Onurak lor daitezke altzairu herdoilgaitzaren portaera mekanikoa kontrolatzen duen ale-egituraren geruza bat ezagutuz.Getty Images
Altzairu herdoilgaitzezko eta aluminiozko aleazioen aukeraketa, oro har, erresistentzia, harikortasuna, luzapena eta gogortasunaren inguruan oinarritzen da. Propietate hauek metalaren eraikuntza-blokeek aplikatutako kargei nola erantzuten dieten adierazten dute. Lehengaien mugak kudeatzeko adierazle eraginkorrak dira;hau da, zenbat tolestuko den hautsi baino lehen.Lehengaiak moldaketa-prozesua hautsi gabe jasan behar du.
Tentsio- eta gogortasun-saiakuntza suntsitzaileak propietate mekanikoak zehazteko metodo fidagarria eta errentagarria da. Hala ere, proba hauek ez dira beti hain fidagarriak lehengaiaren lodiera proba-laginaren tamaina mugatzen hasten denean. Metalezko produktu lauen trakzio-probak oraindik ere erabilgarriak dira, baina onurak lor daitezke bere egitura mekanikoaren geruza baten portaera sakonago aztertuz.
Metalak ale izeneko kristal mikroskopikoz osatuta daude.Ausaz banatzen dira metal osoan.Aleazio-elementuen atomoak, hala nola burdina, kromoa, nikela, manganesoa, silizioa, karbonoa, nitrogenoa, fosforoa eta sufrea altzairu herdoilgaitz austenitikoetako ale bakar baten parte dira.
Aleazioaren konposizio kimikoak aleetan termodinamikoki hobetsitako atomoen antolamendua zehazten du, kristal-egitura izenez ezagutzen dena.Kristal-egitura errepikakorra duen metal baten zati homogeneoek fase izeneko ale bat edo gehiago osatzen dute.Aleazio baten propietate mekanikoak aleazioko kristal-egituraren funtzioa dira.Berdina gertatzen da alearen tamaina eta fase bakoitzaren antolamenduarekin.
Jende gehienak uraren faseak ezagutzen ditu.Ur likidoa izozten denean, izotz solido bihurtzen da.Hala ere, metalei dagokienez, ez dago fase solido bakarra.Aleazio-familia batzuei beren faseei dagozkie izenak.Altzairu herdoilgaitzezkoen artean, 300 serieko aleazio austenitikoak recozitzen direnean austenitaz osatuta daude.Hala ere, altzairu herdoilgaitzez edo martenitaz 430 seriez osatuta daude. 10 eta 420 altzairu herdoilgaitzezko aleazioak.
Gauza bera gertatzen da titaniozko aleazioekin.Aleazio talde bakoitzaren izenak giro-tenperaturan duten fase nagusia adierazten du: alfa, beta edo bien nahasketa bat.Alfa, ia-alfa, alfa-beta, beta eta ia-beta aleazioak daude.
Metal likidoa solidotzen denean, termodinamikoki hobetsitako faseko partikula solidoak hauspeatuko dira presioak, tenperaturak eta konposizio kimikoak ahalbidetzen duten lekuetan. Hau normalean interfazeetan gertatzen da, egun hotz batean urmael epel baten gainazalean izotz kristalak bezala. Aleak nukleatzen direnean, kristal-egitura norabide batean hazten da, harik eta beste ale bat aurkitu arte. kristal-egiturak.Imagina ezazu kutxa batean tamaina ezberdineko Rubiken kubo sorta bat jartzen. Kubo bakoitzak sare karratu bat du, baina denak ausazko norabide ezberdinetan antolatuko dira. Guztiz solidotutako metalezko pieza bat itxuraz ausaz orientatutako ale batzuek osatzen dute.
Ale bat eratzen den bakoitzean, lerro-akatsak izateko aukera dago. Akats hauek dislokazio izeneko kristal-egituraren zatiak falta dira. Dislokazio hauek eta haien ondorengo mugimendua alean zehar eta ale-mugetan zehar oinarrizkoak dira metalaren harikortasunerako.
Piezaren ebakidura bat muntatu, leundu, leundu eta grabatu egiten da alearen egitura ikusteko. Uniformea ​​eta ekializatua dagoenean, mikroskopio optiko batean behatutako mikroegiturek puzzle baten antzekoa dirudi. Errealitatean, aleak hiru dimentsiokoak dira, eta ale bakoitzaren ebakidura aldatu egingo da piezaren ebakiduraren orientazioaren arabera.
Kristal-egitura bat bere atomo guztiekin betetzen denean, ez dago mugimendurako lekurik lotura atomikoak luzatzeaz gain.
Atomo-errenda baten erdia kentzen duzunean, beste atomo-lerro bat posizio horretara irrist egiteko aukera sortzen duzu, dislokazioa eraginkortasunez mugituz.Piezari indar bat aplikatzen zaionean, mikroegiturako dislokazioen higidura agregatuak tolestu, luzatzen edo konprimitzen du hautsi edo hautsi gabe.
Indar batek metalezko aleazio bati eragiten dionean, sistemak energia handitu egiten du.Deformazio plastikoa eragiteko nahikoa energia gehitzen bada, sareak deformatu eta dislokazio berriak sortzen dira.Logikoa dirudi horrek harikortasuna areagotu behar duela, espazio gehiago askatzen baitu eta, horrela, dislokazio-higidura gehiago izateko potentziala sortzen baitu.Hala ere, dislokazioak talka egiten dutenean, elkarren artean konpondu daitezke.
Dislokazio-kopurua eta kontzentrazioa handitu ahala, gero eta dislokazio gehiago lotzen dira elkarrekin, harikortasuna murriztuz. Azkenean, hainbeste dislokazio agertzen dira hotza sortzea ezinezkoa dela. Dauden dislokazio-kopuruak ezin direnez mugitu, sareko lotura atomikoak apurtu edo apurtu arte luzatzen dira.
Aleak ere paper garrantzitsua betetzen du errekozitzean. Lanean gogortutako material bat errekostea, funtsean, mikroegitura berrezartzen da eta, horrela, harikortasuna berreskuratzen du.Errekuntza-prozesuan, aleak hiru urratsetan eraldatzen dira:
Imajinatu pertsona bat jendez gainezka doan tren bagoi batetik paseatzen. Jendetza errenkaden artean hutsuneak utziz bakarrik estutu daiteke, sare batean dislokazioak bezala. Aurrera egin ahala, atzean zeudenek utzitako hutsunea betetzen zuten, aurrean espazio berria sortzen zuten bitartean. elkarren artean talka egin eta tren-bagoien hormak jo, denak bere tokian finkatuz.Zenbat eta dislokazio gehiago agertu, orduan eta zailagoa da aldi berean mugitzea.
Garrantzitsua da birkristalizazioa abiarazteko behar den gutxieneko deformazio-maila ulertzea. Hala ere, metalak berotu aurretik deformazio-energia nahikoa ez badu, ez da birkristalizazioa gertatuko eta aleak jatorrizko tamainatik haratago hazten jarraituko du.
Propietate mekanikoak alearen hazkundea kontrolatuz afinatu daitezke.Ale-muga funtsean dislokazio-horma bat da.Mugimendua oztopatzen dute.
Ale-hazkundea mugatzen bada, ale txiki kopuru handiagoa sortuko da. Ale txikiago hauek finagotzat jotzen dira ale-egiturari dagokionez. Ale-muga gehiagok dislokazio-mugimendu gutxiago eta indar handiagoa dakar.
Alearen hazkundea mugatzen ez bada, alearen egitura lodiagoa da, aleak handiagoak dira, mugak txikiagoak dira eta indarra txikiagoa da.
Alearen tamaina askotan unitaterik gabeko zenbaki gisa aipatzen da, nonbait 5 eta 15 artean. Hau erlazio erlatiboa da eta batez besteko alearen diametroarekin erlazionatuta dago. Zenbat eta handiagoa izan zenbakia, orduan eta finagoa da granulartasuna.
ASTM E112-k ale-tamaina neurtzeko eta ebaluatzeko metodoak zehazten ditu. Eremu jakin bateko ale-kopurua zenbatzea dakar.Hau, normalean, lehengaiaren ebakidura bat moztu, arteztu eta leuntuz egiten da, eta gero azidoz grabatuz, partikulak agerian uzteko. Zenbaketa mikroskopioan egiten da, eta handitzeak pikor-tamaina egokia adierazten du. alearen forman eta diametroan. Are gehiago, onuragarria izan daiteke alearen tamainaren aldakuntza bi edo hiru puntutara mugatzea pieza osoan errendimendu koherentea bermatzeko.
Lanaren gogortzearen kasuan, indarrak eta harikortasunak alderantzizko erlazioa dute.ASTM alearen tamainaren eta indarraren arteko erlazioa positiboa eta sendoa izan ohi da, orokorrean luzapena ASTM alearen tamainarekin alderantziz erlazionatuta dago.Hala ere, gehiegizko alearen hazkuntzak material "hildako bigunak" gehiago lantzea eraginkortasunez gogortzea eragin dezake.
Ale-tamaina unitaterik gabeko zenbaki gisa aipatzen da sarritan, nonbait 5 eta 15 artean. Ratio erlatiboa da eta batez besteko alearen diametroarekin erlazionatuta dago. Zenbat eta handiagoa izan ASTM aleen tamaina, orduan eta ale gehiago azalera unitateko.
Errekuzitutako materialaren ale-tamaina denboraren, tenperaturaren eta hozte-abiaduraren arabera aldatzen da. Errekustea aleazioaren birkristalizazio-tenperaturaren eta urtze-puntuaren artean egiten da normalean. 301 altzairu herdoilgaitzezko aleazio austenitikorako gomendatutako tenperatura-tartea 1.900 eta 2.050 gradu Fahrenheit artekoa da. 1.292 gradu Fahrenheit-en errezibitu behar da eta 3.000 gradu Fahrenheit inguruan urtu.
Errekustea zehar, berreskuratze- eta birkristalizazio-prozesuak elkarren artean lehiatzen dira, birkristalizatutako aleek deformatutako ale guztiak kontsumitzen dituzten arte. Rekristalizazio-abiadura tenperaturaren arabera aldatzen da. Rekristalizazioa amaitutakoan, alearen hazkuntza hartzen du.
Materiala behar bezain luzea ez bada erretete-eremu egokian mantentzen, ondoriozko egitura ale zahar eta berrien konbinazioa izan daiteke. Metal osoan propietate uniformeak nahi badira, errekostu prozesuak ale-egitura ekiaxe uniforme bat lortzea izan behar du helburu. Uniformeak esan nahi du ale guztiak gutxi gorabehera tamaina berekoak direla, eta ekiaxeak, gutxi gorabehera, forma berekoak direla.
Mikroegitura uniformea ​​eta berdina lortzeko, pieza bakoitza bero-kantitate berdina jasan behar da denbora berean eta abiadura berean hoztu behar da. Hori ez da beti erraza edo posible lote-errekuntzarekin, beraz, garrantzitsua da gutxienez pieza osoa tenperatura egokian saturatu arte itxarotea beratzen denbora kalkulatu aurretik.
Ale-tamaina eta indarra erlazionatzen badira, eta indarra ezagutzen bada, zergatik kalkulatu aleak, ezta?Proba suntsitzaile guztiek aldakortasuna dute.Tentsio-probak, batez ere lodiera baxuagoetan, laginaren prestaketaren menpe daude neurri handi batean.Materialaren benetako propietateak adierazten ez dituzten trakzio-erresistentziaren emaitzek porrot goiztiarra izan dezakete.
Propietateak pieza osoan zehar uniformeak ez badira, trakzio-probako probeta edo lagin bat ertz batetik hartzeak baliteke istorio osoa ez kontatzea.Laginak prestatzea eta probak ere denbora asko izan daitezke.Zenbat saiakuntza egin daitezke metal jakin baterako, eta zenbat norabidetan egin daitekeen? Alearen egitura ebaluatzea ezusteen aurkako asegurua gehigarria da.
Anisotropia, isotropikoa.Anisotropia propietate mekanikoen noranzkotasunari egiten dio erreferentzia.Erresistentziaz gain, anisotropia hobeto uler daiteke alearen egitura aztertuz.
Ale-egitura uniforme eta ekiaxedun batek isotropoa izan behar du, hau da, propietate berdinak ditu norabide guztietan.Isotropia bereziki garrantzitsua da kontzentrikotasuna funtsezkoa den marrazketa sakoneko prozesuetan. Hutsunea moldera sartzen denean, material anisotropoa ez da uniformeki isuriko, eta horrek belarritakoa deritzon akatsa sor dezake. pieza eta arrazoia diagnostikatzen lagundu.
Errekuzitu egokia funtsezkoa da isotropia lortzeko, baina deformazioaren norainokoa ere ulertzea garrantzitsua da errekostea egin baino lehen. Materiala plastikoki deformatzen den heinean, aleak deformatzen hasten dira. Hotzeko ijezketan, lodiera luzera bihurtuz, aleak ijezketa-noranzkoan luzatuko dira. Aleen aspektu-erlazioan, eta, oro har, propietate isotropikoak aldatu egiten dira. s, errekuzitu ondoren ere orientazioren bat mantendu daiteke. Honek anisotropia eragiten du. Marraztutako materialen kasuan, batzuetan beharrezkoa da deformazio-kopurua mugatzea azken recozitu aurretik, higadura ekiditeko.
laranja-azala.Jasotzea ez da trokelarekin lotutako sakoneko akats bakarra.Laranja-azala partikula lodiegiak dituzten lehengaiak marrazten direnean gertatzen da.Pikor bakoitza modu independentean deformatzen da eta bere kristalaren orientazioaren arabera.Aldameneko aleen arteko deformazio-aldea laranja-azalaren antzeko testura-itxura eragiten du.Testura agerian dagoen hormaren egitura pikortsua da.
Telebistako pantailako pixelak bezala, egitura finkoarekin, ale bakoitzaren arteko aldea ez da hain nabarmena izango, bereizmena eraginkortasunez handituz. Propietate mekanikoak bakarrik zehaztea agian ez da nahikoa ale-tamaina fin bat bermatzeko laranja-azala efektua saihesteko. Pieza-tamainaren aldaketa alearen diametroa baino 10 aldiz txikiagoa denean, aleen propietateek ez dute ale banakoen portaera zehatzik islatuko, baina deformazio-portaera asko ez dira islatzen. ale bakoitzaren tamaina eta orientazioa.Hau ikus daiteke marraztutako edalontzietako hormetan dagoen laranja-azalaren efektutik.
ASTM 8 ale-tamainarako, batez besteko alearen diametroa 885 µin-koa da. Horrek esan nahi du 0,00885 hazbeteko edo gutxiagoko lodiera-murrizketak mikrokonformazio-efektu honek eragin dezakeela.
Ale lodiek marrazketa sakoneko arazoak sor ditzaketen arren, batzuetan inprimatzeko gomendatzen dira. Estanpazioa deformazio-prozesu bat da, non hutsune bat konprimitzen den gainazaleko topografia bat emateko, hala nola, George Washington-en aurpegiko ingeradaren laurdena. Trefilaketak ez bezala, estanpazioak normalean ez du material-fluxu handirik suposatzen, baina indar handia behar du hutsunearen gainazala deformatu daitekeena.
Hori dela eta, azaleko fluxuaren tentsioa minimizatzeak ale-egitura lodiago bat erabiliz, moldeak behar bezala betetzeko beharrezkoak diren indarrak arintzen lagun dezake. Hori bereziki egia da trokel askearen inprimaketaren kasuan, non gainazaleko aleen dislokazioak libreki isur daitezke ale-mugetan pilatu beharrean.
Hemen eztabaidatzen diren joerak atal zehatzetan aplika daitezkeen orokortzeak dira. Hala ere, pieza berriak diseinatzerakoan lehengaien partikulen tamaina neurtzearen eta estandarizatzeko onurak nabarmendu zituzten, hutsune arruntak saihesteko eta moldaketa-parametroak optimizatzeko.
Metalezko doitasuneko estanpazio-makinen eta piezak osatzeko metalen marraketa sakoneko eragiketen fabrikatzaileek ondo lan egingo dute metalurgistek teknikoki kualifikatutako zehaztasun-erreboletetan, materialak ale mailaraino optimizatzen lagun diezaieketen. Harremanaren bi aldeetako metalurgia eta ingeniaritza adituak talde batean integratzen direnean, eragin eraldatzailea izan dezake eta emaitza positiboagoak izan ditzake.
STAMPING Journal metal estanpazioaren merkatuaren beharrei erantzutera dedikatzen den industria aldizkari bakarra da. 1989az geroztik, argitalpenak punta-puntako teknologiak, industriaren joerak, praktika onak eta albisteak biltzen ditu estanpazioko profesionalei beren negozioa modu eraginkorragoan zuzentzen laguntzeko.
Orain, The FABRICATOR-en edizio digitalerako sarbide osoarekin, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza.
The Tube & Pipe Journal-en edizio digitala guztiz eskuragarria da orain, industria-baliabide baliotsuetara sarbide erraza eskaintzen duena.
Gozatu STAMPING Journal-en edizio digitalerako sarbide osoa, zeinak azken aurrerapen teknologikoak, praktika onak eta industriako albisteak eskaintzen dituen metal estanpazioaren merkaturako.
Orain The Fabricator en Español-en edizio digitalerako sarbide osoa dauka, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza.