在數(shù)控加工材料中，強(qiáng)度、剛度和硬度是最重要的三個(gè)材料特性。它們定義了材料在切削工具作用下的行為。事實(shí)上，僅根據(jù)這三個(gè)特性就可以將材料分類為“難以切割”。今天我們來(lái)說(shuō)說(shuō)其中的強(qiáng)度。

什么是材料強(qiáng)度?

強(qiáng)度可以說(shuō)是工程應(yīng)用中最重要的機(jī)械性能。這是工程師在選擇設(shè)計(jì)材料時(shí)首先要檢查的規(guī)范。從最簡(jiǎn)單的意義上說(shuō)，它決定了材料受到外力作用時(shí)的變形程度。因此，材料越堅(jiān)固，變形就越小。

為了更詳細(xì)地解釋這一點(diǎn)，我們將使用經(jīng)典的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。正如你可能注意到的，它在一個(gè)圖中包含了很多信息。起初，它可能有點(diǎn)難以掌握，但我們將把它分解成易于管理的碎片。

應(yīng)力-應(yīng)變曲線

首先，讓我們簡(jiǎn)單介紹一下應(yīng)力和應(yīng)變的概念，應(yīng)力是單位面積上的力。所以，作用在材料上的力越大，應(yīng)力就越大。另一方面，應(yīng)變是材料每單位長(zhǎng)度的變形量。因此，它是測(cè)量材料在應(yīng)力作用下的響應(yīng)。自然，它們有直接的關(guān)系:如果一個(gè)增加，另一個(gè)也會(huì)增加，反之亦然。

需要注意的是，根據(jù)力施加在物體上的方式，應(yīng)力有很多種類型。在我們的案例中，我們只考慮拉伸應(yīng)力，因?yàn)樗谴蠖鄶?shù)應(yīng)用中最常見(jiàn)的加載條件類型。

屈服強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度是材料在其屈服點(diǎn)之前的強(qiáng)度。屈服點(diǎn)是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的一個(gè)點(diǎn)，在此之前材料發(fā)生彈性變形。也就是說(shuō)，如果去除壓力，它會(huì)恢復(fù)原來(lái)的形狀。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)這一點(diǎn)時(shí)，材料會(huì)發(fā)生永久性的塑性變形，即使去除載荷也不會(huì)消失。

可以理解的是，屈服強(qiáng)度是設(shè)計(jì)工程師最相關(guān)的性能，因?yàn)榇蠖鄶?shù)產(chǎn)品的塑性變形是不利的。

極限抗拉強(qiáng)度

極限拉伸強(qiáng)度(UTS)是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的另一個(gè)點(diǎn)，它定義了材料可以達(dá)到的最大拉伸應(yīng)力。它發(fā)生在塑性變形區(qū)，代表材料開(kāi)始走向破壞的點(diǎn)。

從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，它是一個(gè)重要的測(cè)量應(yīng)力，如果部分是預(yù)期塑性變形。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)力應(yīng)保持在遠(yuǎn)低于UTS，以避免過(guò)度變形和骨折。

斷裂強(qiáng)度

斷裂強(qiáng)度這個(gè)名稱是不言自明的。在這個(gè)應(yīng)力值下，材料完全失效并開(kāi)始破裂。也就是說(shuō)，它會(huì)斷裂。這是一個(gè)極端的壓力點(diǎn)，在設(shè)計(jì)階段絕對(duì)要避免。

在機(jī)械加工領(lǐng)域，刀具破損就是一個(gè)很好的例子。如果切削工具受力過(guò)大，它的切削刃就會(huì)脫落，使它變得無(wú)用。

抗壓強(qiáng)度

如上所述，有各種方法來(lái)施加壓力的一部分。前面的討論僅僅是基于拉應(yīng)力。然而，大多數(shù)材料在其他種類的壓力下表現(xiàn)相似。

抗壓強(qiáng)度是材料在壓縮力作用下的強(qiáng)度。行為是相同的，材料在壓縮載荷下變形(最初是彈性的，然后是塑性的)。最后，它在一定的應(yīng)力值下開(kāi)始破裂。

一般來(lái)說(shuō)，抗壓強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度，因?yàn)閴嚎s材料比拉長(zhǎng)材料更難。在工程設(shè)計(jì)中，部件是否承受壓縮力是一個(gè)重要的特征。例如液壓機(jī)、圓柱和汽車懸掛系統(tǒng)。