1.1: المواد الهندسية

استعمل الإنسان المواد المختلفة منذ نشأته على الأرض لصنع أدواته و أسلحته البسيطة. ثم أخذ منذ ذلك الحين يبحث عن الجديد و الأفضل من هذه المواد حتى أصبحت حاليا تشكل الحجر الأساسي للتقدم العلمي والتكنولوجي و الصناعي، إذاً يمكن القول:

تعرف المواد الهندسية : هي المواد الأولية و المصنعة التي تستعمل في إنتاج السلع و الأدوات المختلفة.

و على الرغم من كثرة هذه المواد الهندسية وتشعبها فإنه من الممكن تقسيمها بصورة عامة على النحو التالي:

المواد المعدنية ومنها :

المواد الحديدية مثل الحديد المطاوع و حديد الزهر و الفولاذ.

المواد غير الحديدية مثل النحاس والفضة والرصاص.

المواد غير المعدنية و منها :

المواد العضوية مثل اللدائن، الخشب، المطاط.

المواد غير العضوية و منها الزجاج، الخزف، الإسمنت.

2.1: خواص المواد الهندسية:

تعریف: خواص المواد الهندسية هي المقاييس المحددة التي تصف جودة المواد الهندسية.

و تعتبر خواص المواد الهندسية أيضا اللغة أو العبارات التي يوضح بها المصمم احتياجاته للمادة التي ستقاوم الأحمال و الكسر والتفتت والتفاعلات الكيميائية و الإشعاعات والحرارة... و تفيد الخواص أيضا في اعتبارها أساساً لمقارنة انتظام العينات المختلفة للمادة الواحدة. ويلاحظ أنه لا توجد قطعتان من مادة واحدة لها نفس الخواص تماما بمنتهى الدقة، ويرجع ذلك إلى عوامل كثيرة تتعرض لها المادة أثناء الصناعة أو نتيجة لعمليات التشكيل أو إلى عوامل الزمن أو إلى التغير في درجة الحرارة أو الرطوبة أو إلى عوامل أخرى.

 تنقسم خواص المواد الهندسية إلى عدة أقسام:  جدول 1.1 يتضمن تلخيصا لأهم هذه الأقسام:

3.1: الخواص الميكانيكية للمواد :

تعريف: الخواص الميكانيكية هي الخواص التي تتعلق بسلوك المادة عند تعريضها للأحمال المؤثرة

كالشد والضغط و الصدم و الثني و الخدش الخ .

علما بأن الخواص الميكانيكية تستخدم كأساس للمقارنة بين المواد الهندسية المختلفة.

الخواص الميكانيكية الرئيسة .

1-  المرونة Elasticity: هي قدرة المادة على استعادة أبعادها الأصلية أي عدم بقاء تشكل دائم بعد زوال الحمل المؤثر.

2- اللدونة Plasticity هي قدرة المادة على أن يكون لها تشكل دائم أي لا تسترجع المادة أبعادها الأصلية بعد إزالة الحمل المؤثر.

فاللدونة عكس المرونة و ليست هناك مادة مرنة تمامًا أو لدنة تماماً. فبعض المواد مثل المطاط يمكن أن تأخذ تشكيلاً كبيرا و لكنه يعود إلى أبعاده الأصلية بعد رفع الحمل المؤثر عليه. و هناك مواد لها مرونة عالية في حدود مدى معين من التحميل و بعده تصبح لدنة لدرجة ما و من أمثلة ذلك الصلب. و هناك بعض المواد الأخرى لها لدونة عالية و لكن قليل من المرونة مثل الرصاص.

3- المطيلية Ductility : يمكن تعريفها بأنها الخاصية التي تسح للمادة بتغير لدن كبير تحت تأثير حمل الشد أي قدرة المادة على السحب و قابليتها للاستطالة الكبيرة عند تعرضها لحمل الشد.

4- الهشاشة Brittleness : هي الخاصية التي تجعل المادة تنكسر قبل تغير ملحوظ في الشكل. فالممطولية هي عكس القصافة فالمواد المطيلة لها تشكل لدن كبير عند تعرضها لحمل الشد مثل النحاس أما المواد القصفة فتنكسر قبل أن يطرأ عليها أي تغير في الشكل عند التحميل مثل الزجاج و حديد الزهر.

5- الطروقية Malleability هي قدرة المادة على أن يحدث لها تغيرات لدنة كبيرة تحت حمل الضغط أي قدرة المادة على التفلطح بالطرق دون حدوث كسر.

الطروقية خاصية تشبه الممطولية لكن التحميل في الممطولية هو الشد أما في الطروقية فهو في حالة

الضغط.

6- المقاومة Strength: هي مقاومة المادة لأي حمل مؤثر، و المقاومة للشد إذا كان الحمل المؤثر حمل الشد والمقاومة للانحناء إذا كان الحمل حمل الانحناء..

7- الصلابة (الكزازة) Stiffness : هي خاصية مقاومة المادة لأي نوع من التغير في الشكل، وتعرف المادة الصلبة بأنها تتحمل أحمال عالية مع حدوث تغير صغير نسبيا في الشكل.

8-  المتانة Toughness : هي قدرة المادة على مقاومة الصدمات و امتصاص الطاقة الميكانيكية.

9- الرجوعية Resilience: هي قدرة المادة على امتصاص الطاقة المرنة التي تختفي تماما بعد زوال الحمل المؤثر.

10- الصلادة Hardness: صلادة المادة هي الخاصية التي تمكنها من الاحتفاظ بشكل سطحها سليمًا متماسكاً تحت تأثير الأحمال وتعرف الصلادة بأنها قدرة المادة لمقاومة البري نتيجة الاحتكاك أو المقاومة للخدش أو القطع أو حدوث علامة بها.