختی کی قیمت انڈینٹیشن کے کروی سطح کے رقبے سے بوجھ کو تقسیم کر کے حاصل کیا جاتا ہے۔

راک ویل سختی (HR):

درخواست کا دائرہ: عام طور پر زیادہ سختی والے مواد کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جیسے گرمی کے علاج کے بعد سختی۔

ٹیسٹ کا اصول: برینیل کی سختی کی طرح، لیکن مختلف تحقیقات (ہیرے) اور حساب کے مختلف طریقے استعمال کرتے ہوئے۔

اقسام: درخواست پر منحصر ہے، HRC (اعلی سختی والے مواد کے لیے)، HRA، HRB اور دیگر اقسام ہیں۔

وکرز سختی (HV):

درخواست کا دائرہ: خوردبین تجزیہ کے لیے موزوں ہے۔

ٹیسٹ کا اصول: 120kg سے کم بوجھ کے ساتھ مٹیریل کی سطح کو دبائیں اور 136° کے عمودی زاویہ کے ساتھ ڈائمنڈ اسکوائر کون انڈینٹر دبائیں، اور Vickers کی سختی کی قدر حاصل کرنے کے لیے میٹریل انڈینٹیشن پٹ کے سطحی رقبے کو لوڈ ویلیو سے تقسیم کریں۔

لیب سختی (HL):

خصوصیات: پورٹیبل سختی ٹیسٹر، پیمائش کرنے کے لئے آسان.

ٹیسٹ کا اصول: سختی کی سطح کو متاثر کرنے کے بعد امپیکٹ بال ہیڈ سے پیدا ہونے والے باؤنس کا استعمال کریں، اور نمونے کی سطح سے اثر کی رفتار تک 1 ملی میٹر پر پنچ کی ریباؤنڈ رفتار کے تناسب سے سختی کا حساب لگائیں۔