Verskeie toetsprotokolle (Brinell, Rockwell, Vickers) het prosedures spesifiek vir die projek wat getoets word. Die Rockwell T-toets is geskik vir die inspeksie van ligte muurbuise deur die buis in die lengte te sny en die muur vanaf die binnedeursnee eerder as die buitedeursnee te toets.
Om 'n buis te bestel is 'n bietjie soos om na 'n motorhandelaar te gaan en 'n motor of vragmotor te bestel. Vandag stel die baie beskikbare opsies kopers in staat om die voertuig op 'n verskeidenheid maniere aan te pas - binne- en buitekleure, binneversieringspakkette, buitestileringopsies, dryfkragkeuses en 'n oudiostelsel wat byna teen 'n tuisvermaakstelsel teëstaan. Gegewe al hierdie standaardopsies, is daar dalk geen voertuig nie.
Staalpype is net dit. Dit het duisende opsies of spesifikasies. Benewens afmetings, lys die spesifikasie chemiese en verskeie meganiese eienskappe soos minimum vloeisterkte (MYS), uiteindelike treksterkte (UTS), en minimum verlenging voor mislukking. Baie in die bedryf - ingenieurs, aankoopagente en vervaardigers - gebruik egter 'n aanvaarbare korthandse pyp van 'n spesifieke pyp: 'n normale gebruik van 'n spesifieke pyp.
Probeer om 'n motor volgens 'n enkele eienskap te bestel ("Ek benodig 'n motor met 'n outomatiese ratkas") en jy sal nie te ver kom met 'n verkoopsman nie. Hy moet 'n bestelvorm met baie opsies invul. Pyp is net dit – om die regte pyp vir die toepassing te kry, benodig die pypvervaardiger meer inligting as net hardheid.
Hoe word hardheid 'n erkende plaasvervanger vir ander meganiese eienskappe?Dit het waarskynlik by 'n pypprodusent begin.Omdat hardheidstoetsing vinnig, maklik is en relatief goedkoop toerusting vereis, gebruik buisverkopers dikwels hardheidstoetsing om twee buise te vergelyk. Om 'n hardheidstoets uit te voer, is al wat hulle nodig het 'n gladde lengte pyp en 'n toetsstand.
Buishardheid korreleer goed met UTS, en as 'n duimreël is persentasies of persentasiereekse nuttig om MYS te skat, so dit is maklik om te sien hoe hardheidstoetsing 'n geskikte proxy vir ander eienskappe kan wees.
Ander toetse is ook relatief kompleks.Terwyl hardheidstoetsing slegs 'n minuut of wat op 'n enkele masjien neem, vereis MYS, UTS en verlengingstoetsing monstervoorbereiding en aansienlike belegging in groot laboratoriumtoerusting. Ter vergelyking neem dit sekondes vir 'n buismeuloperateur om 'n hardheidstoets uit te voer en ure vir 'n professionele metallurgiese tegnikus om 'n hardheidskontrole-nie-trektoets uit te voer.
Dit is nie te sê dat gemanipuleerde pypvervaardigers nie hardheidstoetse gebruik nie. Dit is veilig om te sê dat die meeste mense dit doen, maar omdat hulle herhaalbaarheid- en reproduceerbaarheidbeoordelings op al hul toetstoerusting doen, is hulle deeglik bewus van die beperkings van die toets. Die meeste gebruik die assessering van buishardheid as deel van die produksieproses, maar hulle gebruik dit nie om 'n proefbuis-eienskappe/fail te kwantifiseer nie.
Hoekom moet jy weet van MYS, UTS en minimum verlenging? Hulle dui aan hoe die buis in samestelling sal optree.
MYS is die minimum krag wat permanente vervorming van die materiaal veroorsaak.As jy probeer om 'n reguit draad (soos 'n kapstok) effens te buig en die druk los te laat, sal een van twee dinge gebeur: dit sal terugspring na sy oorspronklike toestand (reguit) of dit sal gebuig bly.As dit nog reguit is, het jy nie verby MYS gekom nie.As dit nog gebuig is, het jy dit oorgeskiet.
Gebruik nou 'n tang om albei ente van die draad vas te klem. As jy die draad in twee stukke kan skeur, is jy oor sy UTS. Jy sit baie spanning daarop en jy het twee drade om jou bomenslike poging te wys. As die oorspronklike lengte van die draad 5 duim is, en die twee lengtes na mislukking tel 6 duim op, is die draad getoets met 20 duim getoets, is die draad binne getoets. 2 duim van die punt van mislukking, maar wat ook al - die trekdraadkonsep illustreer die UTS.
Staalfotomikrograafmonsters moet gesny, gepoleer en geëts word met 'n effens suur oplossing (gewoonlik salpetersuur en alkohol (nitro-etanol)) om die korrels sigbaar te maak.100x vergroting word algemeen gebruik om staalkorrels te inspekteer en korrelgrootte te bepaal.
Hardheid is 'n toets van hoe 'n materiaal op impak reageer. Stel jou voor dat jy 'n kort stukkie pyp in 'n bankschroef met getande kake sit en die bankschroef draai om toe te maak. Benewens om die buis plat te maak, laat die kake van die bankschroef ook inkepings op die oppervlak van die buis.
Dis hoe die hardheidstoets werk, maar dit is nie so rof nie.Hierdie toets het 'n beheerde impakgrootte en beheerde druk.Hierdie kragte vervorm die oppervlak, wat 'n inkeping of inkeping skep.Die grootte of diepte van die inkeping bepaal die hardheid van die metaal.
Vir die evaluering van staal is algemene hardheidstoetse Brinell, Vickers en Rockwell. Elkeen het sy eie skaal, en sommige het veelvuldige toetsmetodes, soos Rockwell A, B en C.Vir staalpype verwys ASTM Spesifikasie A513 die Rockwell B-toets (afgekort as HRB of RB). Die Rockwell B-toets meet die verskil in 'n deursnee van 'n voor-1/1 staal deursnee van 'n 1/6 staal deursnee 100 kgf. 'n Tipiese resultaat vir standaard sagte staal is HRB 60.
Materiaalwetenskaplikes weet dat hardheid lineêr verwant is aan UTS. Daarom kan 'n gegewe hardheid UTS voorspel. Net so weet buisvervaardigers dat MYS en UTS verwant is. Vir gelaste pyp is MYS tipies 70% tot 85% van UTS. Die presiese hoeveelheid hang af van die proses om die buis te maak. PSI) en 'n MYS van 80%, of 48,000 PSI.
Die mees algemene pypspesifikasie in algemene vervaardiging is maksimum hardheid. Benewens grootte, was die ingenieur gemoeid met die spesifikasie van 'n gelaste elektriese weerstand gesweis (ERW) pyp binne 'n goeie werkbereik, wat daartoe kan lei dat 'n maksimum hardheid van moontlik HRB 60 sy weg vind op die komponenttekening. Hierdie besluit alleen lei tot 'n reeks finale harde meganiese eienskappe, insluitende meganiese eienskappe.
Eerstens sê die hardheid van HRB 60 ons nie veel nie. Die lesing HRB 60 is 'n dimensielose getal. Die materiaal wat met HRB 59 geëvalueer is, is sagter as die materiaal wat met HRB 60 getoets is, en HRB 61 is harder as HRB 60, maar met hoeveel? ed in afstand relatief tot tyd), of UTS (gemeet in pond per vierkante duim). Om HRB 60 te lees, vertel ons niks spesifiek nie. Dit is 'n eienskap van die materiaal, maar nie 'n fisiese eienskap nie. Tweedens, hardheidstoetsing is nie geskik vir herhaalbaarheid of reproduseerbaarheid nie. Evaluering van twee liggings op 'n toetsmonster, selfs al is die toetsliggings in die aard van die lees van 'n groot moeilikheid, lei dit dikwels tot die lees van hierdie toets. .Nadat 'n posisie gemeet is, kan dit nie 'n tweede keer gemeet word om die resultate te verifieer nie. Toetsherhaalbaarheid is nie moontlik nie.
Dit beteken nie dat hardheidstoetsing ongerieflik is nie. Trouens, dit bied 'n goeie gids vir 'n materiaal se UTS, en dit is 'n vinnige en maklike toets om uit te voer. Almal wat egter betrokke is by die spesifikasie, aankoop en vervaardiging van buise moet bewus wees van die beperkings daarvan as 'n toetsparameter.
Omdat "normale" pyp nie goed gedefinieer is nie, beperk pypvervaardigers dit dikwels tot die twee mees gebruikte staalpype en pyptipes wat in ASTM A513 gedefinieer word: 1008 en 1010. Selfs nadat alle ander buistipes uitgeskakel is, is die moontlikhede in terme van meganiese eienskappe van hierdie twee buistipes wyd oop. Trouens, hierdie reeks buistipes het die wydste reeks buistipes.
Byvoorbeeld, 'n buis word beskryf as sag as MYS laag is en verlenging hoog is, wat beteken dat dit beter presteer in trek, defleksie en set as 'n buis wat as hard beskryf word, wat 'n relatief hoë MYS en relatief lae verlenging het. Dit is soortgelyk aan die verskil tussen sagte en harde draad, soos kapstokhangers en bore.
Verlenging self is nog 'n faktor wat 'n beduidende impak op kritieke pyptoepassings het. Buise met hoë verlenging kan trekkragte weerstaan;materiale met 'n lae verlenging is meer bros en daarom meer geneig tot katastrofiese moegheid-tipe mislukkings. Verlenging hou egter nie direk verband met UTS nie, wat die enigste meganiese eienskap is wat direk met hardheid verband hou.
Hoekom verskil die meganiese eienskappe van die buise so baie?Eerstens is die chemiese samestelling anders.Staal is 'n soliede oplossing van yster en koolstof en ander belangrike legerings.Vir eenvoud sal ons net koolstofpersentasies hier behandel.Koolstofatome vervang sommige van die ysteratome, wat die kristalstruktuur van staal vorm.ASTM 1008 is 'n primêre graad van 0% tot Z. 'n baie spesiale getal wat unieke eienskappe produseer wanneer die koolstofinhoud in staal ultra-laag is.ASTM 1010 spesifiseer 'n koolstofinhoud tussen 0,08% en 0,13%.Hierdie verskille lyk nie groot nie, maar hulle is groot genoeg om 'n groot verskil elders te maak.
Tweedens kan die staalpyp vervaardig of vervaardig word en daarna in sewe verskillende vervaardigingsprosesse verwerk word.ASTM A513 wat verband hou met ERW-pypproduksie lys sewe tipes:
As die chemiese samestelling van die staal en die buisvervaardigingstappe geen effek op die hardheid van die staal het nie, wat is dit? Om hierdie vraag te beantwoord beteken om na die besonderhede te kyk. Hierdie vraag laat nog twee vrae ontstaan: Watter besonderhede, en hoe naby?
Besonderhede oor die korrels waaruit die staal bestaan, is die eerste antwoord.Wanneer staal by 'n primêre staalmeule gemaak word, koel dit nie af tot 'n groot blok met 'n enkele kenmerk nie. Soos die staal afkoel, organiseer die staal se molekules in herhalende patrone (kristalle), soortgelyk aan hoe sneeuvlokkies vorm.Nadat kristalle gevorm is, versamel hulle in groepe wat afkoel plaatjies vorm of vorm deurgaans. groei soos die laaste staalmolekules deur die korrels geabsorbeer word. Dit alles gebeur op mikroskopiese vlak omdat die gemiddelde grootte staalkorrel ongeveer 64 µ of 0,0025 duim breed is. Terwyl elke korrel soortgelyk is aan die volgende, is hulle nie dieselfde nie. Hulle verskil effens in grootte, oriëntasie en koolstofinhoud. dit is geneig om langs graangrense te misluk.
Hoe ver moet jy kyk om waarneembare korrels te sien?100x vergroting, of 100x menslike visie, is genoeg.As jy egter net na onbehandelde staal teen 100 keer die krag kyk, openbaar nie veel nie.Die monster word voorberei deur die monster te poets en die oppervlak te ets met 'n suur (gewoonlik salpetersuur en alkohol) wat 'n nitro-etanol genoem word.
Dit is die korrels en hul interne rooster wat die impaksterkte, MYS, UTS en verlenging bepaal wat 'n staal kan weerstaan ​​voor mislukking.
Staalvervaardigingsstappe, soos warm- en kouerol van strook, plaas spanning in die graanstruktuur;as hulle permanent van vorm verander, beteken dit dat die spanning die korrel vervorm. Ander verwerkingsstappe, soos om die staal in spoele op te rol, dit uit te rol, en die staalkorrels deur 'n buismeul te vervorm (om die buis te vorm en grootte te maak). Koue trek van die buis op die dorn plaas ook druk op die materiaal, soos ook vervaardigingstappe in die vorm van struktuur en buiging genoem word.
Die bogenoemde stappe verminder die smeebaarheid van die staal, wat sy vermoë is om trek- (ooptrek) spanning te weerstaan. Staal word bros, wat beteken dat dit meer geneig is om te breek as jy aanhou werk. Verlenging is een komponent van smeebaarheid (saamdrukbaarheid is 'n ander). Dit is belangrik om te verstaan ​​dat mislukking meestal tydens relatief hoë trekspanning of 100-sterktespanning plaasvind, want dit is nie sterk trekspanning nie en nie lank nie. kapasiteit. Staal vervorm egter maklik onder drukspanning – dit is rekbaar – wat 'n voordeel is.
Beton het 'n hoë druksterkte, maar 'n lae rekbaarheid in vergelyking met beton. Hierdie eienskappe is die teenoorgestelde van dié van staal. Dis hoekom beton wat vir paaie, geboue en sypaadjies gebruik word, dikwels met wapening toegerus is. Die resultaat is 'n produk met die sterk punte van twee materiale: onder spanning is staal sterk, en onder druk, beton.
Tydens koue bewerking, soos die rekbaarheid van die staal afneem, neem die hardheid daarvan toe.Met ander woorde, dit sal hard word.Afhangende van die situasie kan dit 'n voordeel wees;dit kan egter 'n nadeel wees aangesien hardheid gelykgestel word aan brosheid. Dit wil sê, soos staal harder word, word dit minder elasties;daarom is dit meer geneig om te misluk.
Met ander woorde, elke prosesstap verbruik van die pyp se smeebaarheid. Dit word moeiliker soos die deel werk, en as dit te hard is, is dit basies nutteloos. Hardheid is brosheid, en 'n bros buis sal waarskynlik misluk wanneer dit gebruik word.
Het die vervaardiger enige opsies in hierdie geval? Kortom, ja. Daardie opsie is uitgloeiing, en hoewel dit nie heeltemal magies is nie, is dit so na aan towerkrag as wat jy kan kom.
In leek se terme verwyder uitgloeiing alle effekte van fisiese spanning op die metaal.Hierdie proses verhit die metaal tot 'n spanningsverligting of herkristallisasietemperatuur, waardeur ontwrigtings uitgeskakel word.Afhangende van die spesifieke temperatuur en tyd wat in die uitgloeiproses gebruik word, herstel die proses dus 'n deel of al sy rekbaarheid.
Uitgloeiing en beheerde verkoeling bevorder graangroei. Dit is voordelig as die doel is om die brosheid van die materiaal te verminder, maar onbeheerde korrelgroei kan die metaal te veel versag, wat dit onbruikbaar maak vir sy beoogde gebruik. Om die uitgloeiingsproses te stop is nog 'n byna magiese ding. Blus by die regte temperatuur met die regte blusmiddel bring vinnige herstelproses op die regte tyd tot stilstand.
Moet ons die hardheidspesifikasie laat vaar?nee.Hardheidskenmerke is primêr waardevol as 'n verwysingspunt wanneer staalpype gespesifiseer word. 'n Nuttige maatstaf, hardheid is een van verskeie kenmerke wat gespesifiseer moet word wanneer buismateriaal bestel word en by ontvangs gekontroleer moet word (en moet met elke besending aangeteken word). Wanneer hardheidsinspeksie die toepaslike beheerskaalwaarde is, moet dit en moet dit hê.
Dit is egter nie 'n ware toets vir kwalifiserende (aanvaarding of verwerping) van materiaal nie. Benewens hardheid, moet vervaardigers soms verskepings toets om ander relevante eienskappe, soos MYS, UTS, of minimum verlenging te bepaal, afhangende van die toepassing van die buis.
Wynn H. Kearns is responsible for regional sales for Indiana Tube Corp., 2100 Lexington Road, Evansville, IN 47720, 812-424-9028, wkearns@indianatube.com, www.indianatube.com.
Tube & Pipe Journal het in 1990 die eerste tydskrif geword wat toegewy is om die metaalpypbedryf te dien. Vandag bly dit die enigste publikasie in Noord-Amerika wat aan die bedryf gewy is en het die mees betroubare bron van inligting vir pypprofessionele mense geword.
Nou met volle toegang tot die digitale uitgawe van The FABRICATOR, maklike toegang tot waardevolle industriehulpbronne.
Die digitale uitgawe van The Tube & Pipe Journal is nou ten volle toeganklik en bied maklike toegang tot waardevolle industriebronne.
Geniet volle toegang tot die digitale uitgawe van STAMPING Journal, wat die nuutste tegnologiese vooruitgang, beste praktyke en industrienuus vir die metaalstempelmark verskaf.
Geniet volle toegang tot die digitale uitgawe van The Additive Report om te leer hoe bykomende vervaardiging gebruik kan word om bedryfsdoeltreffendheid te verbeter en winste te verhoog.
Nou met volle toegang tot die digitale uitgawe van The Fabricator en Español, maklike toegang tot waardevolle industriebronne.