Preciso de uma barra plana de aço de 1/4 "x 1 1/2" x 80 ". Omitirei os detalhes do que preciso, porque essa pergunta é basicamente perguntar qual composição produz um aço mais forte.
www.discountsteel.com possui uma grande variedade de barras de aço, mas não sei como ler as classificações em relação à resistência à tração e à dureza. Aqui estão todos os produtos:
Aço
laminado a frio de aço inoxidável Aço laminado a
quente
Se você clicar na guia Especificações do material ASTM na parte inferior das páginas e rolar para a parte inferior, verá dados mecânicos para os quais tenho as seguintes perguntas:
Primeiro, o que é " resistência mínima à tração"? O aço inoxidável 304 tem um mínimo de 75, mas os laminados a quente e a frio parecem ter faixas de 58-80 e 55-70, respectivamente. Por que o aço inoxidável tem um único número e os outros têm faixas? Por que diz mínimo ? Um número maior significa aço mais forte?
O que é força mínima de escoamento?
O segundo é a escala de dureza que usa a escala Rockwell, que eu observei um pouco. A classificação de aço inoxidável para 304 é 88, mas a classificação para laminados a quente é B76. Para laminados a frio, parece ser dividido em dois: laminados a quente é B67-B80 e trefilados a frio é B80-B90. Isso me confunde ainda mais porque parece que o aço é laminado a frio laminado a quente? Por que a classificação de aço inoxidável é apenas 88, enquanto os outros parecem ser uma faixa e usam a escala B? O aço inoxidável é padronizado para uma escala, pois é representado apenas por um número bruto?
Respostas:
OK, algumas definições:
A força do rendimento é a quantidade de força necessária para fazer com que o aço ceda, o que significa que se deforma permanentemente (ou seja, alonga permanentemente).
A resistência à tração (também conhecida como "resistência máxima") é a quantidade de força necessária para fazer com que o aço se quebre. Isso será igual ou superior à força de escoamento.
Mínimo significa apenas que o aço será pelo menos tão forte.
A dureza é uma medida da resistência do aço a arranhões e amassados. Para uso estrutural, provavelmente não é importante, mas seria importante se você estivesse procurando um acabamento durável, por exemplo, um tampo de bancada ou um ponto de apoio de ferramenta.
A rigidez (você não perguntou sobre isso, mas é outra maneira de ver a força de um material) é uma medida de quanto algo desvia quando você coloca uma força nele. As ligas de aço tendem a ser bastante semelhantes a esse respeito.
Como você pode ver, "mais forte" não tem realmente uma definição específica, depende do que você está procurando.
Aqui está uma analogia para a diferença entre rendimento e resistência à tração: imagine que você tem uma mola. Você puxa um pouco e, quando o solta, volta à sua forma original. Isso é "deformação elástica" e nenhum dano foi causado. Agora você puxa com força a mola e ela não volta mais à sua forma original. O material cedeu e você tem "deformação plástica". Isso pode ou não ser considerado "falha", dependendo do aplicativo. Agora puxe com muita força e as férias de primavera. Essa é a força máxima. Claramente, a primavera falhou agora.
Quanto aos intervalos: "aço" é um nome inespecífico para várias ligas e pode ser fabricado em vários graus, daí os intervalos que você encontrou. O material é geralmente designado com um número de liga. "Laminados a frio" e "laminados a quente" são métodos para moldar o aço e realmente não dizem nada sobre a resistência.
Devo também salientar que todas essas propriedades que mencionei são para o próprio material de aço. Se você deseja conhecer o comportamento de uma peça de aço real, precisa conhecer o material e a forma.
fonte
Todo o aço possui um módulo de Young de 200 GPa (29.000 ksi) (esta é a inclinação da parte reta do gráfico). A Força Máxima varia de 300 a 400 MPa (espiada no gráfico) e o Rendimento geralmente é de cerca de 200 MPa (Onde a reta fica curva).
Em uma máquina de teste, você pode esticar e encolher uma barra de aço para cima e para baixo nessa parte reta do gráfico para sempre (bem, a fadiga aumentará). Porém, assim que você entrar na peça curva, a descarga seguirá um caminho diferente (consulte a linha tracejada).
Para fins estruturais, a resistência ao escoamento é o fator limitante. Em outras palavras, você deseja que seu design seja inteiramente limitado à região elástica (reta) do gráfico de tensão / tensão. Se você for para a região plástica, estará deformando permanentemente o material. (Embora os projetistas de aeronaves entrem bem na região plástica por razões de peso).
O único motivo para comprar o aço inoxidável é porque você precisa da propriedade do aço inoxidável (por exemplo, acabamento). É muito caro. Para a maioria dos propósitos, medidas normais de proteção contra ferrugem são suficientes (como cobertura e manutenção adequadas da tinta, ou mesmo cromagem para superfícies acabadas). O aço inoxidável possui um módulo de Young mais baixo e se deforma mais a baixas cargas. No entanto, essa "elasticidade" torna muito mais difícil (mas não mais forte!). Pense em quebrar um galho seco versus um verde.
A dureza é irrelevante para fins estruturais. Torna-se um fator na fabricação de ferramentas e no design da máquina, mas não para aplicações simples de suporte de carga.
EDITAR:
Rigidez / elasticidade.
Primeiro, precisamos definir a deformação como (Comprimento da deformação) / (comprimento original). Essa é uma quantidade sem dimensão, mas você pode usar mm / mm ou in / in se quiser pensar dessa maneira. Você também pode pensar nisso como% stretch / 100 (ou seja, medido como PerUnit em vez de PerCent - base de 1 em vez de 100)
Agora, definimos a tensão como força aplicada sobre a área da seção transversal. Pense nisso. Quanto mais força, mais alongamento. Quanto mais espessa a barra, maior a resistência ao alongamento. Portanto, o estresse é uma combinação desses dois fatores.
A equação da deformação é Stress = E * Strain, onde E é o módulo de Young ou módulo de elasticidade. Possui unidades de pressão - Geralmente expressa em GPa (Kn / mm ^ 2) ou Kpi (Kilopounds-força por polegada quadrada).
Portanto, um fio de 1 mm ^ 2 dobrará de comprimento se for carregado com 200 Kn de força - Na verdade, ele quebrará bem antes disso.
Dobra:
Isso é complexo e precisamos descobrir o segundo momento da área da seção transversal. Para um retângulo, este é I = bh ^ 3/12 onde b é a dimensão horizontal eh é a dimensão vertical. Isso pressupõe que a carga está para baixo. Se você estiver carregando horizontalmente, defina vertical e horizontal em termos da direção da força.
Agora precisamos construir uma função de carregamento. Esta é uma função matemática que define a força em todos os pontos da viga.
Integre essa função. O resultado é a função de cisalhamento.
Integre-o novamente. O resultado é a função de momento de flexão.
Multiplique por 1 / EI (módulo de Young * o momento de inércia) Esse fator leva em consideração a propriedade material e a propriedade geométrica.
Integre-o novamente. O resultado é a função de ângulo de deflexão (em radianos)
Integre-o novamente. O resultado é a função de deflexão absoluta. Agora você pode conectar x (distância da origem) e receber a deflexão em quaisquer unidades com as quais estava trabalhando.
fonte