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

什么是材料強(qiáng)度?

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

為了更詳細(xì)地解釋這一點，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，它在一個圖中包含了很多信息。起初，它可能有點難以掌握，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)變是材料每單位長度的變形量。因此，它是測量材料在應(yīng)力作用下的響應(yīng)。自然，它們有直接的關(guān)系:如果一個增加，另一個也會增加，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，因為它是大多數(shù)應(yīng)用中最常見的加載條件類型。

屈服強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度是材料在其屈服點之前的強(qiáng)度。屈服點是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的一個點，在此之前材料發(fā)生彈性變形。也就是說，如果去除壓力，它會恢復(fù)原來的形狀。當(dāng)應(yīng)力超過這一點時，材料會發(fā)生永久性的塑性變形，即使去除載荷也不會消失。

可以理解的是，屈服強(qiáng)度是設(shè)計工程師最相關(guān)的性能，因為大多數(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)變曲線上的另一個點，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)，代表材料開始走向破壞的點。

從設(shè)計的角度來看，它是一個重要的測量應(yīng)力，如果部分是預(yù)期塑性變形。一般來說，應(yīng)力應(yīng)保持在遠(yuǎn)低于UTS，以避免過度變形和骨折。

斷裂強(qiáng)度

斷裂強(qiáng)度這個名稱是不言自明的。在這個應(yīng)力值下，材料完全失效并開始破裂。也就是說，它會斷裂。這是一個極端的壓力點，在設(shè)計階段絕對要避免。

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

抗壓強(qiáng)度

如上所述，有各種方法來施加壓力的一部分。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)力值下開始破裂。

一般來說，抗壓強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度，因為壓縮材料比拉長材料更難。在工程設(shè)計中，部件是否承受壓縮力是一個重要的特征。例如液壓機(jī)、圓柱和汽車懸掛系統(tǒng)。