Erinevates katseprotokollides (Brinell, Rockwell, Vickers) on testitavale projektile omased protseduurid. Rockwelli T test sobib kergseinte torude kontrollimiseks, lõigates toru pikisuunas ja testides seina pigem sisemise kui välisläbimõõdu järgi.
Toru tellimine on natuke nagu autoesindusse minek ja sõiduauto või veoauto tellimine. Tänapäeval võimaldavad paljud saadaolevad valikud ostjatel sõidukit mitmel viisil kohandada – sise- ja välisvärvid, siseviimistluspaketid, väliskujunduse valikud, jõuülekande valikud ja helisüsteem, mis konkureerib peaaegu koduse meelelahutussüsteemiga. Arvestades kõiki neid valikuid, ei pruugi te olla standardne.
Terastorud on just sellised. Sellel on tuhandeid valikuid või spetsifikatsioone. Lisaks mõõtmetele on spetsifikatsioonis loetletud keemilised ja mitmed mehaanilised omadused, nagu minimaalne voolavuspiir (MYS), maksimaalne tõmbetugevus (UTS) ja minimaalne pikenemine enne purunemist. Kuid paljud tööstuses – insenerid, ostuagendid ja tootjad – kasutavad tööstusharu heakskiidetud lüheneid, mis nõuavad ainult üht tüüpi torude kasutamist.
Proovige autot tellida ühe tunnuse järgi ("Mul on vaja automaatkäigukastiga autot") ja te ei jõua müüjaga liiale. Ta peab täitma tellimislehe, kus on palju valikuid. Toru on just selline – selleks, et rakendusele sobiv toru hankida, vajab toru tootja rohkem teavet kui ainult kõvadus.
Kuidas saab kõvadus muude mehaaniliste omaduste tunnustatud aseaineks? Tõenäoliselt sai see alguse torutootjast.Kuna kõvaduse testimine on kiire, lihtne ja nõuab suhteliselt odavaid seadmeid, kasutavad torumüüjad sageli kahe toru võrdlemiseks kõvaduse testimist.Kõvadustesti tegemiseks on vaja ainult sileda pikkust toru ja katsestendit.
Toru kõvadus korreleerub hästi UTS-iga ja rusikareeglina on protsendid või protsendivahemikud abiks MYS-i hindamisel, nii et on lihtne mõista, kuidas kõvaduse testimine võib olla sobiv proksi muude omaduste jaoks.
Ka teised katsed on suhteliselt keerulised.Kui kõvaduse testimine võtab ühe masinaga aega vaid minuti, siis MYS, UTS ja venivuse testimine nõuab proovi ettevalmistamist ja märkimisväärseid investeeringuid suurtesse laboriseadmetesse. Võrdluseks võib öelda, et toruveski operaatoril kulub kõvadustesti tegemiseks sekundeid ja tunde, kui professionaalsel metallurgiatehnikul teeb tõmbekatset. Kõva kontroll pole keeruline.
See ei tähenda, et konstrueeritud torude tootjad ei kasuta kõvaduse testimist. Võib kindlalt väita, et enamik inimesi seda teeb, kuid kuna nad hindavad kõiki oma katseseadmeid kordamis- ja reprodutseeritavust, on nad testi piirangutest hästi teadlikud. Enamik kasutab torude kõvaduse hindamist tootmisprotsessi osana, kuid nad ei kasuta seda toru läbimise/läbilaskmise omaduste kvantifitseerimiseks.
Miks on vaja teada MYS-i, UTS-i ja minimaalse pikenemise kohta?Need näitavad, kuidas toru kokkupanemisel käitub.
MYS on minimaalne jõud, mis põhjustab materjali püsivat deformatsiooni.Kui proovite sirget traati (nagu riidenagi) veidi painutada ja survet vabastada, juhtub üks kahest asjast: see vetrub tagasi algsesse olekusse (sirgesse) või jääb kõveraks. Kui see on ikka sirge, pole te MYS-ist mööda saanud. Kui see on ikka veel painutatud, siis olete selle üle pingutanud.
Nüüd kasutage traadi mõlema otsa kinnitamiseks tangidega.Kui saate traadi kaheks tükiks rebida, olete selle UTS-ist üle. Pingutate seda palju ja teil on kaks juhet, mis näitavad oma üliinimlikku pingutust.Kui traadi algne pikkus on 5 tolli ja kaks tegelikku pikkust pärast rikkeid kokku moodustavad 6 tolli, on traadi pikkus 2 tolli pikkust või 2 tolli. tõrkepunkt, aga mis iganes – tõmbejuhtme kontseptsioon illustreerib UTS-i.
Terase mikrofoto proove tuleb lõigata, poleerida ja söövitada kergelt happelise lahusega (tavaliselt lämmastikhape ja alkohol (nitroetanool)), et terad oleksid nähtavad. Teraseterade kontrollimiseks ja tera suuruse määramiseks kasutatakse tavaliselt 100-kordset suurendust.
Kõvadus on test selle kohta, kuidas materjal reageerib löökidele. Kujutage ette, et paned lühikese torujupi sakiliste lõugadega kruustangusse ja keerad kruustangid kinni. Lisaks toru lamestamisele jätavad kruustangu lõuad toru pinnale ka süvendeid.
Kõvaduse test töötab nii, kuid see pole nii kare.Sellel katsel on kontrollitud löögi suurus ja kontrollitud rõhk. Need jõud deformeerivad pinda, tekitades taande või süvendi. Säve suurus või sügavus määrab metalli kõvaduse.
Terase hindamiseks on tavalised kõvaduse testid Brinell, Vickers ja Rockwell. Igal neist on oma skaala ja mõnel on mitu katsemeetodit, nagu Rockwell A, B ja C. Terastorude puhul viitab ASTM spetsifikatsioon A513 Rockwelli B testile (lühendatult HRB või RB). Rockwelli B test mõõdab terase esmase läbimõõdu ja terase kuuli 6 tolli läbimõõdu erinevust. 100 kgf.Tüüpiline tulemus standardse pehme terase puhul on HRB 60.
Materjaliteadlased teavad, et kõvadus on lineaarselt seotud UTS-iga.Seetõttu võib antud kõvadus ennustada UTS-i.Samuti teavad torutootjad, et MYS ja UTS on omavahel seotud.Keevitatud torude puhul on MYS tavaliselt 70–85% UTS-ist.Täpne kogus sõltub toru valmistamise protsessist.HRB kõvadus korreleerub 60 ruutmeetriga, 60 UTSP-ga ja 0,0 und UTS-iga. MYS 80% ehk 48 000 PSI.
Kõige tavalisem torude spetsifikatsioon üldtootmises on maksimaalne kõvadus.Lisaks suurusele oli insener mures keevitatud elektritakistuskeevitatud (ERW) toru määramise pärast heas tööpiirkonnas, mille tulemuseks võib olla maksimaalne kõvadus HRB 60, mis võib komponendi joonisel leida. Ainuüksi see otsus toob kaasa hulga lõplikke mehaanilisi omadusi, sealhulgas kõvadust ise.
Esiteks ei ütle HRB 60 kõvadus meile palju. Näit HRB 60 on mõõtmeteta arv. HRB 59-ga hinnatud materjal on pehmem kui HRB 60-ga testitud materjal ja HRB 61 on HRB 60-st kõvem, kuid kui palju? Seda ei saa kvantifitseerida nagu ruumala (mõõdetakse kiiruse suhtelises kauguses (detsibellide-feesurme), aja järgi) või UTS (mõõdetuna naelades ruuttolli kohta).HRB 60 lugemine ei ütle meile midagi konkreetset.See on materjali omadus, kuid mitte füüsiline omadus.Teiseks, kõvaduse testimine ei sobi korratavuse ega reprodutseeritavuse jaoks.Kahe asukoha hindamine katsekehas, isegi kui testimiskohad on üksteisele lähedased, on selle katse tulemus sageli suur. Pärast positsiooni mõõtmist ei saa seda tulemuste kontrollimiseks teist korda mõõta. Testi korratavus ei ole võimalik.
See ei tähenda, et kõvaduse testimine oleks ebamugav.Tegelikult annab see materjali UTS-i jaoks hea juhise ning seda on kiire ja lihtne sooritada.Kõik, kes on seotud torude täpsustamise, ostmise ja valmistamisega, peaksid siiski teadma selle kui katseparameetri piiranguid.
Kuna "tavaline" toru ei ole täpselt määratletud, kitsendavad torutootjad selle vajaduse korral sageli kahele kõige sagedamini kasutatavale terastoru- ja torutüübile, mis on määratletud standardis ASTM A513: 1008 ja 1010. Isegi pärast kõigi teiste torutüüpide kõrvaldamist on nende kahe torutüübi mehaaniliste omaduste võimalused laiad. Tegelikult on neil torutüüpidel kõige laiem valik mehaanilisi omadusi.
Näiteks kirjeldatakse toru pehmena, kui MYS on madal ja pikenemine suur, mis tähendab, et see toimib paremini tõmbe-, läbipaine- ja kinnitusomadustes kui toru, mida kirjeldatakse kõvana, mille MYS on suhteliselt kõrge ja pikenemine suhteliselt väike. See sarnaneb pehme ja kõva traadi (nt riidepuud ja puurid) erinevusega.
Venivus ise on teine ​​tegur, millel on oluline mõju torude kriitilistele rakendustele. Suure pikenemisega torud taluvad tõmbejõude;madala venivusega materjalid on rabedamad ja seetõttu kalduvamad katastroofiliste väsimustüüpi rikete tekkeks.Samas, pikenemine ei ole otseselt seotud UTS-iga, mis on ainuke kõvadusega otseselt seotud mehaaniline omadus.
Miks on torude mehaanilised omadused nii erinevad?Esiteks on erinev keemiline koostis.Teras on raua ja süsiniku ning muude oluliste sulamite tahke lahus.Lihtsuse huvides käsitleme siin ainult süsinikuprotsente.Süsinikuaatomid asendavad osa rauaaatomeid, moodustades terase kristallstruktuuri.ASTM 1008 on kõikehõlmav süsinikusisaldus, mille esmane arv on 0 kuni 0%. unikaalsed omadused, kui terase süsinikusisaldus on ülimadal.ASTM 1010 määrab süsinikusisalduse vahemikus 0,08% kuni 0,13%. Need erinevused ei tundu suured, kuid need on piisavalt suured, et mujal palju muuta.
Teiseks saab terastoru valmistada või valmistada ja seejärel töödelda seitsmes erinevas tootmisprotsessis. ERW torude tootmisega seotud ASTM A513 loetleb seitse tüüpi:
Kui terase keemiline koostis ja toru valmistamise etapid ei mõjuta terase kõvadust, siis mis see on? Sellele küsimusele vastamine tähendab detailide üle vaatamist. See küsimus tekitab veel kaks küsimust: millised on üksikasjad ja kui lähedal?
Esimene vastus on terase terade üksikasjad. Kui terast valmistatakse esmases terasetehases, ei jahtu see suureks plokiks, millel on üks omadus. Terase jahtumisel organiseeruvad terase molekulid korduvateks mustriteks (kristallideks), sarnaselt lumehelveste moodustumisega. Pärast kristallide moodustumist kogunevad need rühmadesse, mida nimetatakse teradeks või teradeks, plaatideks. kuna terad neelavad viimased terasemolekulid.Kõik see toimub mikroskoopilisel tasemel, kuna terasetera keskmine suurus on umbes 64 µ või 0,0025 tolli lai.Kuigi iga tera on järgmisega sarnane, ei ole nad samad.Need erinevad veidi oma suuruse, orientatsiooni ja süsinikusisalduse poolest.Teraste vahelist liidest nimetatakse terase purunemise tõttu. nurjuvad piki teravilja piire.
Kui kaugele tuleb vaadata, et näha märgatavaid terakesi?Piisab 100-kordsest suurendusest või 100-kordsest inimese nägemisest.Kuid 100-kordse võimsusega töötlemata terase vaatamine ei näita palju.Proov valmistatakse proovi poleerimisel ja pinna söövitamisel happega (tavaliselt lämmastikhape ja alkohol), mida nimetatakse etannitroetanooliks.
Terased ja nende sisemine võre määravad löögitugevuse, MYS-i, UTS-i ja venivuse, mida teras võib enne purunemist taluda.
Terase valmistamise etapid, nagu riba kuum- ja külmvaltsimine, avaldavad terastruktuurile pinget;kui need muudavad püsivalt kuju, tähendab see, et pinge deformeerib tera.Teisi töötlemisetappe, nagu terase kerimine rullideks, lahtikerimine ja teraseterade deformeerimine läbi toruveski (toru moodustamiseks ja suuruseks).Ka toru külm tõmbamine südamikule avaldab materjalile survet, nagu ka tootmisetapid, nagu otste moodustamine ja painutamine.Muutusi nimetatakse nihketeks.
Ülaltoodud toimingud kahandavad terase elastsust, mis on selle võime taluda tõmbepinget (tõmbe-avamine).Teras muutub rabedaks, mis tähendab, et see puruneb suurema tõenäosusega, kui te sellega töötate. Pikenemine on elastsuse üks komponent (teine ​​on kokkusurutavus). Oluline on mõista, et rike esineb kõige sagedamini tõmbepinge, mitte väga suure tõmbetugevuse, mitte kokkusurumise korral. aga teras deformeerub survepinge all kergesti – see on plastiline –, mis on eeliseks.
Betoonil on betooniga võrreldes kõrge survetugevus, kuid madal elastsus. Need omadused on vastupidised terase omadustele. Seetõttu on teede, hoonete ja kõnniteede jaoks kasutatav betoon sageli varustatud armatuuriga. Tulemuseks on toode, millel on kahe materjali tugevused: pinge all on teras tugev ja surve all betoon.
Külmtöötlemisel terase elastsuse vähenedes suureneb selle kõvadus.Teisisõnu, see kõvastub. Olenevalt olukorrast võib sellest kasu olla;see võib aga olla puuduseks, kuna kõvadus on võrdsustatud rabedusega. See tähendab, et terase kõvenedes muutub see vähem elastseks;seetõttu on suurem tõenäosus ebaõnnestuda.
Teisisõnu, iga protsessietapp kulutab osa toru elastsusest. See muutub osa töötamise käigus raskemaks ja kui see on liiga kõva, on see põhimõtteliselt kasutu. Karedus on rabedus ja habras toru läheb kasutamisel tõenäoliselt üles.
Kas tootjal on sel juhul mingeid võimalusi? Lühidalt, jah. See valik on lõõmutamine ja kuigi see pole päris maagiline, on see maagiale nii lähedal kui võimalik.
Tavapäraselt öeldes eemaldab lõõmutamine metallile kõik füüsilise stressi mõjud. See protsess soojendab metalli pinget leevendava või ümberkristallimise temperatuurini, kõrvaldades seeläbi nihestused. Olenevalt lõõmutamisprotsessis kasutatavast konkreetsest temperatuurist ja ajast taastab protsess seega osaliselt või täielikult selle elastsuse.
Lõõmutamine ja kontrollitud jahutamine soodustavad tera kasvu. See on kasulik, kui eesmärk on vähendada materjali haprust, kuid kontrollimatu terade kasv võib metalli liiga palju pehmendada, muutes selle ettenähtud kasutuskõlbmatuks. Lõõmutamisprotsessi peatamine on veel üks peaaegu maagiline asi. Õigel temperatuuril õige karastusainega õigel ajal karastamine peatab protsessi kiiresti taaskasutamise protsessi.
Kas peaksime kõvaduse spetsifikatsioonist loobuma? ei. Karedusnäitajad on terastorude määramisel väärtuslikud eelkõige võrdluspunktina. Kasulik mõõt, kõvadus on üks paljudest omadustest, mida tuleks torumaterjali tellimisel täpsustada ja kontrollida kättesaamisel (ja iga saadetise juures registreerida). Kui kõvaduse kontroll on kontrollistandard, peaksid sellel olema sobivad skaala väärtused ja kontrollvahemikud.
See ei ole aga tõene materjali kvalifitseerimise (vastuvõtmise või tagasilükkamise) test. Lisaks kõvadusele peaksid tootjad aeg-ajalt katsetama saadetisi, et teha kindlaks muud asjakohased omadused, nagu MYS, UTS või minimaalne pikenemine, olenevalt toru rakendusest.
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.
Ajakirjast Tube & Pipe Journal sai 1990. aastal esimene metalltorutööstust teenindava ajakiri. Tänaseks on see ainus tööstusele pühendatud väljaanne Põhja-Ameerikas ning sellest on saanud toruspetsialistide kõige usaldusväärsem teabeallikas.
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.
Nautige täielikku juurdepääsu The Additive Reporti digitaalsele väljaandele, et saada teada, kuidas lisandite tootmist saab kasutada tegevuse tõhususe ja kasumi suurendamiseks.
Nüüd on täielik juurdepääs The Fabricator en Españoli digitaalväljaandele ja lihtne juurdepääs väärtuslikele tööstusressurssidele.