Mae gan wahanol brotocolau prawf (Brinell, Rockwell, Vickers) weithdrefnau sy'n benodol i'r prosiect dan brawf. Mae prawf T Rockwell yn addas ar gyfer archwilio tiwbiau wal ysgafn trwy dorri'r tiwb yn hydredol a phrofi'r wal o'r diamedr mewnol yn hytrach na'r diamedr allanol.
Mae archebu tiwb ychydig fel mynd i werthwr ceir ac archebu car neu lori. Heddiw, mae'r nifer o opsiynau sydd ar gael yn caniatáu i brynwyr addasu'r cerbyd mewn amrywiaeth o ffyrdd - lliwiau mewnol ac allanol, pecynnau trim mewnol, opsiynau steilio allanol, dewisiadau trên pŵer, a system sain sydd bron yn cystadlu â system adloniant cartref. O ystyried yr holl opsiynau hyn, efallai na fyddwch yn fodlon â cherbyd safonol, dim ffwdan.
Pibellau dur yw hynny'n union. Mae ganddo filoedd o opsiynau neu fanylebau. Yn ogystal â dimensiynau, mae'r fanyleb yn rhestru priodweddau cemegol a sawl priodwedd fecanyddol megis cryfder cynnyrch lleiaf (MYS), cryfder tynnol eithaf (UTS), ac ymestyn lleiaf cyn methiant. Fodd bynnag, mae llawer yn y diwydiant—peirianwyr, asiantau prynu, a gweithgynhyrchwyr—yn defnyddio talfyriadau diwydiant derbyniol sy'n gofyn am ddefnyddio pibell weldio "normal" ac yn nodi un nodwedd yn unig: caledwch.
Rhowch gynnig ar archebu car yn ôl un nodwedd (“Mae angen car gyda thrawsyriant awtomatig arnaf”) ac ni fyddwch yn mynd yn rhy bell gyda gwerthwr. Mae'n rhaid iddo lenwi ffurflen archebu gyda llawer o opsiynau. Pibell yw hynny'n union - er mwyn cael y bibell gywir ar gyfer y cais, mae angen mwy o wybodaeth na chaledwch yn unig ar wneuthurwr y bibell.
Sut mae caledwch yn dod yn ddewis arall cydnabyddedig ar gyfer priodweddau mecanyddol eraill? Mae'n debyg iddo ddechrau gyda chynhyrchydd pibellau. Gan fod profi caledwch yn gyflym, yn hawdd, ac yn gofyn am offer cymharol rad, mae gwerthwyr tiwbiau yn aml yn defnyddio profi caledwch i gymharu dau diwb. I gynnal prawf caledwch, y cyfan sydd ei angen arnynt yw darn llyfn o bibell a stondin brawf.
Mae caledwch tiwbiau'n cydberthyn yn dda ag UTS, ac fel rheol gyffredinol, mae canrannau neu ystodau canrannol yn ddefnyddiol wrth amcangyfrif MYS, felly mae'n hawdd gweld sut y gall profi caledwch fod yn ddirprwy addas ar gyfer priodweddau eraill.
Hefyd, mae profion eraill yn gymharol gymhleth. Er mai dim ond munud neu fwy y mae profi caledwch yn ei gymryd ar un peiriant, mae profion MYS, UTS ac ymestyniad yn gofyn am baratoi samplau a buddsoddiad sylweddol mewn offer labordy mawr. Fel cymhariaeth, mae'n cymryd eiliadau i weithredwr melin tiwb gynnal prawf caledwch ac oriau i dechnegydd metelegol proffesiynol gynnal prawf tynnol. Nid yw'n anodd cynnal gwiriad caledwch.
Nid yw hyn yn golygu nad yw gweithgynhyrchwyr pibellau peirianyddol yn defnyddio profion caledwch. Mae'n ddiogel dweud bod y rhan fwyaf o bobl yn gwneud hynny, ond oherwydd eu bod yn gwneud asesiadau ailadroddadwyedd ac atgynhyrchadwyedd mesuryddion ar eu holl offer profi, maent yn ymwybodol iawn o gyfyngiadau'r prawf. Mae'r rhan fwyaf yn defnyddio asesu caledwch tiwbiau fel rhan o'r broses gynhyrchu, ond nid ydynt yn ei ddefnyddio i fesur priodweddau tiwbiau. Prawf pasio/methu yn unig yw hwn.
Pam mae angen i chi wybod am MYS, UTS ac ymestyn lleiaf? Maent yn dangos sut y bydd y tiwb yn ymddwyn wrth ei gydosod.
MYS yw'r grym lleiaf sy'n achosi anffurfiad parhaol o'r deunydd. Os ceisiwch blygu gwifren syth (fel crogwr cot) ychydig a rhyddhau'r pwysau, bydd un o ddau beth yn digwydd: bydd yn neidio'n ôl i'w chyflwr gwreiddiol (syth) neu bydd yn parhau i fod wedi'i blygu. Os yw'n dal yn syth, nid ydych wedi mynd heibio i MYS. Os yw'n dal wedi'i blygu, rydych wedi ei or-yrru.
Nawr, defnyddiwch gefail i glampio dau ben y wifren. Os gallwch chi rwygo'r wifren yn ddau ddarn, rydych chi dros ei UTS. Rydych chi'n rhoi llawer o densiwn arni ac mae gennych chi ddwy wifren i ddangos eich ymdrech goruwchddynol. Os yw hyd gwreiddiol y wifren yn 5 modfedd, a bod y ddau hyd ar ôl methiant yn adio i 6 modfedd, mae'r wifren wedi'i hymestyn 1 fodfedd, neu 20%. Mae'r prawf ymestyn gwirioneddol yn cael ei fesur o fewn 2 fodfedd i'r pwynt methiant, ond beth bynnag - mae'r cysyniad gwifren dynnu yn darlunio'r UTS.
Mae angen torri, caboli ac ysgythru samplau ffotomicrograff dur gan ddefnyddio hydoddiant asidig ysgafn (asid nitrig ac alcohol (nitroethanol) fel arfer) i wneud y gronynnau'n weladwy. Defnyddir chwyddiad 100x yn gyffredin i archwilio gronynnau dur a phennu maint y gronynnau.
Mae caledwch yn brawf o sut mae deunydd yn ymateb i effaith. Dychmygwch roi darn byr o bibell mewn feis gyda genau danheddog a throi'r feis i gau. Yn ogystal â gwastadu'r tiwb, mae genau'r feis hefyd yn gadael pantiau ar wyneb y tiwb.
Dyna sut mae'r prawf caledwch yn gweithio, ond nid yw mor arw â hynny. Mae gan y prawf hwn faint effaith rheoledig a phwysau rheoledig. Mae'r grymoedd hyn yn anffurfio'r wyneb, gan greu pant neu fewnoliad. Mae maint neu ddyfnder y mewnoliad yn pennu caledwch y metel.
Ar gyfer gwerthuso dur, profion caledwch cyffredin yw Brinell, Vickers, a Rockwell. Mae gan bob un ei raddfa ei hun, ac mae gan rai ddulliau prawf lluosog, fel Rockwell A, B, a C. Ar gyfer pibellau dur, mae Manyleb ASTM A513 yn cyfeirio at brawf Rockwell B (wedi'i dalfyrru fel HRB neu RB). Mae prawf Rockwell B yn mesur y gwahaniaeth mewn treiddiad dur gan bêl ddur 1⁄16 modfedd mewn diamedr rhwng llwyth ymlaen llaw bach a llwyth cynradd o 100 kgf. Canlyniad nodweddiadol ar gyfer dur ysgafn safonol yw HRB 60.
Mae gwyddonwyr deunyddiau yn gwybod bod caledwch yn gysylltiedig yn llinol ag UTS. Felly, gall caledwch penodol ragweld UTS. Yn yr un modd, mae gweithgynhyrchwyr tiwbiau yn gwybod bod MYS ac UTS yn gysylltiedig. Ar gyfer pibell wedi'i weldio, mae MYS fel arfer yn 70% i 85% o UTS. Mae'r union swm yn dibynnu ar y broses o wneud y tiwb. Mae caledwch HRB 60 yn cyfateb i UTS o 60,000 pwys y fodfedd sgwâr (PSI) a MYS o 80%, neu 48,000 PSI.
Y fanyleb bibell fwyaf cyffredin mewn gweithgynhyrchu cyffredinol yw'r caledwch mwyaf. Yn ogystal â maint, roedd y peiriannydd yn poeni am bennu pibell weldio gwrthiant trydan (ERW) wedi'i weldio o fewn ystod waith dda, a allai arwain at galedwch mwyaf o HRB 60 o bosibl yn dod o hyd i'w ffordd ar lun y gydran. Mae'r penderfyniad hwn yn unig yn arwain at ystod o briodweddau mecanyddol terfynol, gan gynnwys y caledwch ei hun.
Yn gyntaf, nid yw caledwch HRB 60 yn dweud llawer wrthym. Mae'r darlleniad HRB 60 yn rhif di-ddimensiwn. Mae'r deunydd a werthuswyd gyda HRB 59 yn feddalach na'r deunydd a brofwyd gyda HRB 60, ac mae HRB 61 yn galetach na HRB 60, ond faint? Ni ellir ei fesur fel cyfaint (wedi'i fesur mewn desibeli), trorym (wedi'i fesur mewn punt-droedfeddi), cyflymder (wedi'i fesur mewn pellter o'i gymharu ag amser), neu UTS (wedi'i fesur mewn punnoedd fesul modfedd sgwâr). Nid yw darllen HRB 60 yn dweud unrhyw beth penodol wrthym. Mae hwn yn briodwedd o'r deunydd, ond nid yn briodwedd ffisegol. Yn ail, nid yw profi caledwch yn addas ar gyfer ailadroddadwyedd neu atgynhyrchadwyedd. Mae gwerthuso dau leoliad ar sbesimen prawf, hyd yn oed os yw'r lleoliadau prawf yn agos at ei gilydd, yn aml yn arwain at amrywiad mawr mewn darlleniadau caledwch. Mae cymhlethu'r mater hwn yn natur y prawf. Ar ôl i safle gael ei fesur, ni ellir ei fesur am yr ail dro i wirio'r canlyniadau. Nid yw ailadroddadwyedd prawf yn bosibl.
Nid yw hyn yn golygu bod profi caledwch yn anghyfleus. Mewn gwirionedd, mae'n darparu canllaw da ar gyfer UTS deunydd, ac mae'n brawf cyflym a hawdd i'w berfformio. Fodd bynnag, dylai pawb sy'n ymwneud â phennu, prynu a chynhyrchu tiwbiau fod yn ymwybodol o'i gyfyngiadau fel paramedr prawf.
Gan nad yw pibell "normal" wedi'i diffinio'n dda, pan fo angen, mae gweithgynhyrchwyr pibellau yn aml yn ei chyfyngu i'r ddau fath o bibell ddur a phibellau a ddefnyddir amlaf a ddiffinnir yn ASTM A513: 1008 a 1010. Hyd yn oed ar ôl dileu pob math arall o diwbiau, mae'r posibiliadau o ran priodweddau mecanyddol y ddau fath hyn o diwbiau yn agored iawn. Mewn gwirionedd, y mathau hyn o diwbiau sydd â'r ystod ehangaf o briodweddau mecanyddol o unrhyw fath.
Er enghraifft, disgrifir tiwb fel un meddal os yw'r MYS yn isel a'r ymestyniad yn uchel, sy'n golygu ei fod yn perfformio'n well o ran tynnol, gwyriad a chaledu na thiwb a ddisgrifir fel un caled, sydd â MYS cymharol uchel ac ymestyniad cymharol isel. Mae hyn yn debyg i'r gwahaniaeth rhwng gwifren feddal a chaled, fel crogfachau cotiau a driliau.
Mae ymestyn ei hun yn ffactor arall sydd â dylanwad sylweddol ar gymwysiadau pibellau critigol. Gall tiwbiau ag ymestyniad uchel wrthsefyll grymoedd tynnol; mae deunyddiau ag ymestyniad isel yn fwy brau ac felly'n fwy tueddol o fethiannau trychinebus tebyg i flinder. Fodd bynnag, nid yw ymestyniad yn uniongyrchol gysylltiedig ag UTS, sef yr unig briodwedd fecanyddol sy'n uniongyrchol gysylltiedig â chaledwch.
Pam mae priodweddau mecanyddol y tiwbiau'n amrywio cymaint?Yn gyntaf, mae'r cyfansoddiad cemegol yn wahanol.Mae dur yn doddiant solet o haearn a charbon ac aloion pwysig eraill.Er mwyn symlrwydd, dim ond canrannau carbon y byddwn yn delio â nhw yma.Mae atomau carbon yn disodli rhai o'r atomau haearn, gan ffurfio strwythur crisial dur.Mae ASTM 1008 yn radd sylfaenol gynhwysfawr gyda chynnwys carbon o 0% i 0.10%.Mae sero yn rhif arbennig iawn sy'n cynhyrchu priodweddau unigryw pan fydd y cynnwys carbon mewn dur yn isel iawn.Mae ASTM 1010 yn nodi cynnwys carbon rhwng 0.08% a 0.13%.Nid yw'r gwahaniaethau hyn yn ymddangos yn enfawr, ond maent yn ddigon mawr i wneud gwahaniaeth mawr mewn mannau eraill.
Yn ail, gellir cynhyrchu neu gynhyrchu'r bibell ddur a'i phrosesu wedyn mewn saith proses weithgynhyrchu gwahanol. Mae ASTM A513 sy'n gysylltiedig â chynhyrchu pibellau ERW yn rhestru saith math:
Os nad oes gan gyfansoddiad cemegol y dur a'r camau gweithgynhyrchu tiwb unrhyw effaith ar galedwch y dur, beth ydyw? Mae ateb y cwestiwn hwn yn golygu archwilio'r manylion. Mae'r cwestiwn hwn yn codi dau gwestiwn arall: Pa fanylion, a pha mor agos?
Manylion am y grawn sy'n ffurfio'r dur yw'r ateb cyntaf. Pan wneir dur mewn melin ddur gynradd, nid yw'n oeri i mewn i floc enfawr gydag un nodwedd. Wrth i'r dur oeri, mae moleciwlau'r dur yn trefnu mewn patrymau ailadroddus (crisialau), yn debyg i sut mae plu eira yn ffurfio. Ar ôl i grisialau gael eu ffurfio, maent yn crynhoi i grwpiau o'r enw grawn. Wrth i oeri fynd yn ei flaen, mae grawn yn tyfu ac yn ffurfio drwy gydol y ddalen neu'r plât. Mae'r grawn yn rhoi'r gorau i dyfu wrth i'r moleciwlau dur olaf gael eu hamsugno gan y grawn. Mae hyn i gyd yn digwydd ar y lefel microsgopig oherwydd bod maint cyfartalog y grawn dur tua 64 µ neu 0.0025 modfedd o led. Er bod pob grawn yn debyg i'r nesaf, nid ydynt yr un peth. Maent yn amrywio ychydig o ran maint, cyfeiriadedd a chynnwys carbon. Gelwir y rhyngwyneb rhwng grawn yn ffin grawn. Pan fydd dur yn methu, er enghraifft oherwydd craciau blinder, mae'n tueddu i fethu ar hyd ffiniau grawn.
Pa mor bell mae'n rhaid i chi edrych i weld gronynnau amlwg? Mae chwyddiad 100x, neu olwg ddynol 100x, yn ddigon. Fodd bynnag, nid yw edrych ar ddur heb ei drin 100 gwaith y pŵer yn datgelu llawer. Mae'r sampl yn cael ei baratoi trwy sgleinio'r sampl ac ysgythru'r wyneb gydag asid (asid nitrig ac alcohol fel arfer) o'r enw ysgythrydd nitroethanol.
Y grawn a'u dellt fewnol sy'n pennu cryfder yr effaith, MYS, UTS a'r ymestyniad y gall dur ei wrthsefyll cyn methiant.
Mae camau gwneud dur, fel rholio stribed yn boeth ac yn oer, yn rhoi straen ar strwythur y grawn; os ydynt yn newid siâp yn barhaol, mae hyn yn golygu bod y straen yn anffurfio'r grawn. Mae camau prosesu eraill, fel coilio'r dur yn goiliau, ei ddad-goilio, ac anffurfio'r grawn dur trwy felin tiwb (i ffurfio a maint y tiwb). Mae tynnu'r tiwb yn oer ar y mandrel hefyd yn rhoi pwysau ar y deunydd, fel y mae camau gweithgynhyrchu fel ffurfio pen a phlygu. Gelwir newidiadau yn strwythur y grawn yn ddadleoliadau.
Mae'r camau uchod yn lleihau hydwythedd y dur, sef ei allu i wrthsefyll straen tynnol (tynnu-agor). Mae dur yn mynd yn frau, sy'n golygu ei fod yn fwy tebygol o dorri os ydych chi'n dal i weithio arno. Mae ymestyniad yn un elfen o hydwythedd (mae cywasgedd yn elfen arall). Mae'n bwysig deall bod methiant yn digwydd amlaf yn ystod straen tynnol, nid cywasgu. Mae dur yn gallu gwrthsefyll straen tynnol yn fawr oherwydd ei allu ymestyn cymharol uchel. Fodd bynnag, mae dur yn anffurfio'n hawdd o dan straen cywasgol - mae'n hydwyth - sy'n fantais.
Mae gan goncrit gryfder cywasgol uchel ond hydwythedd isel o'i gymharu â choncrit. Mae'r priodweddau hyn yn groes i rai dur. Dyna pam mae concrit a ddefnyddir ar gyfer ffyrdd, adeiladau a phalmentydd yn aml yn cael ei ffitio â bariau atgyfnerthu. Y canlyniad yw cynnyrch sydd â chryfderau dau ddeunydd: o dan densiwn, mae dur yn gryf, a than bwysau, mae concrit yn gryf.
Yn ystod gweithio oer, wrth i hydwythedd y dur leihau, mae ei galedwch yn cynyddu. Mewn geiriau eraill, bydd yn caledu. Yn dibynnu ar y sefyllfa, gall hyn fod yn fantais; fodd bynnag, gall fod yn anfantais gan fod caledwch yn cyfateb i frau. Hynny yw, wrth i ddur ddod yn galetach, mae'n dod yn llai elastig; felly, mae'n fwy tebygol o fethu.
Mewn geiriau eraill, mae pob cam yn y broses yn defnyddio rhywfaint o hydwythedd y bibell. Mae'n mynd yn galetach wrth i'r rhan weithio, ac os yw'n rhy galed mae'n ddiwerth yn y bôn. Caledwch yw breuder, ac mae tiwb brau yn debygol o fethu pan gaiff ei ddefnyddio.
A oes gan y gwneuthurwr unrhyw opsiynau yn yr achos hwn? Yn fyr, ie. Yr opsiwn hwnnw yw anelio, ac er nad yw'n hollol hudolus, mae mor agos at hud ag y gallwch chi ei gael.
Yn nhermau cyffredin, mae anelio yn dileu pob effaith straen corfforol ar y metel. Mae'r broses hon yn cynhesu'r metel i dymheredd lleddfu straen neu ailgrisialu, a thrwy hynny'n dileu dadleoliadau. Gan ddibynnu ar y tymheredd a'r amser penodol a ddefnyddir yn y broses anelio, mae'r broses felly'n adfer rhywfaint neu'r cyfan o'i hydwythedd.
Mae anelio ac oeri rheoledig yn hybu twf grawn. Mae hyn yn fuddiol os yw'r nod yw lleihau brauder y deunydd, ond gall twf grawn afreolus feddalu'r metel gormod, gan ei wneud yn anaddas ar gyfer ei ddefnydd bwriadedig. Mae atal y broses anelio yn beth arall sydd bron yn hudolus. Mae diffodd ar y tymheredd cywir gyda'r asiant diffodd cywir ar yr amser iawn yn dod â'r broses i stop cyflym i gael priodweddau adferiad y dur.
A ddylem ni ollwng y fanyleb caledwch? na. Mae nodweddion caledwch yn werthfawr yn bennaf fel pwynt cyfeirio wrth nodi pibellau dur. Mesur defnyddiol yw caledwch, ac mae'n un o sawl nodwedd y dylid eu nodi wrth archebu deunydd tiwbaidd a'i wirio ar ôl ei dderbyn (a dylid ei gofnodi gyda phob llwyth). Pan fo arolygu caledwch yn safon arolygu, dylai fod ganddo werthoedd graddfa ac ystodau rheoli priodol.
Fodd bynnag, nid yw'n brawf gwirioneddol ar gyfer cymhwyso (derbyn neu wrthod) deunydd. Yn ogystal â chaledwch, dylai gweithgynhyrchwyr brofi llwythi o bryd i'w gilydd i bennu priodweddau perthnasol eraill, fel MYS, UTS, neu ymestyn lleiaf, yn dibynnu ar gymhwysiad y tiwb.
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.
Daeth Tube & Pipe Journal yn gylchgrawn cyntaf i wasanaethu'r diwydiant pibellau metel ym 1990. Heddiw, dyma'r unig gyhoeddiad yng Ngogledd America sy'n ymroddedig i'r diwydiant ac mae wedi dod yn ffynhonnell wybodaeth fwyaf dibynadwy i weithwyr proffesiynol pibellau.
Nawr gyda mynediad llawn i rifyn digidol The FABRICATOR, mynediad hawdd at adnoddau gwerthfawr y diwydiant.
Mae rhifyn digidol The Tube & Pipe Journal bellach yn gwbl hygyrch, gan ddarparu mynediad hawdd at adnoddau gwerthfawr y diwydiant.
Mwynhewch fynediad llawn i rifyn digidol STAMPING Journal, sy'n darparu'r datblygiadau technolegol diweddaraf, arferion gorau a newyddion y diwydiant ar gyfer y farchnad stampio metel.
Mwynhewch fynediad llawn i rifyn digidol yr Adroddiad Ychwanegol i ddysgu sut y gellir defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegol i wella effeithlonrwydd gweithredol a chynyddu elw.
Nawr gyda mynediad llawn i rifyn digidol The Fabricator en Español, mynediad hawdd at adnoddau gwerthfawr y diwydiant.