Malzemelerin gücü ve tokluğu arasındaki fark
Kuvvet
Güç, kırılmamış bir metalin tek bir uygulanan yük altında deforme olmadan veya kırılmadan önce dayanabileceği stresdir. Bir malzemenin gerilme kuvvetlerine maruz kaldığında kırığa direnme yeteneğinin bir ölçüsüdür.
Sertlik
Sertlik, çatlamış bir malzeme kırılmadan önce gereken enerji miktarıdır. Malzeme ne kadar sert olursa, çatlağın kırılmasına neden olmak için o kadar fazla enerji gerekir. Belirli bir alaşım için, düşük kırık tokluğu daha düşük süneklik anlamına gelir. Örneğin, cam çok düşük tokluğa sahiptir ve bu nedenle çok kırılgandır.
Yükün kırık üzerindeki etkisi
Belirli bir uzunlukta çatlak olan bir bileşen için, kırılma tokluğu azaldıkça, bileşenin kırılmadan önce yüke dayanma yeteneği de azalır. Tersine, belirli bir yük için, kırılma tokluğu arttıkça, bileşen kırılmadan daha uzun çatlakları tolere edebilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, herhangi bir alaşım için, gerilme mukavemeti arttıkça tokluğu azalır. Bu nedenle, hem yüksek tokluk hem de yüksek mukavemet gerektiğinde, genellikle her iki gereksinimi karşılayan başka bir alaşıma geçmek gerekir.
Malzeme seçiminde gücü ve tokluğu düşünün
Tasarımcılar genellikle bir bileşenin kesit alanını en aza indirmelerini sağlamak için mümkün olan en yüksek güce sahip malzemeleri kullanma eğilimindedir. Bununla birlikte, bu yanlışlıkla imalat sırasında veya kullanım sırasında küçük çatlaklar oluşursa kırığa dayanacak kadar zor olmayan malzemelerin kullanımına yol açabilir. Yorgunluk stresi, çatlak oluşumunun olası bir nedenidir.
Yorgunluk koşullarına maruz kalan bileşenlerde çatlak oluşumu genellikle beklenir. Bu durumlarda, çatlak, tüm kesitin yükü destekleyemediği noktaya ve bileşenin kırılmadığı noktaya yayılmadan önce bileşenin ne kadar süre kullanılabileceğini belirlemek için kırık tokluğunun bilinmesi gerekir. Bu, havacılık bileşenleri ve kazanlar gibi basınçlı kaplar için geçerlidir.
Yorgunluk koşullarına maruz kalan yapısal bileşenler için tasarımcılar hem mukavemet hem de tokluğa odaklanmalıdır. Güç, malzemenin uygulanan yüke deformasyon olmadan dayanmasına izin verecek kadar büyük olmalıdır. Metalin felaket başarısızlığı olmadan yorgunluk çatlaklarının oluşumuna dayanmasına izin vermek için tokluk yeterli olmalıdır.
