J'ai besoin d'une barre plate en acier de 1/4 "x 1 1/2" x 80 ". Je vais omettre les détails de ce dont j'ai besoin parce que cette question demande essentiellement quelle composition donne un acier plus résistant.
www.discountsteel.com a une grande variété de barres d'acier, mais je ne sais pas comment lire les cotes concernant la résistance à la traction et la dureté. Voici tous les produits:
Acier inoxydable Acier
laminé à froid Acier
laminé à chaud
Si vous cliquez sur l'onglet Spécifications des matériaux ASTM en bas des pages et faites défiler vers le bas, vous verrez les données mécaniques pour lesquelles j'ai les questions suivantes:
Tout d'abord, qu'est-ce que la " résistance minimale à la traction"? L'acier inoxydable 304 en a un minimum de 75, mais le laminé à chaud et le laminé à froid semblent avoir des gammes de 58-80 et 55-70 respectivement. Pourquoi l'acier inoxydable a-t-il un seul numéro et les autres ont des plages? Pourquoi est-il dit minimum ? Un nombre plus élevé signifie-t-il un acier plus résistant?
Qu'est-ce que la limite d'élasticité minimale?
La seconde est l'échelle de dureté qui utilise l'échelle Rockwell que j'ai examinée un peu. La cote en acier inoxydable pour 304 est 88, mais la cote pour laminé à chaud est B76. Pour le laminé à froid, il semble être divisé en deux: le laminé à chaud est le B67-B80 et le laminé à froid est le B80-B90. Cela m'embrouille encore plus car cela ressemble à de l'acier laminé à froid laminé à chaud? Pourquoi la cote inoxydable n'est-elle que de 88 alors que les autres semblent être une gamme et utiliser l'échelle B? L'acier inoxydable est-il simplement par défaut à une échelle car il est simplement représenté par un nombre brut?
Réponses:
OK, quelques définitions:
La limite d' élasticité est la quantité de force requise pour provoquer l'acier à céder, ce qui signifie une déformation permanente (c'est-à-dire un étirement permanent).
La résistance à la traction (ou "résistance ultime") est la quantité de force nécessaire pour que l'acier se casse réellement. Elle sera égale ou supérieure à la limite d'élasticité.
Un minimum signifie simplement que l'acier sera au moins aussi solide.
La dureté est une mesure de la résistance de l'acier aux rayures et aux bosselures. Pour une utilisation structurelle, ce n'est probablement pas important, mais serait important si vous recherchiez une finition durable, par exemple un plan de travail ou un point d'appui d'outil.
La rigidité (vous n'avez pas posé de question à ce sujet, mais c'est une autre façon de voir la force d'un matériau) est une mesure de la déformation de quelque chose lorsque vous lui imposez une force. Les alliages d'acier ont tendance à être assez similaires à cet égard.
Comme vous pouvez le voir, "le plus fort" n'a pas vraiment de définition spécifique, cela dépend de ce que vous recherchez.
Voici une analogie pour la différence entre la limite élastique et la résistance à la traction: Imaginez que vous avez un ressort. Vous tirez dessus un peu, et quand vous le relâchez, il reprend sa forme d'origine. Il s'agit d'une "déformation élastique" et aucun dommage n'a été causé. Maintenant, vous tirez fort sur le ressort et il ne reprend plus sa forme d'origine. Le matériau a cédé et vous avez une "déformation plastique". Cela peut ou non être considéré comme un "échec", selon l'application. Tirez maintenant très fort et les vacances de printemps. C'est la force ultime. De toute évidence, le printemps a échoué maintenant.
Quant aux gammes: "acier" est un nom non spécifique pour plusieurs alliages et il peut être réalisé en plusieurs nuances, d'où les gammes que vous avez trouvées. Le matériau est généralement désigné par un numéro d'alliage. "Laminé à froid" et "laminé à chaud" sont des méthodes pour façonner l'acier, et ne vous disent vraiment rien sur la résistance.
Je dois également souligner que toutes ces propriétés que j'ai mentionnées concernent le matériau en acier lui-même. Si vous voulez connaître le comportement d'une véritable pièce d'acier, vous devez connaître à la fois son matériau et sa forme.
la source
Tout l'acier a un module d'Young de 200 GPa (29 000 ksi) (Il s'agit de la pente de la partie droite du graphique). La force ultime s'étend de 300 à 400 MPa (aperçu du graphique), et le rendement est généralement d'environ 200 MPa (où la ligne droite devient courbe).
Dans une machine de test, vous pouvez étirer et rétrécir une barre d'acier de haut en bas pour toujours cette partie droite du graphique (Eh bien, la fatigue se déclenchera). Mais une fois que vous entrez dans la partie incurvée, le déchargement suivra un chemin différent (voir la ligne pointillée).
À des fins structurelles, la limite d'élasticité est le facteur limitant. En d'autres termes, vous souhaitez que votre conception soit entièrement limitée à la région élastique (droite) du graphique Contrainte / Contrainte. Si vous allez dans la région plastique, vous déformez définitivement le matériau. (Bien que les concepteurs d'avions se rendent bien dans la région du plastique pour des raisons de poids).
La seule raison d'acheter de l'acier inoxydable est que vous avez besoin de la propriété inoxydable (c'est-à-dire le travail de finition). C'est beaucoup trop cher. Dans la plupart des cas, des mesures normales de protection contre la rouille sont suffisantes (comme un revêtement et un entretien corrects de la peinture, ou même un chromage pour les surfaces finies). L'acier inoxydable a un module d'Young plus faible et se déformera davantage à faibles charges. Cependant, cette "extensibilité" le rend beaucoup plus difficile (mais pas plus fort!). Pensez à casser une brindille sèche par rapport à une verte.
La dureté n'est pas pertinente à des fins structurelles. Il devient un facteur dans la fabrication d'outils et la conception de machines, mais pas pour les applications de portage simples.
ÉDITER:
Rigidité / élasticité.
Nous devons d'abord définir la déformation comme (Longueur de déformation) / (longueur d'origine). Il s'agit d'une quantité sans dimension, mais vous pouvez utiliser mm / mm ou in / in si vous aimez y penser de cette façon. Vous pouvez également le considérer comme% stretch / 100 (c'est-à-dire, mesuré en PerUnit plutôt qu'en PerCent - base de 1 plutôt que 100)
Nous définissons maintenant la contrainte comme une force appliquée sur la zone de la section transversale. Pensez-y. Plus il y a de force, plus il est extensible. Plus la barre est épaisse, plus la résistance à l'étirement augmente. Le stress est donc une combinaison de ces deux facteurs.
L'équation de déformation est contrainte = E * contrainte, où E est le module d'Young, ou module d'élasticité. Il a des unités de pression - communément exprimées en GPa (Kn / mm ^ 2) ou Kpi (Kilopounds-force par pouce carré).
Donc, un fil de 1 mm ^ 2 doublera de longueur s'il est chargé avec 200 Kn de force - En fait, il se cassera bien avant cela.
Pliant:
Ceci est complexe et nous devons déterminer le deuxième moment de la section transversale. Pour un rectangle, c'est I = bh ^ 3/12 où b est la dimension horizontale et h est la dimension verticale. Cela suppose que la charge est dirigée vers le bas. Si vous chargez horizontalement, définissez vertical et horizontal en termes de direction de la force.
Nous devons maintenant construire une fonction de chargement. Il s'agit d'une fonction mathématique qui définit la force en chaque point de la poutre.
Intégrez cette fonction. Le résultat est la fonction de cisaillement.
Intégrez-le à nouveau. Le résultat est la fonction Moment de flexion.
Multipliez-le par 1 / EI (module de Young * le moment d'inertie) Ce facteur prend en compte la propriété du matériau et la propriété géométrique.
Intégrez-le à nouveau. Le résultat est la fonction Angle de déflexion (en radians)
Intégrez-le à nouveau. Le résultat est la fonction de déviation absolue. Vous pouvez maintenant brancher x (distance par rapport à l'origine) et recevoir la déviation dans toutes les unités avec lesquelles vous travailliez.
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