Механічні властивості автомобільних матеріалів

Досить потужна сила буде певним чином деформувати або тимчасово (пружні матеріали), або постійно (пластик). Міцність визначається як здатність матеріалу витримувати вплив не змінюючи форму або не піддаючись деформації. Різні впливи вимагають різних типів сили, що протистоятимуть їм. Міцність на розрив - це здатність протистояти розтягуванню або витягуванню, як у буксирі. Міцність на стискання - це здатність витримувати силу штовхання, що намагається щось стиснути або скоротити, як шатун у двигуні. Кручення — це здатність витримувати обертальну силу, як у опори карданного вала, гвинтах головки блоку циліндрів або всієї структури тіла.

Міцнісні характеристики матеріалів варіюються в діапазоні від 10 до 1000 МПа, починаючи з полімерів, далі металів і так до кераміки. Еластичність — це здатність розтягуватися і згинатися під впливом різних вищезгаданих сил, і потім відновити вихідну форму та розмір, коли ці сили припиняють впливати, як пружна гумова стрічка. Всі частини автомобіля повинні мати певний ступінь еластичності, яка кількісно визначається модулем матеріалу, який є співвідношенням пружності напруги, розділеної на пружність деформації. Значення модуля пружності варіюється від КПа для каучуків і пластиків до ГПа для металів і кераміки. Ширший термін називається " жорсткістю" і враховує форму і конструкцію компонента, а також модуль компонента матеріалу. Пластичність — це здатність матеріалу до постійних змін форми під дією зовнішніх сил або ударів, без тріщин або розриву. Деякі матеріали «пластичніші» при нагріванні. Існують допоміжні терміни слова «пластичність». Ковкість визначається здатністю матеріалу піддаватися постійній деформації у всіх напрямках, при стисненні, куванні, пресуванні або прокатці без розриву або тріщин, як в куванні або виробництві листових металів. Пластичність є важливою, але ковкі матеріали не повинні бути міцними. Ковкість збільшується із зростанням температури.

Пластичність, з іншого боку, - це можливість піддаватися холодній пластичній деформації при вигині, крученні і, зазвичай, при розтягуванні. Постійного зменшення поперечного перерізу можна досягнути шляхом витягування стержня через матрицю, щоб отримати дріт, не порушуючи структури, як при виготовленні електричних кабелів. Пластичність, на відміну від ковкості, зменшується із зростанням температури. Твердість — це комплексна властивість. Це здатність матеріалу протистояти як абразивним зношенням так і / або поглибленням старих. Це є важливою якістю несучих матеріалів, а також свердел та інших інструментів. Термін «міцність» зазвичай використовується для позначення здатності матеріалу витримувати раптові удари або удари без руйнування, як наприклад, головка молотка. Вона також включає опір до тріскання при вигині або поперечних навантаженнях. На відміну від міцності крихкість є властивістю, що має тенденцію показувати незначну або взагалі відсутність деформацію або деформацію до ламання. Якщо матеріал є крихким, наприклад скло та кераміка, а також деякі інші метали й пластмаси, аморфні, наприклад, чавун та полістирол не мають пластичності, а лише обмежену деформацію до розламу.

Стабільність розмірів — це стійкість до змін розміру та форм. Пластмаси при кімнатній температурі і метали при високій температурі поступово деформуються і в кінцевому підсумку змінюють форму, коли піддаються постійному впливу протягом тривалого періоду часу. Ця поступова деформація при постійному навантаженні відома як «пластичність». Отже, жароміцні матеріали повинні використовуватися при високих навантаженнях і застосовуватися протягом тривалого часу при високій температурі, як гвинти головки блоку циліндрів двигуна. Відмова у роботі механізму викликана повторенням циклу або відновленням навантаження в кожному із зазначених вище режимів, як правило, стресових рівнях напруги, що не викликали б відмову в статичних умовах. Така циклічність часто зустрічається в автомобільних конструкціях і компонентах, таких як колінчастий вал, шатун і шини. Відмова працювати може бути прискорена шляхом корозії, при високих температурах і поганій обробці поверхні.

Міцність — це здатність матеріалу витримувати довготривалий вплив і корозію та зношення, до якого може все це призвести. Це часто включає в себе зміни в зовнішності, але зміни механічних і фізичних властивостей мають більше значення. Волога корозія і окислення є поширеним явищем для металів, таких як сталь, за винятком золота.

Поєдняння впливів може привести до механічних пошкоджень, які можуть мати катастрофічні наслідки для деталей автомобіля. Сонячне світло, особливо УФ-випромінювання, окислення і деякі хімічні речовини можуть також негативно впливати на пластмаси та інші полімери більше, ніж інші. Як правило, стабілізатори додаються дляпокращення процесу обробки та підвищення терміну служби деталей. На відміну від цього, скло і кераміка за своєю природою стабільніші, ніж метали і полімери в агресивних середовищах, але все ще залишаються крихкими.