Különféle vizsgálati protokollok (Brinell, Rockwell, Vickers) a vizsgált projektre jellemző eljárásokat tartalmaznak. A Rockwell T teszt alkalmas könnyű falú csövek vizsgálatára úgy, hogy a csövet hosszában elvágja, és a falat a belső átmérőtől, nem pedig a külső átmérőtől vizsgálja.
A cső rendelése olyan, mintha egy autókereskedésbe menne, és egy személygépkocsit vagy teherautót rendelne. Ma a számos rendelkezésre álló lehetőség lehetővé teszi a vásárlók számára, hogy különféle módokon testreszabják a járművet – belső és külső színek, belső díszítőcsomagok, külső stílusok, hajtásláncok és olyan audiorendszer, amely szinte felveszi a versenyt egy otthoni szórakoztató rendszerrel. Ha mindezen opciókat figyelembe véve nem lehet szabványos jármű.
Az acélcsövek már csak ilyenek. Több ezer opcióval vagy specifikációval rendelkezik. A méreteken kívül a specifikáció felsorolja a kémiai és számos mechanikai tulajdonságot is, mint például a minimális folyáshatárt (MYS), a végső szakítószilárdságot (UTS) és a minimális nyúlást a meghibásodás előtt. Sokan azonban az iparban – mérnökök, beszerzési ügynökök és gyártók – az elfogadott iparági rövidítéseket alkalmazzák, amelyek csak a „normál és kemény” jellemzők használatát igénylik.
Próbáljon meg rendelni egy autót egyetlen jellemző alapján ("Automata sebességváltós autóra van szükségem"), és nem fog túl messzire jutni egy eladóval. Ki kell töltenie egy megrendelőlapot, amely számos lehetőséget tartalmaz. A cső már csak ilyen – az alkalmazáshoz megfelelő cső kiválasztásához a cső gyártójának több információra van szüksége, nem csak a keménységről.
Hogyan válik a keménység más mechanikai tulajdonságok elismert helyettesítőjévé? Valószínűleg egy csőgyártónál kezdődött.Mivel a keménységvizsgálat gyors, egyszerű, és viszonylag olcsó felszerelést igényel, a csőértékesítők gyakran használnak keménységvizsgálatot két cső összehasonlítására. A keménységi teszt elvégzéséhez mindössze egy sima csőhosszra és egy tesztállványra van szükségük.
A cső keménysége jól korrelál az UTS-szel, és hüvelykujjszabályként a százalékok vagy százalékos tartományok hasznosak a MYS becslésében, így könnyen belátható, hogy a keménységvizsgálat hogyan lehet megfelelő proxy más tulajdonságokhoz.
Más vizsgálatok is viszonylag összetettek. Míg a keménységvizsgálat egyetlen gépen körülbelül egy percet vesz igénybe, a MYS, az UTS és a nyúlásvizsgálat minta-előkészítést és jelentős befektetést igényel nagy laboratóriumi berendezésekbe. Összehasonlításképpen elmondható, hogy a csőmaró kezelője másodpercekig tart a keménységi vizsgálat elvégzéséhez, míg a professzionális kohászati ​​technikusnak órákig tart a szakítóvizsgálat elvégzése. A keménység ellenőrzése nem nehéz.
Ez nem azt jelenti, hogy a tervezett csőgyártók nem alkalmaznak keménységvizsgálatot. Biztosan állíthatjuk, hogy a legtöbb ember igen, de mivel minden vizsgálóberendezésükön mérik a megismételhetőséget és a reprodukálhatóságot, tisztában vannak a teszt korlátaival. A legtöbben a csőkeménység mérését használják a gyártási folyamat részeként, de nem csak a cső megfelelési tulajdonságainak számszerűsítésére használják.
Miért kell tudni a MYS-ről, az UTS-ről és a minimális nyúlásról?Ezek jelzik, hogyan viselkedik a cső összeszereléskor.
A MYS az a minimális erő, amely az anyag maradandó deformációját okozza. Ha megpróbál egy egyenes vezetéket (például egy vállfát) enyhén meghajlítani, és engedni a nyomást, akkor két dolog egyike történik: visszaugrik eredeti állapotába (egyenes), vagy hajlítva marad. Ha még mindig egyenes, akkor még nem jutott túl a MYS-en. Ha még mindig meg van hajlítva, akkor túlhajlította.
Most fogóval rögzítse a huzal mindkét végét.Ha két részre tudja tépni a vezetéket, akkor túl van az UTS-en.Nagyon megfeszíti, és két vezetéke van, ami megmutatja emberfeletti erőfeszítéseit.Ha a huzal eredeti hossza 5 hüvelyk, és a meghibásodás utáni két tényleges hossz 6 hüvelyk, akkor a huzal hossza 2 hüvelyk, azaz 2 hüvelyk. meghibásodási pont, de bármi – a húzóhuzal koncepció illusztrálja az UTS-t.
Az acélmikroszkópos mintákat enyhén savas oldattal (általában salétromsav és alkohol (nitroetanol)) kell vágni, polírozni és maratni, hogy a szemcsék láthatóak legyenek. A 100-szoros nagyítást általában az acélszemcsék vizsgálatára és a szemcseméret meghatározására használják.
A keménység annak a tesztje, hogy az anyag hogyan reagál az ütésekre. Képzelje el, hogy egy rövid csődarabot egy fogazott pofákkal rendelkező satuba helyez, és a satu elfordításával záródik. A cső lapítása mellett a satu pofái is bemélyedéseket hagynak a cső felületén.
A keménységi teszt így működik, de nem olyan durva. Ennek a tesztnek szabályozott ütési mérete és szabályozott nyomása van. Ezek az erők deformálják a felületet, bemélyedést vagy bemélyedést hozva létre. A bemélyedés mérete vagy mélysége határozza meg a fém keménységét.
Az acél értékelésére az általános keménységi tesztek a Brinell, a Vickers és a Rockwell. Mindegyiknek megvan a maga skálája, és némelyiknek több vizsgálati módszere is van, mint például a Rockwell A, B és C. Az acélcsövek esetében az ASTM A513 specifikáció a Rockwell B tesztre hivatkozik (rövidítve HRB vagy RB). A Rockwell B teszt az acél 61 hüvelykes kis előterhelése és 1⁄ átmérője közötti különbséget méri. 100 kgf. A szabványos lágyacél tipikus eredménye a HRB 60.
Az anyagtudósok tudják, hogy a keménység lineárisan kapcsolódik az UTS-hez.Ezért egy adott keménység előre jelezheti az UTS-t. Hasonlóképpen a csőgyártók is tudják, hogy a MYS és az UTS kapcsolatban állnak egymással. A hegesztett csövek esetében a MYS jellemzően az UTS 70-85%-a. A pontos mennyiség a cső gyártási folyamatától függ. A HRB keménysége 60 UTS0 négyzetméterenkénti 60 és 0,0 UTS0-ban korrelál. 80%-os MYS vagy 48 000 PSI.
Az általános gyártásban a legáltalánosabb csőspecifikáció a maximális keménység. A mérnök a méret mellett egy hegesztett elektromos ellenálláshegesztett (ERW) cső meghatározására is törekedett, jó munkatartományon belül, ami azt eredményezheti, hogy az alkatrészrajzon esetleg HRB 60 maximális keménysége is megtalálja az utat. Ez a döntés önmagában is számos végső mechanikai tulajdonsághoz vezet, beleértve magát a keménységet is.
Először is, a HRB 60 keménysége nem sokat mond. A HRB 60 leolvasott érték egy dimenzió nélküli szám. A HRB 59-el értékelt anyag lágyabb, mint a HRB 60-al vizsgált anyag, a HRB 61 pedig keményebb, mint a HRB 60, de mennyivel?Nem számszerűsíthető, mint a térfogat (mért sebességgel, inquerelatív távolságban (pompundmeasures)). időre), vagy UTS (font per négyzethüvelykben mérve).A HRB 60 leolvasása nem mond semmi konkrétat.Ez az anyag sajátossága, de nem fizikai tulajdonság.Másodszor, a keménységvizsgálat nem alkalmas az ismételhetőségre vagy reprodukálhatóságra.A vizsgálati mintán két hely értékelése, még akkor is, ha a vizsgálati helyek közel állnak egymáshoz. a pozíció mérése után az eredmények ellenőrzése érdekében másodszor nem mérhető. A teszt megismételhetősége nem lehetséges.
Ez nem jelenti azt, hogy a keménységvizsgálat kényelmetlen lenne. Valójában jó útmutatást ad az anyag UTS-éhez, és gyorsan és egyszerűen elvégezhető. Mindazonáltal mindenkinek, aki részt vesz a csövek meghatározásában, beszerzésében és gyártásában, tisztában kell lennie a korlátaival, mint vizsgálati paraméterekkel.
Mivel a „normál” cső nincs pontosan meghatározva, szükség esetén a csőgyártók gyakran leszűkítik azt az ASTM A513 szabványban meghatározott két leggyakrabban használt acélcső- és csőtípusra: 1008 és 1010. Még az összes többi csőtípus kiiktatása után is tágak a lehetőségek e két csőtípus mechanikai tulajdonságai tekintetében. Valójában ezek a csőtípusok rendelkeznek a mechanikai tulajdonságok legszélesebb skálájával.
Például egy csövet puhának írnak le, ha a MYS alacsony, a nyúlás pedig nagy, ami azt jelenti, hogy jobban teljesít a húzás, az elhajlás és a kötés terén, mint a keménynek leírt cső, amelynek viszonylag magas a MYS és viszonylag kicsi a nyúlása. Ez hasonló a puha és kemény huzalok, például vállfák és fúrók közötti különbséghez.
Maga a nyúlás egy másik tényező, amely jelentős hatással van a kritikus csőalkalmazásokra. A nagy nyúlású csövek ellenállnak a húzóerőknek;az alacsony nyúlású anyagok törékenyebbek, és ezért hajlamosabbak a katasztrofális kifáradás jellegű meghibásodásokra. A nyúlás azonban nem kapcsolódik közvetlenül az UTS-hez, amely az egyetlen mechanikai tulajdonság, amely közvetlenül kapcsolódik a keménységhez.
Miért változnak ennyire a csövek mechanikai tulajdonságai?Először is a kémiai összetétel különbözik.Az acél vas és szén, valamint más fontos ötvözetek szilárd oldata. Az egyszerűség kedvéért itt csak a szén-százalékkal foglalkozunk.A szénatomok a vasatomok egy részét helyettesítik, így az acél kristályszerkezetét alkotják.Az ASTM 1008 egy mindenre kiterjedő, 0%-ig speciális széntartalommal rendelkező 0.0 %. egyedülálló tulajdonságok, amikor az acél széntartalma rendkívül alacsony.Az ASTM 1010 0,08% és 0,13% közötti széntartalmat határoz meg.Ezek a különbségek nem tűnnek hatalmasnak, de elég nagyok ahhoz, hogy máshol nagy különbséget tegyenek.
Másodszor, az acélcsövet hét különböző gyártási folyamatban lehet legyártani, majd ezt követően feldolgozni. Az ERW-csőgyártással kapcsolatos ASTM A513 hét típust sorol fel:
Ha az acél kémiai összetétele és a csőgyártási lépések nem befolyásolják az acél keménységét, mi az? A kérdés megválaszolása a részletek átgondolását jelenti. Ez a kérdés további két kérdést vet fel: Milyen részleteket, és milyen közel?
Az acélt alkotó szemcsék részletei az első válasz. Amikor az acélt elsődleges acélgyárban készítik, az nem hűl le egyetlen jellemzővel rendelkező hatalmas tömbbé. Ahogy az acél lehűl, az acél molekulái ismétlődő mintákká (kristályokká) szerveződnek, hasonlóan a hópelyhek kialakulásához. A kristályok kialakulása után a növekedési folyamat során leállnak, és a szemcsék csoportokba tömörülnek, amelyeket hideg szemcséknek vagy szemcséknek neveznek. mivel az utolsó acélmolekulákat a szemcsék abszorbeálják. Mindez mikroszkopikus szinten történik, mert az átlagos méretű acélszemcse szélessége körülbelül 64 µ vagy 0,0025 hüvelyk. Bár minden szemcse hasonló a másikhoz, nem ugyanaz. Kissé eltér a méretük, az orientációjuk és a széntartalom. a gabonahatárok mentén kudarcot vallanak.
Milyen messzire kell nézni, hogy észrevehető szemcséket lássunk?100-szoros nagyítás vagy 100-szoros emberi látás elég.Azonban, ha csak a kezeletlen acélt 100-szoros teljesítmény mellett nézzük, nem sok minden derül ki.A mintát úgy készítik elő, hogy a mintát polírozzák, és a felületet egy savval (általában salétromsavval és alkohollal) maratják, az úgynevezett etchannitro-etanolt.
A szemcsék és belső rácsuk határozzák meg az ütési szilárdságot, a MYS-t, az UTS-t és a nyúlást, amelyet az acél tönkremenetel előtt képes ellenállni.
Az acélgyártási lépések, mint például a szalag meleg és hideg hengerlése, feszültséget fejtenek ki a szemcseszerkezetre;ha tartósan megváltoztatják alakjukat, ez azt jelenti, hogy a feszültség deformálja a szemcsét.Egyéb feldolgozási lépések, mint például az acél tekercselése, feltekercselése és az acélszemcsék deformálása csőmarón keresztül (a cső kialakítása és méretezése).A cső tüskére való hideghúzása szintén nyomást gyakorol az anyagra, csakúgy, mint a gyártási lépések, például a végformázás és a hajlítás. A változásokat elmozdulásnak nevezik.
A fenti lépések lerontják az acél hajlékonyságát, ami azt jelenti, hogy ellenáll a húzó (nyitási) igénybevételnek. Az acél törékennyé válik, ami azt jelenti, hogy nagyobb valószínűséggel törik el, ha tovább dolgozunk rajta. A nyúlás a hajlékonyság egyik összetevője (az összenyomhatóság a másik). azonban az acél nyomófeszültség hatására könnyen deformálódik – képlékeny – ami előny.
A betonnak nagy a nyomószilárdsága, de a betonhoz képest alacsony a hajlékonysága.Ezek a tulajdonságok ellentétesek az acéléval.Ezért az utakhoz, épületekhez és járdákhoz használt betont gyakran betonacéllal látják el. Az eredmény egy olyan termék, amely két anyag szilárdságával rendelkezik: feszültség alatt az acél erős, nyomás alatt pedig beton.
A hideg megmunkálás során, ahogy az acél rugalmassága csökken, a keménysége növekszik. Más szóval, megkeményedik. Helyzettől függően ez előnyt jelenthet;ez azonban hátrány lehet, mivel a keménység egyenlő a ridegséggel. Azaz, ahogy az acél keményebbé válik, kevésbé rugalmas lesz;ezért nagyobb a kudarc valószínűsége.
Más szóval, minden egyes folyamatlépés felemészti a cső hajlékonyságának egy részét. Az alkatrész működésével egyre nehezebbé válik, és ha túl kemény, akkor alapvetően használhatatlan. A keménység a ridegség, és a rideg cső használat közben valószínűleg meghibásodik.
Van a gyártónak ebben az esetben bármilyen lehetősége? Röviden, igen. Ez a lehetőség a lágyítás, és bár nem egészen varázslatos, a lehető legközelebb áll a varázslathoz.
Laikus kifejezéssel élve az izzítás eltávolítja a fémet érő fizikai igénybevétel minden hatását.Ez az eljárás a fémet feszültségmentesítő vagy átkristályosodási hőmérsékletre melegíti fel, ezáltal kiküszöböli a diszlokációkat.Az izzítási folyamatban használt specifikus hőmérséklettől és időtől függően az eljárás így visszaállítja hajlékonyságát részben vagy egészben.
Az izzítás és a szabályozott hűtés elősegíti a szemcsék növekedését. Ez akkor előnyös, ha az anyag ridegségének csökkentése a cél, de az ellenőrizetlen szemcsenövekedés túlságosan megpuhíthatja a fémet, így használhatatlanná válik a rendeltetésszerű használat során. Az izzítási folyamat leállítása egy másik, szinte varázslatos dolog. A megfelelő hőmérsékleten történő kioltás a megfelelő oltóanyaggal a megfelelő időben, az acél tulajdonságainak gyors megállításához vezet.
El kell-e vetnünk a keménységi specifikációt? nem. A keménységi jellemzők elsősorban referenciapontként értékesek az acélcsövek meghatározásakor. Hasznos mérték, a keménység egyike a számos jellemző közül, amelyeket meg kell adni a csőszerű anyag megrendelésekor, és átvételkor ellenőrizni kell (és minden szállítmánynál fel kell jegyezni). Ha a keménységvizsgálat az ellenőrzési szabvány, akkor megfelelő skálaértékekkel és szabályozási tartományokkal kell rendelkeznie.
Ez azonban nem valódi teszt az anyagok minősítésére (elfogadására vagy elutasítására). A keménységen kívül a gyártóknak időnként meg kell vizsgálniuk a szállítmányokat más releváns tulajdonságok, például MYS, UTS vagy minimális nyúlás meghatározásához, a cső alkalmazásától függően.
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.
1990-ben a Tube & Pipe Journal lett az első magazin, amely a fémcsőipart szolgálja. Ma is ez az egyetlen olyan kiadvány Észak-Amerikában, amely az iparnak szentelődik, és a csőszakemberek legmegbízhatóbb információforrásává vált.
Most teljes hozzáféréssel a The FABRICATOR digitális kiadásához, egyszerű hozzáféréssel az értékes iparági erőforrásokhoz.
A The Tube & Pipe Journal digitális kiadása már teljes mértékben hozzáférhető, egyszerű hozzáférést biztosítva az értékes iparági forrásokhoz.
Élvezze a teljes hozzáférést a STAMPING Journal digitális kiadásához, amely a legújabb technológiai fejlesztéseket, legjobb gyakorlatokat és iparági híreket tartalmazza a fémbélyegzési piac számára.
Élvezze a teljes hozzáférést a The Additive Report digitális kiadásához, hogy megtudja, hogyan használható az additív gyártás a működési hatékonyság javítására és a nyereség növelésére.
Most teljes hozzáféréssel a The Fabricator en Español digitális kiadásához, és könnyű hozzáférést biztosít az értékes iparági forrásokhoz.