معرفة

-قوة الخضوع-

عندما تتجاوز القوة الخارجية الحد المرن للمادة، ستخضع المادة لتشوه بلاستيكي، أي بعد التفريغ، تحتفظ المادة ببعض التشوه المتبقي. عندما تستمر القوة الخارجية في الزيادة إلى قيمة معينة، تحدث الظاهرة حيث تستمر العينة في الاستطالة على الرغم من أن القوة الخارجية لا تزيد أو حتى تنقص. يتجلى هذا على منحنى الإجهاد والانفعال على شكل هضبة أو قمم ووديان على شكل سن المنشار، وتسمى هذه الظاهرة ظاهرة الخضوع. القوة في مرحلة الهضبة هي قوة الخضوع. تسمى القوة قبل الانخفاض الأول عندما تخضع العينة بقوة الخضوع العليا، وتسمى القوة الدنيا أثناء مرحلة الخضوع دون مراعاة التأثير اللحظي بقوة الخضوع الدنيا. القوى المقابلة هي قوة الخضوع، وقوة الخضوع العليا، وقوة الخضوع الدنيا.

 

-تحديد قوة الخضوع-

بالنسبة للمواد المعدنية التي لا تتميز بظاهرة خضوع مميزة، يجب قياس قوة التمدد غير المتناسبة المحددة أو إجهاد الاستطالة المتبقي المحدد. أما بالنسبة للمواد المعدنية ذات ظاهرة خضوع مميزة، فيمكن قياس قوة الخضوع، وقوة الخضوع العليا، وقوة الخضوع الدنيا. وبشكل عام، تُحدد قوة الخضوع الدنيا فقط.

 

هناك بشكل عام طريقتان لتحديد قوة الخضوع العليا وقوة الخضوع السفلى: الطريقة الرسومية وطريقة المؤشر.

 

1. الطريقة الرسومية

أثناء الاختبار، يُستخدم جهاز تسجيل آلي لرسم منحنى إزاحة القوة-الرأس. يجب أن يكون مقياس محور القوة بحيث يُمثل كل مم إجهادًا أقل من 10 نيوتن/مم²، ويجب رسم المنحنى حتى نهاية مرحلة الخضوع على الأقل. على المنحنى، حدد القوة الثابتة Fe عند هضبة الخضوع، أو أقصى قوة Feh قبل أول انخفاض في القوة في مرحلة الخضوع، أو أدنى قوة Fel التي لا تتأثر بالتأثير اللحظي الأولي.

 

يمكن حساب قوة الخضوع وقوة الخضوع العليا وقوة الخضوع السفلى بالصيغ التالية:

صيغة حساب قوة الخضوع: Re = Fe / حيث Fe هي القوة الثابتة عند الخضوع.

صيغة حساب قوة الخضوع العلوية: Reh = Feh / حيث Feh هي القوة القصوى قبل أول انخفاض في القوة أثناء مرحلة الخضوع.

صيغة حساب قوة الخضوع المنخفضة: Rel = Fel / So، حيث Fel هي الحد الأدنى للقوة الأقل من التأثير اللحظي الأولي.

 

2. طريقة المؤشر

أثناء الاختبار، تتوافق القوة الثابتة التي يتوقف عندها مؤشر قرص قوة القياس عن الحركة لأول مرة، أو القوة القصوى قبل أن يدور المؤشر للخلف لأول مرة، أو القوة الدنيا الأقل من التأثير اللحظي الأولي، على التوالي مع قوة الخضوع، وقوة الخضوع العليا، وقوة الخضوع السفلى.

 

-تحديد قوى الخضوع العلوية والسفلية-

 

يتم الحكم على ذروة الإجهاد الأولى قبل الخضوع باعتبارها قوة الخضوع العليا، بغض النظر عن حجم ذروة الإجهاد اللاحقة.

 

إذا وُجدت قيمتان أو أكثر للحد الأدنى من الإجهاد خلال مرحلة الخضوع، فيجب استبعاد أول قيمة للحد الأدنى من الإجهاد، وتُعتبر أصغر قيمة من القيم المتبقية للحد الأدنى من الإجهاد أقل مقاومة خضوع. إذا وُجدت قيمة واحدة فقط للحد الأدنى من الإجهاد، فيجب اعتبارها أقل مقاومة خضوع.

 

إذا ظهرت هضبة خلال مرحلة الخضوع، يُحدد الإجهاد عند الهضبة على أنه مقاومة الخضوع المنخفضة. إذا حدثت هضبات متعددة وكان إجهاد الأخيرة أعلى من إجهاد الأولى، يُحسب إجهاد الهضبة الأولى على أنه مقاومة الخضوع المنخفضة.

 

يجب أن تكون قوة الخضوع المنخفضة أقل من قوة الخضوع العليا.

 

- أهمية قوة الخضوع -

في أساليب تصميم المتانة التقليدية، تُعتمد مقاومة الخضوع كمعيار للمواد البلاستيكية، ويُعرّف الإجهاد المسموح به [σ] بـ σys/n، مع معامل أمان n يُحدد عادةً عند 2 أو أعلى. أما بالنسبة للمواد الهشة، فتُعتمد مقاومة الشد كمعيار، ويُعرّف الإجهاد المسموح به [σ] بـ σb/n، مع معامل أمان n يُحدد عادةً عند 6.

 

لا تقتصر أهمية مقاومة الخضوع على الجانب العملي المباشر فحسب، بل تُعدّ أيضًا مقياسًا تقريبيًا لبعض السلوكيات الميكانيكية والخصائص التكنولوجية للمواد في الهندسة. على سبيل المثال، زيادة مقاومة الخضوع للمادة تجعلها أكثر عرضة للتآكل الإجهادي وهشاشة الهيدروجين؛ في المقابل، يشير انخفاض مقاومة الخضوع إلى قابلية تشكيل ولحام أفضل في المعالجة الباردة، إلخ. لذلك، تُعد مقاومة الخضوع مؤشرًا أساسيًا ومحوريًا لخصائص المواد.

 

- العوامل المؤثرة على قوة العائد -

تشمل العوامل الجوهرية المؤثرة على مقاومة الخضوع: الترابط، والبنية المجهرية، والتركيب، والطبيعة الذرية. تُظهر مقارنة مقاومة خضوع المعادن بتلك الخاصة بالسيراميك والبوليمرات أن نوع الرابطة أساسي. من منظور البنية المجهرية والتركيب، هناك أربع آليات تقوية تؤثر على مقاومة خضوع المواد المعدنية، وهي: تقوية المحلول الصلب، والتصلب بالشغل، والتقوية بالترسيب، والتقوية بالتشتت، بالإضافة إلى تقوية حدود الحبيبات والحبيبات الفرعية. من بين هذه الآليات، يُعدّ التقوية بالترسيب وتكرير الحبيبات من أكثر الطرق استخدامًا في السبائك الصناعية لتعزيز مقاومة خضوع المواد. من بين آليات التقوية هذه، لا تزيد الآليات الثلاث الأولى من القوة فحسب، بل تقلل أيضًا من لدونة المادة. تكرير الحبيبات وتقوية الحبيبات الفرعية فقط هما القادران على تعزيز كل من القوة واللدونة.

 

تشمل العوامل الخارجية التي تؤثر على مقاومة الخضوع: درجة الحرارة، ومعدل الانفعال، وحالة الإجهاد. مع انخفاض درجة الحرارة وزيادة معدل الانفعال، ترتفع مقاومة خضوع المادة. وخاصةً بالنسبة للمعادن المكعبة ذات الجسم المركزي، فهي حساسة بشكل خاص لدرجة الحرارة ومعدل الانفعال، مما يؤدي إلى هشاشة الفولاذ عند درجات حرارة منخفضة. كما أن تأثير حالة الإجهاد كبير. على الرغم من أن مقاومة الخضوع مؤشر أساسي يعكس الخصائص الجوهرية للمواد، إلا أن قيمة مقاومة الخضوع تختلف باختلاف حالات الإجهاد. وتُشير مقاومة الخضوع للمواد التي نشير إليها عادةً إلى مقاومة الخضوع تحت تأثير شد أحادي المحور.

 

إذا كان لديك أي سؤال أو طلب أو أجزاء جديدة من المسبوكات أو القوالب تحتاج إلى التطوير أو تحسين سلسلة التوريد الخاصة بك، فلا تتردد في الاتصال بنا على info@castings-forging.com