Kasu on võimalik saada, kui saate ülevaate terastruktuuri ühest kihist, mis kontrollib roostevaba terase mehaanilist käitumist.Getty Images
Roostevaba terase ja alumiiniumisulamite valik keskendub üldiselt tugevusele, plastilisusele, venivusele ja kõvadusele. Need omadused näitavad, kuidas metalli ehitusplokid reageerivad rakendatud koormustele. Need on toorainepiirangute haldamise tõhus indikaator;see tähendab, kui palju see enne purunemist paindub.Tooraine peab suutma vormimisprotsessi purunemata vastu pidada.
Destruktiivne tõmbe- ja kõvaduskatse on usaldusväärne ja kulutõhus meetod mehaaniliste omaduste määramiseks. Need testid ei ole aga alati nii usaldusväärsed, kui toormaterjali paksus hakkab katseproovi suurust piirama. Lamemetalltoodete tõmbekatsed on loomulikult endiselt kasulikud, kuid kasu on võimalik saada, kui vaadelda põhjalikumalt selle mehaanilist käitumist kontrollivat terasstruktuuri üht kihti.
Metallid koosnevad reast mikroskoopilistest kristallidest, mida nimetatakse teradeks. Need jaotuvad juhuslikult kogu metallis. Legeerelementide aatomid, nagu raud, kroom, nikkel, mangaan, räni, süsinik, lämmastik, fosfor ja väävel austeniitsetes roostevabas terases, on osa tahketest metallide kristallidest, mis moodustavad boniini kristallide ioonide. nende jagatud elektronide kaudu.
Sulami keemiline koostis määrab termodünaamiliselt eelistatud aatomite paigutuse terades, mida nimetatakse kristallstruktuuriks. Korduvat kristallstruktuuri sisaldavad metalli homogeensed osad moodustavad ühe või mitu tera, mida nimetatakse faasideks. Sulami mehaanilised omadused sõltuvad sulami kristallstruktuurist. Sama kehtib ka iga faasi terade suuruse ja paigutuse kohta.
Enamik inimesi tunneb vee staadiume.Kui vedel vesi külmub, muutub see tahkeks jääks.Kuid metallide puhul pole ainult ühte tahket faasi.Teatud sulamiperekonnad on nimetatud nende faaside järgi.Roostevabade teraste hulgas koosnevad austeniitsed 300-seeria sulamid lõõmutamisel peamiselt austeniidist.Kuid marrasteriit koosneb 40-seeriast 300 terasest. 410 ja 420 roostevaba terase sulamitest.
Sama kehtib ka titaanisulamite kohta. Iga sulamirühma nimi näitab nende domineerivat faasi toatemperatuuril – alfa, beeta või nende segu. On alfa-, peaaegu-alfa-, alfa-beeta-, beeta- ja peaaegu beetasulameid.
Kui vedel metall tahkub, sadestuvad termodünaamiliselt eelistatud faasi tahked osakesed seal, kus rõhk, temperatuur ja keemiline koostis seda võimaldavad. Tavaliselt juhtub see liidestes, nagu jääkristallid sooja tiigi pinnal külmal päeval. Kui terad tuumastuvad, kasvab kristallstruktuur ühes suunas, kuni tekib teine ​​tera. Terade piirid tekivad kristallide ristumiskohtades erineva orientatsiooniga. hunnik erineva suurusega Rubiku kuubikuid karbis.Igal kuubikul on ruudukujuline paigutus, kuid need kõik paiknevad erinevates juhuslikes suundades. Täielikult tahkunud metallist toorik koosneb näiliselt juhuslikult orienteeritud teradest.
Iga kord, kui tera moodustub, võivad tekkida joonedefektid. Nendel defektidel puuduvad kristallstruktuuri osad, mida nimetatakse dislokatsioonideks. Need nihestused ja nende hilisem liikumine kogu tera ulatuses ja üle terade piiride on metalli elastsuse seisukohalt olulised.
Tooriku ristlõige paigaldatakse, lihvitakse, poleeritakse ja söövitatakse, et näha tera struktuuri. Kui need on ühtlased ja võrdsed, näevad optilises mikroskoobis vaadeldavad mikrostruktuurid välja nagu pusle. Tegelikkuses on terad kolmemõõtmelised ja iga tera ristlõige varieerub sõltuvalt tooriku ristlõikest.
Kui kristallstruktuur on täidetud kõigi oma aatomitega, ei jää muud liikumisruumi peale aatomisidemete venitamise.
Kui eemaldate poole aatomireast, loote võimaluse teisele aatomireale sellesse asendisse libiseda, mis liigutab tõhusalt nihestust. Kui töödeldavale detailile rakendatakse jõudu, võimaldab mikrostruktuuri dislokatsioonide koondliikumine sellel painduda, venitada või kokku suruda, ilma et see puruneks või puruneks.
Kui metallisulamile mõjub jõud, suurendab süsteem energiat. Kui lisatakse piisavalt energiat, et tekitada plastilist deformatsiooni, siis võre deformeerub ja tekivad uued nihestused. Tundub loogiline, et see peaks suurendama elastsust, kuna vabastab rohkem ruumi ja loob seega potentsiaali suuremaks nihestuse liikumiseks. Kui aga nihestused põrkuvad, võivad need üksteist fikseerida.
Dislokatsioonide arvu ja kontsentratsiooni suurenedes kinnitatakse üha rohkem nihestusi, mis vähendab plastilisust. Lõpuks ilmneb nii palju nihestusi, et külmvormimine pole enam võimalik. Kuna olemasolevad nihestused ei saa enam liikuda, venivad võres olevad aatomsidemed, kuni need katkevad või katkevad. Seetõttu metallisulamid kõvenevad ja enne metalli deformeerumise piirangut.
Teral on oluline roll ka lõõmutamisel. Tööga karastatud materjali lõõmutamine lähtestab sisuliselt mikrostruktuuri ja taastab seeläbi plastilisuse. Lõõmutamise käigus muudetakse terad kolmes etapis:
Kujutage ette inimest, kes kõnnib läbi rahvarohke rongivaguni. Rahvast saab pigistada ainult siis, kui jättes ridade vahele tühimikud, nagu nihestused võres. Edenedes täitsid selja taga olevad inimesed tühjuse, millest nad lahkusid, samal ajal kui nad lõid ette uue ruumi. Kui nad jõuavad vaguni teise otsa, muutub reisijate paigutus. Kui liiga palju inimesi üritab üksteisest mööda sõita, siis proovivad üksteisest mööda minna. rongivagunite seinad, kinnitades kõik oma kohale. Mida rohkem nihestusi ilmneb, seda raskem on neil samal ajal liikuda.
Oluline on mõista ümberkristallimise käivitamiseks vajalikku minimaalset deformatsioonitaset. Kui aga metallil ei ole enne kuumutamist piisavalt deformatsioonienergiat, siis ümberkristalliseerumist ei toimu ja terad lihtsalt kasvavad üle oma esialgse suuruse.
Mehaanilisi omadusi saab häälestada teravilja kasvu kontrollides. Terade piir on sisuliselt nihestuste sein. Need takistavad liikumist.
Kui terade kasv on piiratud, tekib suurem arv väikeseid teri. Neid väiksemaid teri peetakse tera struktuuri poolest peenemaks. Rohkem tera piire tähendab väiksemat nihestusliikumist ja suuremat tugevust.
Kui tera kasvu ei piirata, muutub tera struktuur jämedamaks, terad on suuremad, piire on vähem ja tugevus väheneb.
Tera suurust nimetatakse sageli ühikuta arvuks, mis jääb 5 ja 15 vahele. See on suhteline suhe ja on seotud tera keskmise läbimõõduga. Mida suurem arv, seda peenem on teralisus.
ASTM E112 kirjeldab tera suuruse mõõtmise ja hindamise meetodeid. See hõlmab teravilja koguse loendamist antud piirkonnas. Tavaliselt tehakse seda toorainest ristlõike lõikamise, lihvimise ja poleerimisega ning seejärel happega söövitamise teel, et osakesed paljastada. Loendamine toimub mikroskoobi all. tera kuju ja läbimõõt on ühtlane. Võib isegi olla kasulik piirata tera suuruse erinevust kahe või kolme punktiga, et tagada ühtlane jõudlus kogu tooriku ulatuses.
Töökarastamise korral on tugevusel ja plastilisusel pöördvõrdeline seos. ASTM-i tera suuruse ja tugevuse vaheline seos kipub olema positiivne ja tugev, üldiselt on pikenemine pöördvõrdeline ASTM-i tera suurusega. Liigne terade kasv võib aga põhjustada seda, et "surnud pehmed" materjalid ei kõvene enam tõhusalt.
Tera suurust nimetatakse sageli ühikuta arvuks, mis jääb 5 ja 15 vahele. See on suhteline suhe ja on seotud tera keskmise läbimõõduga. Mida suurem on ASTM-i tera suuruse väärtus, seda rohkem on tera pindalaühiku kohta.
Lõõmutatud materjali tera suurus varieerub sõltuvalt ajast, temperatuurist ja jahutuskiirusest. Lõõmutamine toimub tavaliselt sulami ümberkristallimistemperatuuri ja sulamistemperatuuri vahel. Austeniitse roostevaba terase sulami 301 soovitatav lõõmutamistemperatuuri vahemik on vahemikus 1900–2050 kraadi Fahrenheiti kontrastsusega. 1 titaani tuleks lõõmutada temperatuuril 1292 kraadi Fahrenheiti ja sulada umbes 3000 kraadi Fahrenheiti kraadi juures.
Lõõmutamise ajal konkureerivad taastumis- ja ümberkristallimisprotsessid üksteisega seni, kuni ümberkristallitud terad tarbivad ära kõik deformeerunud terad. Ümberkristallimise kiirus varieerub sõltuvalt temperatuurist. Kui ümberkristallimine on lõppenud, võtab võimust tera kasv. 301 roostevabast terasest toorik, mis on lõõmutatud temperatuuril 1900 °F ühe tunni jooksul, on peenstruktuur 20 kraadiga. samal ajal.
Kui materjali ei hoita piisavalt kaua õiges lõõmutamisvahemikus, võib tulemuseks olev struktuur olla vanade ja uute terade kombinatsioon. Kui metallis soovitakse ühtseid omadusi, peaks lõõmutamisprotsessi eesmärk olema saavutada ühtlane võrdseteljeliste terade struktuur. Ühtlane tähendab, et kõik terad on ligikaudu ühesuurused, ja võrdvärskus tähendab, et need on ligikaudu sama kujuga.
Ühtlase ja võrdse teljega mikrostruktuuri saamiseks tuleb iga toorikuga kokku puutuda sama palju soojust sama kaua ja jahtuda sama kiirusega. See ei ole alati lihtne ega võimalik partii lõõmutamise korral, mistõttu on oluline enne leotusaja arvutamist vähemalt oodata, kuni kogu toorik on õigel temperatuuril küllastunud. Pikemate leotusaegade ja kõrgemate temperatuuride tulemuseks on materjali pehmenemisajad ja vastupidised temperatuurid.
Kui tera suurus ja tugevus on omavahel seotud ja tugevus on teada, siis milleks tera arvutada, eks?Kõik destruktiivsed katsed on varieeruvusega. Tõmbekatsed, eriti väiksema paksuse korral, sõltuvad suuresti proovi ettevalmistamisest. Tõmbetugevuse tulemused, mis ei kajasta tegelikke materjali omadusi, võivad ilmneda enneaegselt.
Kui omadused ei ole kogu tooriku ulatuses ühtlased, ei pruugi tõmbekatsekeha või proovi ühest servast võtmine kogu lugu rääkida. Proovi ettevalmistamine ja testimine võib samuti olla aeganõudev. Mitu katset on antud metalliga võimalik teha ja mitmes suunas on see teostatav? Terastruktuuri hindamine on lisakindlustus ootamatuste vastu.
Anisotroopne, isotroopne.Anisotroopia all mõeldakse mehaaniliste omaduste suunalisust.Lisaks tugevusele saab anisotroopiat paremini mõista tera struktuuri uurides.
Ühtlane ja võrdne teraline struktuur peaks olema isotroopne, mis tähendab, et sellel on kõikides suundades samad omadused. Isotroopia on eriti oluline süvatõmbeprotsessides, kus kontsentrilisus on kriitiline. Kui toorik tõmmatakse vormi, ei voola anisotroopne materjal ühtlaselt, mis võib põhjustada defekti, mida nimetatakse kõrvarõngaks. Kõrvarõngas tekib seal, kus tassi ülemises osas võib lainetada. tooriku homogeensus ja aitab diagnoosida algpõhjust.
Nõuetekohane lõõmutamine on isotroopia saavutamiseks ülioluline, kuid enne lõõmutamist on oluline mõista ka deformatsiooni ulatust. Materjali plastiliselt deformeerudes hakkavad terad deformeeruma. Külmvaltsimise korral pikenevad terad valtsimise suunas. Kuna tera küljesuhe muutub teatud määral, siis muutub ka töö üldiste omadustega heavitroopne orientatsioon. säilib ka pärast lõõmutamist.Selle tulemuseks on anisotroopia.Süvatõmmatud materjalide puhul on kulumise vältimiseks mõnikord vaja enne lõplikku lõõmutamist deformatsiooni suurust piirata.
apelsinikoor.Korjamine ei ole ainus stantsiga seotud sügavtõmbuv defekt.Apelsinikoor tekib liiga jämedate osakestega tooraine tõmbamisel.Iga tera deformeerub iseseisvalt ja olenevalt oma kristallide orientatsioonist.Kõrvalolevate terade deformatsioonierinevuse tulemuseks on apelsinikoorega sarnane tekstuur.Tassi seina struktuur on granuleeritud.
Sarnaselt teleriekraani pikslitele on peeneteralise struktuuriga erinevus iga tera vahel vähem märgatav, suurendades tõhusalt eraldusvõimet. Ainuüksi mehaaniliste omaduste määramisest ei pruugi piisata piisavalt peene tera suuruse tagamiseks, et vältida apelsinikoore efekti. Kui tooriku mõõtmete varieeruvus on väiksem kui 10 korda tera läbimõõdust, siis ei peegelda see üksikute terakeste spetsiifilist käitumist paljuski. iga tera suurus ja orientatsioon.Seda võib näha joonistatud tasside seintel olevast apelsinikoore efektist.
ASTM-i terasuurusega 8 on tera keskmine läbimõõt 885 µin. See tähendab, et see mikrovormimisefekt võib mõjutada paksuse vähenemist 0,00885 tolli või vähem.
Kuigi jämedad terad võivad põhjustada sügavaid tõmbamisprobleeme, soovitatakse neid mõnikord trükkimiseks.Tembeldamine on deformatsiooniprotsess, mille käigus toorik surutakse kokku, et anda soovitud pinna topograafia, näiteks neljandik George Washingtoni näokontuurist. Erinevalt traadi tõmbamisest ei kaasne stantsimine tavaliselt palju puistematerjali voolu, kuid nõuab suurt jõudu, mis võib tooriku pinna deformeerumist.
Sel põhjusel võib pinnavoolu pinge minimeerimine jämedama terastruktuuri kasutamisega aidata leevendada vormi õigeks täitmiseks vajalikke jõude. See kehtib eriti vabavormimise puhul, kus pinnaterade nihestused võivad vabalt voolata, mitte koguneda terade piiridele.
Siin käsitletavad suundumused on üldistused, mis ei pruugi konkreetsete sektsioonide kohta kehtida. Siiski rõhutasid nad uute osade projekteerimisel tooraine tera suuruse mõõtmise ja standardiseerimise eeliseid, et vältida tavalisi defekte ja optimeerida vormimisparameetreid.
Metalli täppisstantsimismasinate ja nende osade moodustamiseks metalli süvatõmbamisoperatsioonide tootjad töötavad hästi koos tehniliselt kvalifitseeritud täppisrullikutega tegelevate metallurgidega, kes aitavad neil optimeerida materjale kuni tera tasemeni. Kui suhte mõlema poole metallurgia- ja insenerieksperdid on integreeritud ühte meeskonda, võib see avaldada positiivset ümberkujundavat mõju ja toota rohkem.
STAMPING Journal on ainus tööstusajakiri, mis on pühendatud metallistantsimise turu vajaduste teenindamisele. Alates 1989. aastast on väljaanne käsitlenud tipptasemel tehnoloogiaid, tööstuse suundumusi, parimaid tavasid ja uudiseid, et aidata tembeldamisspetsialistidel oma äri tõhusamalt juhtida.
Nüüd täielik juurdepääs The FABRICATOR digitaalsele väljaandele, lihtne juurdepääs väärtuslikele tööstusressurssidele.
The Tube & Pipe Journali digitaalne väljaanne on nüüd täielikult juurdepääsetav, pakkudes hõlpsat juurdepääsu väärtuslikele tööstusressurssidele.
Nautige täielikku juurdepääsu STAMPING Journali digitaalsele väljaandele, mis pakub metallistantsimise turu jaoks uusimaid tehnoloogilisi edusamme, parimaid tavasid ja tööstuse uudiseid.
Nüüd on täielik juurdepääs The Fabricator en Españoli digitaalväljaandele ja lihtne juurdepääs väärtuslikele tööstusressurssidele.