Mechanical Properties of Materials – सभी यांत्रिक गुणों की सम्पूर्ण जानकारी (हिंदी में)
किसी भी यंत्र, मशीन या ढांचे के निर्माण में उपयोग की जाने वाली सामग्री की यांत्रिक गुणों की समझ आवश्यक है। ये गुण यह तय करते हैं कि सामग्री कितनी मजबूत, लचीली, टिकाऊ और झटके सहने योग्य है।
इस लेख में हम विस्तार से जानेंगे 11 महत्वपूर्ण Mechanical Properties के बारे में।
- मजबूती (Strength)
Strength किसी भी पदार्थ की वह क्षमता है जिससे वह बाहरी बलों (forces) का विरोध करता है बिना किसी असफलता (failure) या टूट-फूट के। यह एक मूलभूत यांत्रिक गुण (mechanical property) है जो यह बताता है कि कोई मटेरियल कितना बल झेल सकता है।
इसके कुछ प्रकार हैं
1. Tensile Strength ((खींचाव सहने की क्षमता) – जब किसी वस्तु को खींचा जाता है और वह टूटने से पहले जितना अधिक तनाव (stress) सह सकती है, उसे Tensile Strength कहते हैं।
उदाहरण: स्टील की रॉड को जब खींचा जाए और वह 500 MPa तक तनाव झेल सके, तो उसकी tensile strength 500 MPa है।
Testing: Universal Testing Machine (UTM) से परीक्षण किया जाता है।
2. Compressive Strength(दबाव सहने की क्षमता) – जब किसी पदार्थ को दबाया जाता है तो वह कितना दबाव सह सकता है, यह उसकी Compressive Strength कहलाती है।
उदाहरण: ईंट या कंक्रीट की सिलेंडर जब दबाए जाते हैं।
Testing: Compression Testing Machine द्वारा।
3. Shear Strength ( (कतरनी ताकत) – जब कोई पदार्थ दो विपरीत दिशाओं में बल सहता है (जैसे कैंची की तरह), तो उस स्थिति में जो ताकत लगती है, उसे Shear Strength कहते हैं।
उदाहरण: बोल्ट और पिन पर लगने वाला बल।
Testing: Double shear या single shear टेस्ट।
4. Torsional Strength (मरोड़ सहने की ताकत) – जब किसी वस्तु को उसकी धुरी के चारों ओर घुमाने की कोशिश की जाती है (torque लगाया जाता है), तो वह कितना झेल सकती है, यह Torsional Strength कहलाता है
उदाहरण: शाफ्ट, गियर, क्लच ड्राइव।
Testing: Torsion Testing Machine
5. Impact Strength (झटका या टक्कर सहने की ताकत) – जब कोई मटेरियल अचानक किसी बल (impact) से टकराता है, तो वह बिना टूटे कितनी ताकत झेल सकता है।
उदाहरण: हेलमेट, कार बंपर, मशीन कवर।
Testing: Izod और Charpy impact test।
6. Flexural Strength (झुकाव सहने की ताकत) – किसी पदार्थ को झुकाने पर वह कितना बल सह सकता है बिना टूटे, इसे Flexural Strength कहते हैं।
उदाहरण: लकड़ी, प्लास्टिक की बीम।
Testing: 3-Point या 4-Point Bending Test।
- कठोरता (Hardness)
Hardness किसी पदार्थ की वह क्षमता है जिससे वह किसी अन्य कठोर वस्तु से घुसपैठ (penetration) को रोक सके, घिसने (abrasion) या खरोंच (scratch) को सह सके, और प्लास्टिक (स्थायी) परिवर्तन को झेल सके बिना स्थायी रूप से खराब हुए।
इसके प्रमुख टेस्ट निम्नलिखित हैं:
a) Brinell Hardness Test (BHN)
b) Rockwell Hardness Test (HR)
Vickers Hardness Test (VHN)
- लचीलापन (Ductility)
किसी पदार्थ की वह क्षमता है जिससे वह बिना टूटे लंबे आकार में खींचकर तार (wire) जैसे रूप में बदला जा सकता है।
“जब कोई धातु (metal) खिंचाव (tensile force) को सहकर तंतु या तार के रूप में खिंच सके बिना टूटे, तो उसे ductile कहते हैं।”
इसका प्रयोग किसी धातु को industrial forming जैसे wire drawing, forging, extrusion आदि में किया जाता है।
- चपटा बनाने की क्षमता (Malleability)
किसी धातु (Metal) की वह यांत्रिक क्षमता (mechanical property) है जिससे वह हथौड़े या दबाव के नीचे बिना टूटे या फटे पतली चादर (sheet) में बदला जा सकता है। “जब कोई मेटल हथौड़े या प्रेस से पीटने पर टूटे बिना फैल जाए और चादर में बदला जा सके, तो उसे malleable कहा जाता है।”
“किसी धातु की वह क्षमता जिससे वह compressive force (दबाव) के प्रभाव में आकर पतली शीट में परिवर्तित हो जाती है बिना फटे या टूटे, उसे Malleability कहते हैं।”
Malleability की जांच (Testing of Malleability) Hammer Test (हथौड़ा परीक्षण) , Rolling Test (रोलिंग परीक्षण) से की जाती है।
उदाहरण: सोना और एल्यूमिनियम बेहद मालेबल होते हैं।
- सहनशक्ति (Toughness)
Toughness किसी पदार्थ की वह क्षमता होती है जिससे वह झटके (impact) या अचानक बल (sudden load) को बिना टूटे सह सकता है। यह गुण दर्शाता है कि कोई मटेरियल कब तक energy absorb कर सकता है और fracture (टूटना) से पहले कितना deform (बदलाव) हो सकता है। “Toughness का मतलब है किसी मटेरियल की झटका सहने की ताकत। जो मटेरियल जल्दी नहीं टूटता और पहले shape बदलता है, वह टफ होता है।”
“Toughness वह गुण है जिसके द्वारा कोई पदार्थ भारी दबाव या झटके को सहकर energy absorb कर सकता है और बिना टूटे deform हो सकता है।”
Toughness की Measurement Charpy Impact Test , Izod Impact Test से की जाती है।
Toughness का उपयोग Safety Equipment जैसे Helmets, armor बनाने में किया जाता है।
- भंगुरता (Brittleness)
Brittleness किसी पदार्थ की वह क्षमता (या कमजोरी) है जिससे वह बहुत कम deformation (आकार में बदलाव) सहकर अचानक टूट जाता है। Brittle पदार्थों में ductility बहुत कम होती है, यानी वे खिंचने या झुकने की बजाय सीधे टूट जाते हैं। “जब कोई मटेरियल खिंचने या दबने के बजाय सीधा टूट जाए, तो उसे brittle कहा जाता है।”
“Brittleness वह गुण है जिसके कारण कोई पदार्थ बिना अधिक deformation के सीधे टूट जाता है।”
जैसे Cast Iron इसका प्रयोग Machine base, pipe fittings , में किया जाता है ।
- लोचशीलता (Elasticity)
Elasticity किसी भी वस्तु (जैसे धातु या रबर) की वह क्षमता है जिससे वह किसी बाहरी बल के कारण बदले हुए आकार को, बल हटते ही वापस अपने मूल आकार में ला सकती है। “जब कोई वस्तु खींचने या दबाने के बाद अपने पहले जैसे आकार में लौट आती है, तो उसे elastic कहा जाता है।” “Elasticity वह गुण है जिसके द्वारा कोई पदार्थ, उस पर लगाया गया बल हटने के बाद, अपने मूल आकार और आकार (shape and size) में वापस आ जाता है।”
Elasticity को मापने का तरीका (Measurement of Elasticity):
- Young’s Modulus (E) – खिंचाव या दबाव के प्रति response मापता है।
- Bulk Modulus (K) – जब किसी वस्तु को सभी दिशाओं से दबाया जाए तो उसके आयतन में होने वाले परिवर्तन की माप।
- Shear Modulus (G) – किसी वस्तु पर कतरनी बल (shear force) लगाने पर जो बदलाव होता है।
उदाहरण: स्टील की लोचशीलता उच्च होती है।
- Plasticity (प्लास्टिसिटी)
Plasticity किसी मटेरियल (विशेषकर धातु) की वह क्षमता होती है जिसके द्वारा वह स्थायी रूप से अपना आकार बदल लेता है जब उस पर बल लगाया जाता है, और बल हटाने के बाद वह अपने पुराने आकार में वापस नहीं आता। “जब कोई वस्तु दबाव या खिंचाव के कारण shape बदल ले और फिर बल हटाने के बाद वापस अपने पुराने आकार में न लौटे, तो वह property plasticity कहलाती है।” “Plasticity वह गुण है जिसके कारण कोई पदार्थ बल लगने पर स्थायी रूप से अपने आकार या आयतन को बदल लेता है और बल हटाने पर भी वापस नहीं लौटता।”
- Fatigue (फटीग)
Fatigue किसी मटेरियल की वह स्थिति होती है जिसमें वह बार-बार बदलते हुए लोड (repeated or cyclic load) के कारण समय के साथ कमज़ोर होकर टूट जाता है, भले ही वह लोड उसकी ultimate strength से बहुत कम हो। “जब कोई मटेरियल बार-बार लोड (जैसे कंपन, झटका या “Fatigue वह प्रक्रिया है जिसमें कोई पदार्थ repeated cyclic loading के कारण fracture (टूट) जाता है, जबकि लगाया गया बल उसकी yield strength से बहुत कम होता है। ”दोहराया गया वजन) सहता है और धीरे-धीरे कमजोर होकर बिना चेतावनी के टूट जाता है, तो उसे Fatigue failure कहते हैं।”
Fatigue Testing- Rotating Bending Test / Cyclic Loading Test से की जाती है।
K Krishna
Great Information