قوة الخضوع التقليدية Rp0,2 - التعريف والصيغة والمعنى

قوة الخضوع التقليدية Rp0,2 يُعد أحد المعايير الأساسية التي تحدد الخواص الميكانيكية للمعادن والسبائكيُستخدم هذا الأسلوب بشكل أساسي عندما لا تُظهر المادة أي تغييرات كبيرة أثناء اختبار الشد. قوة الخضوع Reيُحدد Rp0,2 الإجهاد المقابل للتشوه البلاستيكي الدائم التقليدي لـ 0,2%.
تُستخدم المعلمة Rp0,2 بشكل شائع، من بين أمور أخرى، لـ الفولاذ المقاوم للصدأ, الفولاذ المزدوج والفولاذ المزدوج الفائق, سبائك النيكل، السبائك الألومنيوم، السبائك التيتانيوم والعديد من المواد المعدنية الأخرى.
تُعطى قيمة Rp0,2 في أغلب الأحيان في ميجا باسكال، przy czym:
1 ميجا باسكال = 1 نيوتن/مم²

ماذا يعني Rp0,2؟

رمز Rp0,2 يعني ذلك قوة الخضوع التقليدية المقابلة لتشوه بلاستيكي دائم محدد من 0,2%.
بخلاف المواد التي تظهر إجهادات خضوع عليا وسفلى متميزة، فإن الانتقال من النطاق المرن إلى النطاق اللدن في العديد من المعادن يكون تدريجيًا. منحنى الإجهاد والانفعال لا توجد نقطة مميزة واحدة يمكن تعريفها بوضوح على أنها ReH أو ReL.
في مثل هذه الحالة، يتم استخدام القيمة المحددة تقليديًا Rp0,2.

ماذا يعني الرقم 0,2 في Rp0,2؟

رقم 0,2 يعني قيمة التشوه البلاستيكي الدائم معبراً عنها كنسبة مئوية.
Rp0,2 يمثل الإجهاد الذي يبقى عنده الحمل بعد إزالة الحمل. تشوه دائم بنسبة 0,2% يتعلق ذلك بالطول المقاس الأولي.
على سبيل المثال، بالنسبة لطول قياس أولي يبلغ، سماكة 100 ملم يُعادل التشوه بنسبة 0,2% ما يلي:
100 مم × 0,002 = 0,2 مم
لكن هذا لا يعني أن الاستطالة الكلية للعينة أثناء التحميل فقط لا تتجاوز 0,2%. يشمل التشوه الكلي أجزاءً مرنة وأخرى لدنة. وتشير قيمة 0,2% إلى التشوه اللدن الدائم المفترض.

لماذا يعتبر Rp0,2 حدًا تعسفيًا؟

شرط "تعاقدي" ينتج ذلك عن اعتماد معيار تشوه محدد.
تفتقر المادة إلى حاجز مادي عند إجهاد دائم بنسبة 0,2% تحديدًا. وقد اعتُمدت هذه القيمة كمعيار عملي وقابل للتكرار لتحديد خصائص المواد التي لا تُظهر نقطة خضوع واضحة.
وهذا يسمح لنا بتحديد معيار يسمح لنا بمقارنة مقاومة هذه المواد لبداية التشوه الدائم الكبير.

كيف يتم تحديد Rp0,2؟

يتم تحديد Rp0,2 أثناء اختبار الشد الساكن استناداً إلى العلاقة المسجلة بين الإجهاد والتوتر.
يستخدم التمثيل البياني الكلاسيكي خطًا مستقيمًا موازيًا للجزء المرن الخطي لمنحنى الإجهاد والانفعال، مع إزاحته على محور الانفعال بمقدار:
ε = 0,002
إنه:
0,2%
تسمح لنا نقطة تقاطع هذا الخط مع منحنى الإجهاد والانفعال بتحديد القيمة المقابلة لـ Rp0,2.
تستطيع آلات الاختبار وأنظمة القياس الحديثة تحديد هذه المعلمة تلقائيًا بناءً على البيانات المسجلة.

صيغة Rp0,2

بمجرد تحديد قوة الاختبار المناسبة، يمكن التعبير عن قيمة الإجهاد على النحو التالي:
Rp0,2 = Fp0,2 / S₀
حيث:

Rp0,2 – قوة الخضوع التقليدية [ميجا باسكال]،
(فب 0,2) – القوة المقابلة لقوة الخضوع التقليدية [نيوتن]،
S₀ – مساحة المقطع العرضي الأولية للعينة [مم²].

ومع ذلك، فإن نسبة القوة إلى المقطع العرضي وحدها لا تكفي لتحديد Rp0,2. أولاً، أثناء الاختبار، يجب تحديد النقطة المقابلة لمعيار التشوه المعتمد.

مثال على حساب Rp0,2

إذا تم تحديد قيمة معينة للقوة المقابلة للمعيار Rp0,2 أثناء اختبار الشد 40 000 N، والمساحة المقطعية الأولية للعينة هي 50 مم ²، ثم:
Rp0,2 = 40,000 نيوتن / 50 مم² = 800 نيوتن/مم² = 800 ميجا باسكال
وبالتالي فإن قوة الخضوع التقليدية للمادة المختبرة هي 800 ميغاباسكال.

Rp0,2 وقوة الخضوع Re

Rp0,2 و Re ليسا نفس المعامل.
Granica plastyczności Re، بما في ذلك ReH و ReLيتم تحديدها للمواد التي تُظهر ظاهرة تدفق واضحة.
Rp0,2 يُستخدم بشكل أساسي عندما يكون الانتقال من التشوه المرن إلى التشوه اللدن سلسًا ولا يمكن تحديد نقطة الخضوع الكلاسيكية بوضوح.

بارامتر	المعنى	تطبيق
ريه	نقطة الخضوع العليا	المواد التي تُظهر ظاهرة تدفق واضحة
ريل	نقطة الخضوع الأدنى	المواد التي تُظهر ظاهرة تدفق واضحة
Rp0,2	قوة الخضوع عند تشوه دائم بنسبة 0,2%	المواد التي لا تملك نقطة خضوع واضحة

لذلك، لا ينبغي تبادل قيم Re و Rp0,2 ميكانيكياً أو التعامل معها على أنها كميات متطابقة.

Rp0,2 وقوة الشد Rm

Rp0,2 oraz Rm وصف الخصائص المختلفة للمادة.
يحدد Rp0,2 مستوى الإجهاد المرتبط بالمعيار المعتمد للتشوه البلاستيكي الدائم، بينما يشير Rm إلى أعلى إجهاد هندسي تم تحقيقه أثناء اختبار الشد.
بالنسبة للمواد المطيلية النموذجية:
Rp0,2 < Rm
على سبيل المثال، قد تنص بطاقة المواد على ما يلي:

Rp0,2: الحد الأدنى 700 ميجا باسكال،
جمهورية مقدونيا: 900–1100 ميجا باسكال،
A: 10% على الأقل.

هذا لا يعني أن المادة ستفشل عند 700 ميجا باسكال. تشير قيمة Rp0,2 إلى التشوه الدائم، بينما تشير Rm إلى أقصى إجهاد هندسي أثناء الاختبار.

Rp0,2 والاستطالة A

Rp0,2 i A كما يجب عدم الخلط بينهما.
يمثل Rp0,2 الإجهاد بوحدة ميجا باسكال، بينما الامتداد أ هي كمية معبر عنها كنسبة مئوية وتحدد الاستطالة الدائمة للعينة بعد كسرها.
قيمة 0,2% إن ظهور قيمة Rp0,2 في الرمز هو مجرد معيار يُستخدم لتحديد مقاومة الخضوع، وليس الاستطالة بعد الكسر A.

Rp0,2 و Rp1,0

لا يُعدّ معيار 0,2% المعيار الوحيد الممكن لمقاومة الخضوع. فبحسب المادة والمنتج والمعيار ذي الصلة، قد تُصادف قيم أخرى، على سبيل المثال: Rp1,0.
يشير الرمز Rp1,0 إلى الإجهاد المقابل للتشوه البلاستيكي الدائم التقليدي لـ 1,0%.
لذلك، عند قراءة وثائق المواد، انتبه إلى التسمية الكاملة للمعامل، وليس فقط إلى القيمة المعطاة بوحدة ميجا باسكال.

0,2 روبية للفولاذ المقاوم للصدأ

Rp0,2 شائع بشكل خاص في الخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ.
لا تُظهر العديد من أنواع الفولاذ الأوستنيتي سلوك انسياب واضح أثناء اختبار الشد كما هو الحال في أنواع الفولاذ منخفض الكربون النموذجية. ولذلك، تُوصف مقاومتها للتشوه الدائم، من بين أمور أخرى، بالمعامل Rp0,2.
قد تعتمد قيمة Rp0,2 بشكل كبير على الدرجة وظروف التسليم ودرجة الحرارة ودرجة تصلب المادة.

0,2 روبية للفولاذ المزدوج والفولاذ المزدوج الفائق

في الفولاذ دوبلكس وسوبر دوبلكس تعتبر المعلمة Rp0,2 واحدة من المعلمات الميكانيكية الأساسية.
تتميز أنواع الفولاذ ذات البنية الأوستنيتية-الفريتية عادةً بقوة خضوع أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي النموذجي.
ومن أمثلة هذه المواد: فولاذ مزدوج 1.4462 / X2CrNiMoN22-5-3 oraz فولاذ سوبر دوبلكس 1.4410 / X2CrNiMoN25-7-4.
وهذا له أهمية تصميمية كبيرة لأن قيمة Rp0,2 الأعلى قد تمكن من تصميم عناصر ذات مقاطع عرضية أصغر مع الحفاظ على قدرة تحمل الأحمال المطلوبة، شريطة أن تسمح بذلك متطلبات التصميم والتشغيل الأخرى.

0,2 روبية لسبائك النيكل والألومنيوم والتيتانيوم

تُستخدم قوة الخضوع على نطاق واسع لوصف سبائك النيكل, الألومنيوم i التيتانيوم.
في هذه المواد، غالبًا ما لا يسمح الانتقال بين النطاقات المرنة واللدنة بتحديد ReH و ReL بوضوح، لذلك فإن استخدام معيار تقليدي يسمح بتحديد أكثر وضوحًا للخصائص الميكانيكية.
ومع ذلك، لا ينبغي مقارنة المواد فقط على أساس Rp0,2. في الوقت نفسه، يجب تحليل Rm والاستطالة وما إلى ذلك. مقاومة الإجهاد, مقاومة التشقق وظروف العمل.

على ماذا تعتمد قيمة Rp0,2؟

تعتمد قيمة Rp0,2 على العديد من العوامل، بما في ذلك:

التركيب الكيميائي،
البنية المجهرية للمادة،
حجم الحبيبات،
المعالجة الحرارية,
المعالجة الحرارية الميكانيكية،
التصلب بالتشوه،
حالة التسليم،
درجة حرارة الاختبار،
معدلات الإجهاد،
سمك المنتج وأبعاده،
اتجاه أخذ العينات.

ولهذا السبب، فإن إعطاء قيمة Rp0,2 واحدة كخاصية عالمية لنوع كامل من المواد قد يؤدي إلى استنتاجات خاطئة.

تأثير معالجة البلاستيك على Rp0,2

قد يتسبب التشكيل على البارد في تصلب التشوهمما أدى إلى زيادة كبيرة في Rp0,2.
تُعد هذه الظاهرة ذات أهمية خاصة في حالة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، أشرطة, بلاخ, الأسلاك والقضبان المسحوبة.
قد يصاحب زيادة Rp0,2 انخفاض في قدرة المادة على الخضوع لمزيد من التشوه البلاستيكي.

تأثير المعالجة الحرارية على Rp0,2

المعالجة الحرارية يمكن أن يغير بشكل كبير قيمة قوة الخضوع عن طريق تغيير البنية المجهرية للمادة.
قد تحدث اختلافات كبيرة بشكل خاص في مواد التصلب بالترسيب و الفولاذ المخصص لتحسين الأداء الحراري.
لذلك، عند مقارنة قيم Rp0,2، يجب عليك دائمًا التحقق حالة التسليم ونوع المعالجة الحرارية المطبقة.

تأثير درجة الحرارة على Rp0,2

يعتمد Rp0,2 أيضًا على درجة الحرارة. بالنسبة للعديد من المواد، تنخفض مقاومة الخضوع مع ارتفاع درجة الحرارة.
يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية بشكل خاص للمكونات العاملة في معدات الطاقة والأفران والتوربينات والمبادلات الحرارية ومنشآت العمليات.
لا ينبغي استخدام قيمة Rp0,2 لدرجة حرارة الغرفة تلقائيًا لتصميم مكون يعمل في درجات حرارة عالية.

Rp0,2 في شهادة قبول المواد

يمكن أن تكون قيمة Rp0,2 في شهادة قبول المواد، على سبيل المثال في الوثيقة 3.1، جنبًا إلى جنب مع نتائج الاختبارات الميكانيكية الأخرى.
قد تتضمن مجموعة البيانات النموذجية ما يلي:

ر0,2،
Rm,
الامتداد أ,
قوة الصدم، إذا لزم الأمر،
صلابة، إذا نصت المتطلبات على ذلك.

عند التحقق من الشهادة، يجب مقارنة النتيجة بمتطلبات معيار المواد ذي الصلة، مع مراعاة النوع وشكل المنتج وأبعاده وظروف التسليم ودرجة حرارة الاختبار.

لماذا يعتبر Rp0,2 مهمًا في التصميم؟

في العديد من الهياكل، من المهم ليس فقط تجنب كسر العنصر، ولكن أيضًا منع التشوه الدائم المفرط.
قد لا ينكسر العنصر، ولكن بعد تشوه دائم قد يتوقف عن العمل بشكل صحيح.
لذلك، يعتبر Rp0,2 أحد المعايير الأساسية المستخدمة في تقييم وتصميم العناصر المصنوعة من مواد لا تظهر نقطة خضوع واضحة.

هل تعني قيمة Rp0,2 الأعلى جودة أفضل للمادة؟

ني. إن القيمة الأعلى لـ Rp0,2 تعني إجهادًا أعلى يتوافق مع المعيار المعتمد للتشوه الدائم، لكنها لا تسمح لنا في حد ذاتها بالاستنتاج بأن مادة ما أفضل من أخرى.
قد تختلف مادة ذات معامل مقاومة عالي Rp0,2 عن مادة أخرى من حيث:

جمهورية مقدونيا ،
الامتداد أ،
تضييق المحور Z,
قوة التأثير,
مقاومة الإجهاد,
مقاومة التشقق,
مقاومة التآكل,
السلوك عند درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة.

يتطلب الاختيار الصحيح للمواد تحليل مجموعة كاملة من المعايير وظروف التشغيل الفعلية.

Rp0,2 – أهم المعلومات

Rp0,2 يعني قوة الخضوع التقليدية.
رقم 0,2 يشير ذلك إلى التشوه البلاستيكي الدائم التقليدي بنسبة 0,2%.
يُستخدم Rp0,2 بشكل أساسي للمواد التي ليس لها نقطة خضوع واضحة.
يُعطى مبلغ 0,2 روبية في أغلب الأحيان ميجا باسكال أو نيوتن/مم².
1 ميجا باسكال = 1 نيوتن/مم².
Rp0,2 ليس هو نفسه Re، ReH ولا ReL.
Rp0,2 ليس هو نفسه قوة الشد Rm.
إن قيمة 0,2% لا تمثل الاستطالة بعد الكسر أ.
غالبًا ما يتم استخدام Rp0,2 للفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المزدوج، والفولاذ المزدوج الفائق، وسبائك النيكل، والألومنيوم والتيتانيوم.
تتأثر قيمة Rp0,2، من بين أمور أخرى، بالبنية المجهرية والمعالجة الحرارية والتصلب بالإجهاد ودرجة الحرارة وحالة المادة.
يجب دائمًا الرجوع إلى قيمة Rp0,2 وفقًا للمعيار المناسب وشكل المنتج وأبعاده وشروط التسليم.