สมบัติเชิงกลของวัสดุ

สมบัติเชิงกลของวัสดุ

สมบัติเชิงกลคืออะไร
คุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) ก็คือ พฤติกรรมอย่างหนึ่งของวัสดุ ที่สามารถแสดงออกมาเมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ

สมบัติเชิงกลอันได้แก่

1. ความเค้น (Stress) 
   เป็นลักษณะของแรงต้านที่อยู่ภายในของโลหะ ที่มีความพยายามในการต้านทานต่อแรงภายนอก ที่มากระทำต่อวัสดุนั้นๆ โดยแบ่งชนิดของความเค้นได้เป็นดังนี้ คือ
   1. Tensile Stress หมายถึง ความเค้นแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน
   2. Compressive Stress หมายถึงความเค้นแรงกด หรือ ความเค้นแรงอัด
   3. Shear Stress หมายถึงความเค้นแรงเฉือน เป็นความเค้นที่เกิดจาก Shear Force
   4. Bending Stress หมายถึงความเค้นแรงดัด เป็นความเค้นที่เกิดขึ้นต่อเมื่อชิ้นงานนั้นๆได้รับแรงดัด
   5. Torsion Stress หมายถึงความเค้นแรงบิด เป็นความเค้นที่เกิดจาก Torque กระทำตอชิ้นงานนั้นๆ
2. ความเครียด (Stain) 
   เป็นความเครียดที่ปรากฏภายใต้แรงที่มากระทำต่อเนื้อของวัสดุ จนวัสดุเกิดรับแรงนั้นใว้ไม่ใหว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างไปในทิศทางของแรงที่มากระทำ เช่น เกิดการยืดตัวออก (Elongation) หรือหดตัวเข้า (Contraction)โดยแบ่งชนิดของความเครียดได้เป็นดังนี้ คือ
   1. Tensile Stain หมายถึง ความเครียดแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน
   2. Compressive Stain หมายถึงความเครียดแรงกด หรือ ความเครียดแรงอัด
   3. Shear Stain หมายถึงความเครียดแรงเฉือน เป็นความเครียดที่เกิดจาก Shear Force
3. ความยืดหยุ่น (Flexible)
   ความยืดหยุ่นก็คือการที่มีแรงจากภายนอกมากระทำจนเกิดการปลี่ยนแปลง รูปร่างอย่างชั่วคราว (Elastic Deformation) และเมื่อเราปล่อยแรงกระทำนั้นออก ก็จะสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้เอง คุณบัติจะคล้ายๆกับการเป็นสปริงนั่นเอง
4. ความอ่อนตัว (Ductilily)
   เป็นสมบัติเชิงกลอย่างหนึ่งของวัสดุที่รับแรงกดหรือแรงอัด แล้วเกิดเปลี่ยนรูปร่างอย่างถาวร (Elastic Deformation) โดยเฉพาะอาจเกิดการอ่อนตัว ตีแผ่ให้ป็นแผ่นบางได้ดี ตัวอย่างเช่น ทองคำ
5. ความเปราะ (ฺBrittleness) 
   เป็นสมบัติเชิงกลอย่างหนึ่งของวัสดุที่รับแรงเพียงเล็กน้อย แล้วเกิดการขาดออกจากกัน เช่น เหล็กหล่อ แก้ว เป็นต้น โดยจะคิดจากค่า 5% ของความเครียดเป็นหลัก กล่าวคือวัสดุใดๆก็ตามที่เกิด การแตกหักก่อนค่า 5% ของความเครียดวัสดุนั้นก็จะมีความเปราะมากนั่นเอง
6. ความเหนียว (ฺToughness) 
   เป็นสมบัติของวัสดุที่สามารถยืดตัวออกไปได้อย่างถาวร หรือเป็นการเปลี่ยแปลงรูปร่างอย่าง ถาวร ซึ่งจะคิดจากค่า 5% ของความเครียดเป็นหลักเช่นกัน
7. ความแข็งแรง (ฺStrength) 
   หมายถึงความแข็งแรงดึงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength) ความแข็งแรงกดหรือแรงอัด สูงสุด (Ultimate Compressive Strength) ซึ่งเราสามารถจะสังเกตุได้จาก Stress-Stain Curve ซึ่งตรงจุดแตกหัก(Breaking Point) นั้นเราจะเรียกกันว่า เป็นจุดความแข็งแรงที่จุดแตกหักนั่นเอง
8. ความแข็งแกร่ง (ฺStiffness) 
   หมายถึงสมบัติของวัสดุที่แสดงความสามารถในการต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงรูป ร่างหรือ ต่อการเปลี่ยนรูปในช่วง Elastic limit ในขณะที่กำลังรับแรงนั้นๆอยู่ ค่าความแกร่งจะเปลี่ยนแปลงไป ตามค่าของ Modulus of Elastic และค่า Rigdity
9. พลาสติกซิตี (ฺPlasticity) 
   หมายถึงสมบัติของวัสดุที่สามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้โดยที่มิได้เกิด ขาดหรือแตกหัก โดยเฉพาะจะมีความสำคัญมากในงาน Rolling Extruding และ Drawing เป็นต้น
10. ความล้า (ฺFatique) 
    หมายถึงแรงที่กระทำต่อวัสดุเป็นจังหวะๆหรือซ้ำๆจนวัสดุนั้นเกิดการเปราะและแตกหักในภายหลัง
11. การคืบ (ฺCreep) 
    หมายถึงการเกิดความเครียดอย่างถาวร (Permanent Set) อย่างช้าๆภายในเนื้อของวัสดุที่ต้อง รับแรงทางกลเป็นเวลาตอเนื่องเนิ่นนานและอุณหภูมิสูงๆ จนกระทั่งเนื้อของวัสดุนั้นๆเกิดการเคลื่อนตัว ของอะตอม ภายในเนื้อของวัสดุจนกระทั่งเกิดการขาดจากกันไปในที่สุด
12. ฮิสเตอริซิสทางกล 
    หมายถึงพลังงานที่ถูกสะสมอยู่ภายในเนื้อของวัสดุ อันเป็นสาเหตุมาจากวัสดุนั้นๆปล่อยพลังงาน ที่รับใว้กลับออกมาไม่หมด จึงเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ( Thermal Energy) ออกมาแทนนั่นเอง