Useissa testiprotokollissa (Brinell, Rockwell, Vickers) on testattavalle projektille ominaisia ​​menetelmiä. Rockwell T -testi soveltuu valoseinäputkien tarkastamiseen leikkaamalla putki pituussuunnassa ja testaamalla seinää sisähalkaisijan sijaan ulkohalkaisijan perusteella.
Letkun tilaaminen on vähän kuin käyntiä autoliikkeessä ja auton tai kuorma-auton tilaaminen. Nykyään ostajat voivat räätälöidä ajoneuvoa monilla eri tavoilla – sisä- ja ulkovärien, sisäverhoilupakettien, ulkomuotojen, voimansiirtovaihtoehtojen ja äänentoistojärjestelmän, joka melkein kilpailee kotiviihdejärjestelmän kanssa. Kaikki nämä vaihtoehdot eivät välttämättä ole tavallisia ajoneuvoja.
Teräsputket ovat juuri sellaisia. Siinä on tuhansia vaihtoehtoja tai teknisiä tietoja. Mittojen lisäksi eritelmissä luetellaan kemiallisia ja useita mekaanisia ominaisuuksia, kuten pienin myötöraja (MYS), murtovetolujuus (UTS) ja pienin venymä ennen rikkoutumista. Kuitenkin monet alalla - insinöörit, ostoagentit ja valmistajat - käyttävät hyväksyttyjä alan lyhenteitä, jotka edellyttävät vain yhtä "normaalia" ja "kovuus" ominaisuutta.
Kokeile tilata auto yhden ominaisuuden mukaan ("Tarvitsen auton automaattivaihteistolla"), niin et pääse liian pitkälle myyjän kanssa.Hänen on täytettävä tilauslomake, jossa on monia vaihtoehtoja. Putki on juuri sitä - saadakseen oikean putken käyttötarkoitukseen, putken valmistaja tarvitsee enemmän tietoa kuin pelkän kovuuden.
Miten kovuudesta tulee tunnettu korvike muille mekaanisille ominaisuuksille?Se alkoi luultavasti putken valmistajalta.Koska kovuustestaus on nopeaa, helppoa ja vaatii suhteellisen edullisia laitteita, putkimyyjät käyttävät usein kovuustestausta kahden putken vertailuun.Kovuustestin suorittamiseen tarvitaan vain tasainen putken pituus ja testiteline.
Putken kovuus korreloi hyvin UTS:n kanssa, ja nyrkkisääntönä prosenttiosuudet tai prosenttialueet ovat hyödyllisiä arvioitaessa MYS:ää, joten on helppo nähdä, kuinka kovuustestaus voi olla sopiva välityspalvelin muille ominaisuuksille.
Myös muut testit ovat suhteellisen monimutkaisia.Vaikka kovuustestaus kestää vain noin minuutin yhdellä koneella, MYS-, UTS- ja venymätestaukset vaativat näytteen valmistelua ja merkittäviä investointeja suuriin laboratoriolaitteisiin. Vertailun vuoksi voidaan sanoa, että putkimyllyllä kestää sekunteja kovuustestin suorittamiseen ja tunteja ammattimetallurgian teknikon suorittamiseen vetotestin suorittamiseen. Kovan tarkastuksen suorittaminen ei ole vaikeaa.
Tämä ei tarkoita sitä, etteivätkö suunnitellut putkien valmistajat käyttäisi kovuustestausta. On turvallista sanoa, että useimmat ihmiset käyttävät, mutta koska he tekevät mittareita toistettavuuden ja uusittavuuden arvioinnilla kaikilla testauslaitteillaan, he ovat hyvin tietoisia testin rajoituksista. Useimmat käyttävät putken kovuuden arviointia osana tuotantoprosessia, mutta he eivät käytä sitä vain putken läpäisy-/hylättyjen ominaisuuksien mittaamiseen.
Miksi sinun on tiedettävä MYS:stä, UTS:stä ja vähimmäisvenymästä? Ne osoittavat, kuinka putki käyttäytyy kokoonpanossa.
MYS on vähimmäisvoima, joka aiheuttaa materiaalin pysyvän muodonmuutoksen.Jos yrität taivuttaa suoraa lankaa (kuten vaateripustin) hieman ja vapauttaa painetta, tapahtuu toinen kahdesta asiasta: se ponnahtaa takaisin alkuperäiseen tilaansa (suoraan) tai se pysyy taipuneena. Jos se on edelleen suora, et ole päässyt MYS:n ohi. Jos se on edelleen taipunut, olet ylikuormittunut.
Purista nyt langan molemmat päät pihdeillä.Jos pystyt repimään langan kahteen osaan, olet yli sen UTS.Asetat siihen paljon jännitystä ja sinulla on kaksi lankaa osoittamaan yli-inhimillistä ponnistustasi.Jos langan alkuperäinen pituus on 5 tuumaa ja kahden todellisen pituuden yhteenlaskettu vikaantuessa 6 tuumaa, johto on venynyt 2 tuumaa eli 2 tuumaa. vikakohta, mutta mitä tahansa – vetolankakonsepti kuvaa UTS:ää.
Teräsvalokuvanäytteet on leikattava, kiillotettava ja syövytettävä käyttäen lievästi hapanta liuosta (yleensä typpihappoa ja alkoholia (nitroetanolia)), jotta rakeet saadaan näkyviin. Teräsrakeiden tarkastamiseen ja raekoon määrittämiseen käytetään yleisesti 100-kertaista suurennusta.
Kovuus on testi siitä, kuinka materiaali reagoi iskuihin. Kuvittele, että laitat lyhyen putken palan ruuvipuristimeen, jossa on sahalaitaiset leuat ja käännät ruuvipuristimen sulkeutumaan. Putken tasoittamisen lisäksi ruuvipuristimen leuat jättävät myös painaumia putken pintaan.
Näin kovuustesti toimii, mutta se ei ole niin karkea.Tässä testissä on hallittu iskun koko ja kontrolloitu paine. Nämä voimat muuttavat pintaa, jolloin syntyy painauma tai painauma.Syvennyksen koko tai syvyys määrää metallin kovuuden.
Teräksen arvioinnissa yleisiä kovuustestejä ovat Brinell, Vickers ja Rockwell. Jokaisella on oma asteikkonsa, ja joissakin on useita testausmenetelmiä, kuten Rockwell A, B ja C. Teräsputkien ASTM-spesifikaatio A513 viittaa Rockwell B -testiin (lyhennettynä HRB tai RB). Rockwell B -testi mittaa eron teräksen 6 tuuman esikuormituksen ja 1 tuuman esikuorman välillä. 100 kgf. Tyypillinen tulos tavalliselle pehmeälle teräkselle on HRB 60.
Materiaalitutkijat tietävät, että kovuus liittyy lineaarisesti UTS:ään.Siksi tietty kovuus voi ennustaa UTS:n. Samoin putkien valmistajat tietävät, että MYS ja UTS liittyvät toisiinsa. Hitsatuissa putkissa MYS on tyypillisesti 70–85 % UTS:stä. Tarkka määrä riippuu putken valmistusprosessista. HRB:n kovuus on 60 UTS0:aa per 6,00 UTS:a korreloi. MYS 80 % tai 48 000 PSI.
Yleisin putkispesifikaatio yleisessä valmistuksessa on maksimikovuus.Koon lisäksi insinöörin tehtävänä oli määrittää hitsattu sähkövastushitsattu (ERW) putki hyvälle työskentelyalueelle, mikä saattaa johtaa siihen, että mahdollisesti HRB 60:n maksimikovuus löytää tiensä komponenttipiirustuksessa. Tämä päätös yksinään johtaa useisiin lopullisiin mekaanisiin ominaisuuksiin, mukaan lukien itse kovuus.
Ensinnäkin HRB 60:n kovuus ei kerro paljoa. Lukema HRB 60 on mittaamaton luku. HRB 59:llä arvioitu materiaali on pehmeämpää kuin HRB 60:llä testattu materiaali ja HRB 61 on kovempaa kuin HRB 60, mutta kuinka paljon? Sitä ei voida kvantifioida kuten tilavuus (mitattu nopeudella (mitattu suhteellisessa etäisyydellä pokkausvoimalla), aikaan) tai UTS (mitattuna paunaina neliötuumaa kohti).HRB 60:n lukeminen ei kerro meille mitään erityistä.Tämä on materiaalin ominaisuus, mutta ei fyysinen ominaisuus.Toiseksi kovuustestaus ei sovellu toistettavuuden tai uusittavuuden kannalta.Kahden paikan arvioiminen testinäytteessä, vaikka testipaikat ovatkin lähellä toisiaan, on usein suuri ongelma. Kun paikka on mitattu, sitä ei voida mitata toista kertaa tulosten tarkistamiseksi. Testin toistettavuus ei ole mahdollista.
Tämä ei tarkoita, että kovuustestaus olisi hankalaa. Itse asiassa se tarjoaa hyvän oppaan materiaalin UTS:lle, ja se on nopea ja helppo testata. Kaikkien putkien määrittelyyn, hankintaan ja valmistukseen osallistuvien tulee kuitenkin olla tietoisia sen rajoituksista testiparametrina.
Koska "normaali" putki ei ole tarkkaan määritelty, putkien valmistajat rajoittavat sen tarvittaessa kahteen yleisimmin käytettyyn teräsputki- ja putkityyppiin, jotka on määritelty ASTM A513:ssa: 1008 ja 1010. Vaikka kaikki muut putkityypit on eliminoitu, näiden kahden putkityypin mekaanisten ominaisuuksien mahdollisuudet ovat laajat. Itse asiassa näillä putkityypeillä on laajin valikoima mekaanisia ominaisuuksia.
Esimerkiksi putkea kuvataan pehmeäksi, jos MYS on alhainen ja venymä suuri, mikä tarkoittaa, että se toimii paremmin vetolujuudessa, taipumisessa ja jäykistymisessä kuin kovaksi kuvattu putki, jolla on suhteellisen korkea MYS ja suhteellisen alhainen venymä. Tämä on samanlainen kuin pehmeän ja kovan langan, kuten ripustimet ja porat, ero.
Venymä itsessään on toinen tekijä, jolla on merkittävä vaikutus kriittisiin putkisovelluksiin. Suuren venymän omaavat putket kestävät vetovoimia;materiaalit, joiden venymä on alhainen, ovat hauraampia ja siksi alttiimpia katastrofaalisille väsymistyyppisille vaurioille. Venymä ei kuitenkaan liity suoraan UTS:ään, joka on ainoa mekaaninen ominaisuus, joka liittyy suoraan kovuuteen.
Miksi putkien mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat niin paljon? Ensinnäkin kemiallinen koostumus on erilainen. Teräs on kiinteä raudan, hiilen ja muiden tärkeiden metalliseosten liuos. Yksinkertaisuuden vuoksi käsittelemme tässä vain hiiliprosentteja. Hiiliatomit korvaavat osan rautaatomeista muodostaen teräksen kiderakenteen.ASTM 1008 on kaiken kattava, jonka hiilipitoisuus on 0–0 %, jonka hiilipitoisuus on erittäin .0 %.1 %. ainutlaatuisia ominaisuuksia, kun teräksen hiilipitoisuus on erittäin alhainen.ASTM 1010 määrittelee hiilipitoisuudeksi 0,08 % ja 0,13 % välillä. Nämä erot eivät vaikuta suurilta, mutta ne ovat riittävän suuria tehdäkseen suuren eron muualla.
Toiseksi teräsputki voidaan valmistaa tai valmistaa ja sen jälkeen käsitellä seitsemässä eri valmistusprosessissa. ERW-putkien tuotantoon liittyvä ASTM A513 luettelee seitsemän tyyppiä:
Jos teräksen kemiallisella koostumuksella ja putken valmistusvaiheilla ei ole vaikutusta teräksen kovuuteen, mikä on? Tähän kysymykseen vastaaminen tarkoittaa yksityiskohtien pohdiskelua. Tämä kysymys herättää vielä kaksi kysymystä: Mitä yksityiskohtia ja kuinka lähellä?
Tarkat tiedot teräksen muodostavista rakeista ovat ensimmäinen vastaus. Kun terästä valmistetaan primääriterästehtaalla, se ei jäähdy valtavaksi lohkoksi, jossa on yksi ominaisuus. Teräksen jäähtyessä teräksen molekyylit järjestäytyvät toistuviksi kuvioiksi (kiteiksi), samalla tavalla kuin lumihiutaleet muodostuvat. Kun kiteet ovat muodostuneet, ne kasaantuvat ryhmiin, joita kutsutaan jyväsiksi levyiksi tai jyväiksi. viimeiset teräsmolekyylit imeytyvät rakeisiin.Kaikki tämä tapahtuu mikroskooppisella tasolla, koska keskimääräinen teräsraekoko on noin 64 µ tai 0,0025 tuumaa leveä. Vaikka jokainen rake on samanlainen kuin seuraava, ne eivät ole samoja. Ne vaihtelevat hieman kooltaan, suunnaltaan ja hiilipitoisuudeltaan. Rakeiden välistä rajapintaa kutsutaan esimerkiksi raerajojen vuoksi. epäonnistua viljarajoilla.
Kuinka kauas täytyy katsoa nähdäkseen havaittavia rakeita? 100-kertainen suurennus tai 100-kertainen ihmisen näkö riittää. Pelkästään käsittelemättömän teräksen katsominen 100-kertaisella teholla ei kuitenkaan paljasta paljoa. Näyte valmistetaan kiillottamalla näyte ja syövyttämällä pinta hapolla (yleensä typpihapolla ja alkoholilla), jota kutsutaan channitro-ethanoliksi.
Juuri rakeet ja niiden sisäinen hila määräävät iskulujuuden, MYS:n, UTS:n ja venymän, jonka terä voi kestää ennen rikkoutumista.
Teräksen valmistusvaiheet, kuten nauhan kuuma- ja kylmävalssaus, rasittavat raerakennetta;jos ne muuttavat muotoaan pysyvästi, tämä tarkoittaa, että jännitys muuttaa rakeen muotoaan. Muut prosessointivaiheet, kuten teräksen kelaaminen keloiksi, sen irrotus ja teräsrakeiden muodon muuttaminen putkimyllyn läpi (putken muodostamiseksi ja mitoittamiseksi). Myös putken kylmävetäminen karaan painaa materiaalia, samoin kuin valmistusvaiheet, kuten päiden muodostus ja taivutus. Muutoksia kutsutaan siirtymäksi.
Yllä olevat vaiheet heikentävät teräksen sitkeyttä, mikä on sen kykyä kestää veto- (pull-auki) -jännitystä. Teräs muuttuu hauraaksi, mikä tarkoittaa, että se rikkoutuu todennäköisemmin, jos jatkat työskentelyä sen parissa. Venymä on yksi sitkeyden komponenteista (puristuvuus on toinen). On tärkeää ymmärtää, että vika tapahtuu useimmiten suhteellisen vetojännityksen aikana, koska sen vetojännitys ei ole erittäin suuri. teräs kuitenkin muotoutuu helposti puristusjännityksen vaikutuksesta – se on sitkeää – mikä on etu.
Betonilla on korkea puristuslujuus, mutta alhainen sitkeys verrattuna betoniin. Nämä ominaisuudet ovat päinvastaiset kuin teräksellä. Siksi teillä, rakennuksissa ja jalkakäytävillä käytettävä betoni on usein varustettu raudalla. Tuloksena on tuote, jossa on kahden materiaalin lujuus: jännityksessä teräs on vahva ja paineen alaisena betoni.
Kylmätyöstössä teräksen sitkeyden pienentyessä sen kovuus kasvaa. Toisin sanoen se kovettuu. Tilanteesta riippuen tästä voi olla hyötyä;se voi kuitenkin olla haitta, koska kovuus rinnastetaan haurauteen. Toisin sanoen teräksen kovettuessa siitä tulee vähemmän elastinen;siksi se epäonnistuu todennäköisemmin.
Toisin sanoen jokainen prosessivaihe kuluttaa osan putken sitkeydestä. Se kovenee osan toimiessa, ja jos se on liian kova, se on käytännössä hyödytöntä. Kovuus on haurautta, ja hauras putki todennäköisesti epäonnistuu käytettäessä.
Onko valmistajalla vaihtoehtoja tässä tapauksessa? Lyhyesti sanottuna kyllä. Tämä vaihtoehto on hehkutus, ja vaikka se ei ole aivan maaginen, se on niin lähellä taikuutta kuin voit saada.
Maallikon termein hehkutus poistaa kaikki metalliin kohdistuvan fyysisen rasituksen vaikutukset. Tämä prosessi kuumentaa metallin jännityksenpoisto- tai uudelleenkiteytyslämpötilaan, mikä eliminoi sijoiltaan sijoittumisen. Hehkutusprosessissa käytetystä lämpötilasta ja ajasta riippuen prosessi palauttaa siten osan tai kokonaan sen sitkeydestä.
Hehkutus ja kontrolloitu jäähdytys edistävät raekasvua. Tästä on hyötyä, jos tavoitteena on vähentää materiaalin haurautta, mutta hallitsematon rakeiden kasvu voi pehmentää metallia liikaa ja tehdä siitä käyttökelvottomaksi aiottuun käyttöön. Hehkutusprosessin pysäyttäminen on toinen lähes maaginen asia. Karkaisu oikeassa lämpötilassa oikealla karkaisuaineella oikeaan aikaan pysäyttää teräksen ominaisuudet nopeasti.
Pitäisikö kovuusmäärittelystä luopua? ei. Kovuusominaisuudet ovat arvokkaita ensisijaisesti vertailukohtana teräsputkia määritettäessä. Hyödyllinen mitta, kovuus on yksi useista ominaisuuksista, jotka tulee määrittää tilattaessa putkimaista materiaalia ja tarkistaa vastaanotettaessa (ja kirjata jokaisen lähetyksen yhteydessä). Kun kovuustarkastus on tarkastusstandardi, sillä tulee olla asianmukaiset asteikon arvot ja säätöalueet.
Se ei kuitenkaan ole todellinen testi materiaalin hyväksymiselle (hyväksymiselle tai hylkäämiselle). Kovuuden lisäksi valmistajien tulee ajoittain testata lähetyksiä määrittääkseen muut asiaankuuluvat ominaisuudet, kuten MYS, UTS tai vähimmäisvenymä putken käyttötarkoituksesta riippuen.
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 Journalista tuli ensimmäinen metalliputkiteollisuutta palveleva aikakauslehti vuonna 1990. Nykyään se on ainoa alalle omistettu julkaisu Pohjois-Amerikassa ja siitä on tullut putkialan ammattilaisten luotettavin tietolähde.
Nyt täysi pääsy The FABRICATORin digitaaliseen versioon, helppo pääsy arvokkaisiin alan resursseihin.
The Tube & Pipe Journalin digitaalinen painos on nyt täysin saatavilla, ja se tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin teollisuuden resursseihin.
Nauti STAMPING Journalin digitaalisesta painoksesta, joka tarjoaa uusimmat teknologian edistysaskeleet, parhaat käytännöt ja alan uutiset metallileimausmarkkinoille.
Nauti täyden pääsystä The Additive Reportin digitaaliseen painokseen ja opi, kuinka lisäainevalmistusta voidaan käyttää toiminnan tehostamiseen ja voittojen kasvattamiseen.
Nyt täysi pääsy The Fabricator en Español -lehden digitaaliseen versioon, helppo pääsy arvokkaisiin alan resursseihin.