部品の製造に使用する材料の金属強度は、製品の成功と完全性を決定する非常に大きな要素です。 したがって、金属強度表の重要性が高まります。
例えば、 航空宇宙機械加工 このプロジェクトでは、スパナやその他の工具の製造に必要な金属よりも強度の高い金属が必要になります。 間違った強度の金属を使用すると、致命的な結果を招く可能性があります。 プロジェクトの完全な崩壊や航空機の故障につながる可能性があります。 したがって、正しく選択する必要があります。
しかし、プロジェクトに適した金属強度をどのように選択すればよいでしょうか? この記事でわかります。
金属材料の共通特性
機械工が金属材料の強度を判断するためのさまざまな基準があります。 これらの指標は金属強度とも呼ばれます。 強度は、変形することなく応力に耐える材料の能力として定義できます。 金属にはさまざまな強度があるため、すべての金属がすべての目的に適しているわけではありません。 金属の強度にはさまざまな種類があり、次のようなものがあります。
抗張力
これは、金属が永久的な損傷を受けることなく耐えることができる引っ張りまたは伸びの最大量です。 金属がどれだけの張力に耐えられるかを示す尺度です。 金属に外力が加えられ、その降伏点を超えると、その後に生じる変形の一部は永久的なものとなり、元に戻すことはできません。 それが金属の引張強さです。
引張強さはさらに次の XNUMX つの部分に分けられます。
降伏強さ: これは、金属が永久変形せずに耐えられる強度です。 これは、部品が塑性変形する前に耐えられる最大強度とも言えます。 エンジニアやメーカーは降伏強度を計算して、物体が耐えられる最大荷重を把握します。
破壊強度: これは、破損点における応力-ひずみ曲線上の応力座標です。
極限強度: 金属の特定の単位面積が破損や変形なしに耐えることができる最大の引張、圧縮、またはせん断応力。 言い換えれば、それは金属が耐えることができる最大応力量です。
衝撃強さ
これは、金属が破損する前にどれだけの衝撃や突然加えられる力に耐えられるかを示す尺度です。 衝撃強度は、金属が割れたり、裂けたり、損傷する前に吸収できるエネルギーの量を測定するために使用されます。 したがって、プロジェクトに金属が必要で、金属が吸収できるエネルギーの量を知る必要がある場合は、衝撃強度試験を行う必要があります。
よくある誤解は、高い衝撃強さは高度な衝撃強度と同等であるということです。 材料の硬度。 したがって、衝撃強度が高い材料は硬い材料となります。 残念ながら、これは常に真実であるとは限りません。 したがって、高い衝撃強度は必ずしも高い硬度を意味するわけではありません。
材料の衝撃強度に影響を与える要因には、温度 (温度の上昇により衝撃強度が増加します)、材料の厚さ (厚さが増加すると衝撃強度が減少します)、ノッチ半径 (ノッチ半径が減少すると衝撃強度が減少します) などがあります。
圧縮強度
名前の響きのように、圧縮強度とは、金属が損傷することなく耐えることができる最大の圧力または圧縮量を指します。 金属の圧縮強度をテストするには、万能試験機が必要です。 この機械は、金属が変形し始めるまで、金属に徐々に大きな負荷を加えます。 変形が起こり始める点が金属の圧縮強度です。
についての詳細な記事を読む ラピッドプロトタイピングにおけるさまざまなタイプのアルミニウムグレード ページ をご覧ください
金属強度チャート
プロジェクトに適切な金属を選択する際に知っておくべき重要なパラメータがいくつかあります。 これらのパラメータには、鋼の降伏強さ、鋼の引張強さ、密度、硬度などが含まれます。以下は、金属を比較するために使用できる簡単な金属強度チャートです。
| 金属の種類 | 引張強度（PSI） | 降伏強度（PSI） | ロックウェル硬度 (B スケール) | 密度（Kg /m³） |
| ステンレス鋼304 | 90,000 | 40,000 | 88 | 8000 |
| アルミ6061-T6 | 45,000 | 40,000 | 60 | 2720 |
| アルミニウム5052-H32 | 33,000 | 28,000 | 2680 | |
| アルミ3003 | 22,000 | 21,000 | 20〜25 | 2730 |
| スチールA36 | 58-80,000 | 36,000 | 7800 | |
| 鋼種50 | 65,000 | 50,000 | 7800 | |
| 黄銅 | 40,000 | 55 | 8470 | |
| レッドブラス | 49,000 | 65 | 8746 | |
| 銅 | 28,000 | 10 | 8940 | |
| リン青銅 | 55,000 | 78 | 8900 | |
| アルミニウムブロンズ | 27,000 | 77 | 7700-8700 | |
| チタン | 63,000 | 37,000 | 80 | 4500 |
なぜ強度が重要な要素なのでしょうか?
機械加工は、入手可能な金属を入手するだけではありません。 それは適切な金属を使用することです。 材料が特定の目的に適しているかどうかを知るために、考慮すべき重要な要素の XNUMX つはその強度です。 金属の強度を知ることで、正しく選択することができます。 金属の強度を比較する最も効果的な方法の XNUMX つは、金属強度チャートを使用することです。
強度は、機械部品が本来の目的を効果的に果たせるかどうかを決定するため、重要な要素です。 強度の高い金属の代わりに強度の低い金属を使用すると、構造が変形しやすくなる場合があります。 例えば、大型機械に必要な部品には強度の高い金属が必要です。 この場合、多くの場合、プロジェクトにはスチールまたはチタンが最適です。 一般に、スチール、チタン、タングステン、インコネルが最も強い金属とみなされます。 そのため、高い強度が要求される金属に使用できます。
たとえば、重量挙げクレーンで使用する部品に低強度の金属を使用しても、部品の完全性が損なわれるだけです。 これにより、本来の用途には役に立たなくなり、企業側で時間、労力、リソースが無駄になります。
また、金属の強度は、変形したり形が崩れたりする前にどれだけの衝撃に耐えられるかを示します。 これにより、これらの金属で作られた部品がどれくらいの期間使用できるかが決まります。 これは、特にハンマーでの打撃や衝突を受ける可能性のある部品では非常に重要です。
したがって、プロジェクトに適した金属が必要な場合、強度は考慮すべき重要な要素です。
まとめ
プロジェクトの実行に金属を選択する前に、まず XNUMX つの質問に答えることが重要です。 最初の質問は、その金属がどのような目的に使用されるのかということであり、XNUMX 番目の質問は、その金属がどの程度の負荷に耐えることが期待されるのかということです。 XNUMX 番目の質問は、簡単な工学計算を行うことで答えることができます。 計算後の結果により、どの金属が必要な強度を持っているかが決まります。
適切な強度を持つ金属を見つける前に、市場で入手可能なすべての金属を購入して次々にテストする必要はありません。 金属強度表を参照できます。 ここでは、スチールチャートの引張強度など、さまざまな金属とそれぞれの強度が表示されます。
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よくあるご質問
Q: 金属における強度とは何を意味しますか?
A: 金属の強度とは、金属が元の形状を失うことなく、外部からの圧力や力にどれだけ耐えられるかを意味します。
Q: 金属の強度と靭性の違いは何ですか?
強度は、回復不可能な変形、つまり塑性変形に対する金属の耐性です。 一方、靭性は、金属が破壊にどれだけ耐えられるかを示します。 したがって、靭性は、金属に破壊を引き起こすのに必要なエネルギーとして測定されます。 換言すれば、前者は不可逆的な変形であり、後者は可逆的な変形である。
Q: 最も強い金属は何ですか?
A: 一般に、スチール、チタン、タングステン、インコネルが最も強い金属とみなされています。
