Hægt er að fá ávinning með því að öðlast innsýn í eitt lag af kornabyggingunni sem stjórnar vélrænni hegðun ryðfríu stáli.Getty Images
Val á ryðfríu stáli og ál málmblöndur snýst almennt um styrk, sveigjanleika, lengingu og hörku. Þessir eiginleikar gefa til kynna hvernig byggingareiningar málmsins bregðast við álagi. Þeir eru áhrifarík vísbending um að stjórna hráefnisþvingunum;það er hversu mikið það mun beygjast áður en það brotnar. Hráefnið verður að geta staðist mótunarferlið án þess að brotna.
Eyðileggjandi tog- og hörkuprófun er áreiðanleg, hagkvæm aðferð til að ákvarða vélræna eiginleika. Hins vegar eru þessar prófanir ekki alltaf eins áreiðanlegar þegar þykkt hráefnisins fer að takmarka stærð prófunarsýnisins. Togprófun á flötum málmvörum er auðvitað enn gagnleg, en ávinninginn er hægt að ná með því að skoða dýpra í einu lagi af vélrænni hegðun þess.
Málmar eru gerðir úr röð af smásæjum kristöllum sem kallast korn. Þeim er dreift af handahófi um málminn.Atóm málmbandi frumefna, svo sem járns, króms, nikkels, mangans, kísils, kolefnis, köfnunarefnis, fosfórs og brennisteins í austenítískum ryðfríu stáli, eru hluti af föstum málmtengi í föstu korninu. grindurnar í gegnum sameiginlegar rafeindir þeirra.
Efnasamsetning málmblöndunnar ákvarðar varmafræðilega æskilega uppsetningu atóma í kornunum, þekkt sem kristalbyggingin. Einsleitir hlutar málms sem inniheldur endurtekna kristalbyggingu mynda eitt eða fleiri korn sem kallast fasar. Vélrænni eiginleikar málmblöndunnar eru fall af kristalbyggingu málmblöndunnar. Sama gildir um stærð og fyrirkomulag hvers fasa.
Flestir kannast við stig vatns. Þegar fljótandi vatn frýs verður það að föstum ís. Hins vegar, þegar kemur að málmum, þá er ekki bara einn fastur fasi. Ákveðnar málmblöndur eru kenndar við fasa þeirra. Meðal ryðfríu stáli samanstanda austenitic 300 röð málmblöndur fyrst og fremst af austeníti þegar þær eru glógaðar í 400 raðir úr 40 járnblöndur í 40 raðir. stál eða martensít í 410 og 420 ryðfríu stáli málmblöndur.
Sama gildir um títan málmblöndur. Nafn hvers málmblendis gefur til kynna ríkjandi fasa þeirra við stofuhita - alfa, beta eða blanda af hvoru tveggja. Það eru alfa, næstum-alfa, alfa-beta, beta og nær-beta málmblöndur.
Þegar fljótandi málmur storknar, falla fastar agnir varmafræðilega ákjósanlegra fasans út þar sem þrýstingur, hitastig og efnasamsetning leyfa. Þetta gerist venjulega við snertifleti, eins og ískristalla á yfirborði heitrar tjarnar á köldum degi. Þegar korn mynda kjarna vex kristalsbyggingin í eina átt þar til annað korn lendir á misjöfnum mörkum milli kornanna við misjafna víxl. rystal mannvirki.Ímyndaðu þér að setja fullt af Rubiks teningum af mismunandi stærðum í kassa.Hver teningur hefur ferkantað rist fyrirkomulag, en þeim verður öllum raðað í mismunandi handahófskenndar áttir. Fullstorkið málmverk samanstendur af röð af kornum sem virðist af handahófi stilla.
Í hvert sinn sem korn myndast er möguleiki á línugöllum. Þessa galla vantar hluta kristalbyggingarinnar sem kallast dislocations. Þessar dislocations og síðari hreyfingar þeirra um kornið og yfir kornamörk eru grundvallaratriði fyrir sveigjanleika málms.
Þverskurður vinnustykkisins er settur upp, slípaður, slípaður og ætaður til að skoða kornabygginguna. Þegar það er einsleitt og jafnáxlað lítur smábyggingin sem sést á sjónsmásjá svolítið út eins og púsluspil. Í raun og veru eru kornin þrívíð og þversnið hvers korna er mismunandi eftir þversniði vinnustykkisins.
Þegar kristalbygging er fyllt með öllum atómum sínum er ekkert pláss fyrir hreyfingu annað en að teygja atómtengin.
Þegar þú fjarlægir hálfa röð atóma skaparðu tækifæri fyrir aðra röð atóma til að renna inn í þá stöðu og hreyfa í raun liðfærsluna. Þegar krafti er beitt á vinnustykkið gerir samanlögð hreyfing bilunar í örbyggingunni það kleift að beygja, teygja eða þjappast án þess að brotna eða brotna.
Þegar kraftur verkar á málmblöndu eykur kerfið orku.Ef nægri orku er bætt við til að valda plastískri aflögun, afmyndast grindurnar og nýjar liðfærslur myndast. Það virðist rökrétt að þetta ætti að auka sveigjanleika, þar sem það losar um meira pláss og skapar þannig möguleika á meiri losunarhreyfingu. Hins vegar, þegar liðskipti rekast á, geta þeir lagað hvert annað.
Eftir því sem fjöldi og styrkur tilfærslna eykst, festast fleiri og fleiri liðfærslur saman, sem dregur úr sveigjanleika. Að lokum virðast svo margar tilfærslur að kaldmyndun er ekki lengur möguleg. Þar sem núverandi festingar geta ekki lengur hreyft sig, teygjast atómtengin í grindunum þar til þau brotna eða brotna. Þetta er ástæðan fyrir því að málmblöndur herða að magni af plasti og aflögun getur orðið til þess að málmur brotnar.
Korn gegnir einnig mikilvægu hlutverki við glæðingu. Gleðlun á vinnuhertu efni endurstillir í raun örbygginguna og endurheimtir þannig sveigjanleika. Á meðan á glæðingarferlinu stendur er kornunum umbreytt í þremur skrefum:
Ímyndaðu þér manneskju sem gengur í gegnum troðfullan lestarvagn. Einungis er hægt að kreista mannfjöldann með því að skilja eftir bil á milli raðanna, eins og bilanir í grindunum. Eftir því sem lengra leið fyllti fólkið fyrir aftan það tómarúmið sem það skildi eftir á meðan það skapaði nýtt rými fyrir framan. Þegar þeir eru komnir á hinn endann á vagninum breytist uppröðun farþega. Ef of margir munu reyna að rýma fyrir hvern annan og reyna að koma sér fyrir á sama tíma. lendir á veggjum lestarvagnanna og festir alla á sínum stað. Því fleiri liðskipti sem koma fram, því erfiðara er fyrir þá að hreyfa sig á sama tíma.
Það er mikilvægt að skilja lágmarksstig aflögunar sem þarf til að koma af stað endurkristöllun. Hins vegar, ef málmurinn hefur ekki næga aflögunarorku áður en hann er hituð, mun endurkristöllun ekki eiga sér stað og kornin munu einfaldlega halda áfram að vaxa umfram upprunalega stærð.
Hægt er að stilla vélræna eiginleika með því að stjórna kornavexti. Kornamörk eru í meginatriðum veggur af liðfæringum. Þeir hindra hreyfingu.
Ef kornvöxtur er takmarkaður verður meiri fjöldi lítilla korns framleiddur. Þessir smærri korn eru taldir fínni hvað varðar kornbyggingu. Fleiri kornmörk þýðir minni tilfærsluhreyfingu og meiri styrk.
Ef kornvöxtur er ekki takmarkaður verður kornbyggingin grófari, kornin stærri, mörkin eru minni og styrkurinn minni.
Kornastærð er oft nefnd einingalaus tala, einhvers staðar á milli 5 og 15. Þetta er hlutfallslegt hlutfall og tengist meðalþvermáli korna. Því hærri sem talan er, því fínni er kornið.
ASTM E112 útlistar aðferðir til að mæla og meta kornastærð. Það felur í sér að telja magn korna á tilteknu svæði. Þetta er venjulega gert með því að skera þverskurð af hráefninu, mala og fægja það, og síðan æta það með sýru til að afhjúpa agnirnar. Talning er framkvæmd undir smásjá gra sampins, og stækkun á stærð ASTM gra sampins. einsleitni í kornaformi og þvermáli. Það getur jafnvel verið hagkvæmt að takmarka breytileika í kornastærð við tvo eða þrjá punkta til að tryggja stöðuga frammistöðu yfir vinnustykkið.
Þegar um er að ræða vinnuherðingu hafa styrkur og sveigjanleiki öfugt samband. Sambandið milli ASTM kornastærðar og styrkleika hefur tilhneigingu til að vera jákvætt og sterkt, almennt er lenging í öfugu hlutfalli við ASTM kornastærð. Hins vegar getur of mikill kornavöxtur valdið því að "dauð mjúk" efni virka ekki lengur á áhrifaríkan hátt.
Kornastærð er oft kölluð einingalaus tala, einhvers staðar á milli 5 og 15. Þetta er hlutfallslegt hlutfall og er tengt meðalkornþvermáli. Því hærra sem ASTM kornastærðargildið er, því fleiri korn á hverja flatarmálseiningu.
Kornastærð glógaða efnisins er breytileg eftir tíma, hitastigi og kælingarhraða. Glæðing fer venjulega fram á milli endurkristöllunarhitastigs og bræðslumarks málmblöndunnar. Ráðlagð hitastigssvið fyrir austenítískt ryðfríu stáli 301 er á milli 1.900 og 2.050 gráður á Fahrenheit. Það mun byrja að bræða um 1.50 gráður í atvinnuskyni. ætti að glæða við 1.292 gráður á Fahrenheit og bræða um 3.000 gráður á Fahrenheit.
Við glæðingu keppa endurkristöllunarferlið sín á milli þar til endurkristölluðu kornin neyta allra vansköpuðra korna. Endurkristöllunarhraði er breytilegur eftir hitastigi. Þegar endurkristöllun er lokið tekur kornvöxtur við. 301 vinnustykki úr ryðfríu stáli sem er glaðað við 1.900°F í eina g 200°F uppbygging hefur 0°F fínni vinnslu,000 sama tíma.
Ef efninu er ekki haldið nógu lengi á réttu glóðarsviði getur uppbyggingin sem myndast verið sambland af gömlum og nýjum kornum. Ef samræmdra eiginleika er óskað um allan málminn ætti glæðingarferlið að miða að því að ná fram einsleitri jafnása kornabyggingu. Samræmd þýðir að öll korn eru um það bil jafnstór og jafnás þýðir að þau eru um það bil sömu lögun.
Til að fá samræmda og jafnása örbyggingu ætti hvert vinnustykki að vera útsett fyrir sama magni af hita í sama tíma og ætti að kólna á sama hraða. Þetta er ekki alltaf auðvelt eða mögulegt með lotuglæðingu, svo það er mikilvægt að bíða að minnsta kosti þar til allt vinnustykkið er mettað við réttan hita áður en þú reiknar út bleytingartímann. Lengri bleytitími í og ​​hærri hitastig mun hafa í för með sér meiri blöndun og meira hitastig.
Ef kornastærð og styrkleiki tengjast, og styrkurinn er þekktur, hvers vegna þá að reikna út korn, ekki satt? Allar eyðileggingarprófanir hafa breytileika. Togprófun, sérstaklega við lægri þykkt, er að miklu leyti háð undirbúningi sýna. Niðurstöður togstyrks sem sýna ekki raunverulega efniseiginleika geta orðið fyrir ótímabærum bilun.
Ef eiginleikarnir eru ekki einsleitir í gegnum vinnustykkið, er ekki víst að það segi alla söguna að taka togprófunarsýni eða sýni af annarri brún. Undirbúningur sýnis og prófun getur líka verið tímafrekur. Hversu margar prófanir eru mögulegar fyrir tiltekinn málm og í hversu margar áttir er það framkvæmanlegt? Mat á kornabyggingu er aukatrygging gegn óvæntum uppákomum.
Anisotropic, isotropic.Anisotropy vísar til stefnuvirkni vélrænna eiginleika. Auk styrkleika er hægt að skilja anisotropy betur með því að skoða kornbygginguna.
Samræmd og jafnás kornbygging ætti að vera jafntrópísk, sem þýðir að hún hefur sömu eiginleika í allar áttir. Ísótrópía er sérstaklega mikilvæg í djúpteikningarferlum þar sem sammiðjan er mikilvæg. Þegar eyðublaðið er dregið inn í mótið mun anisotropic efnið ekki flæða jafnt, sem getur leitt til galla sem kallast eyrnalokkur. ójafnvægi í vinnustykkinu og hjálpa til við að greina undirrót.
Rétt glæðing er mikilvæg til að ná fram samsætumyndun, en það er líka mikilvægt að skilja umfang aflögunar fyrir glæðingu. Þegar efnið aflagast plastískt byrja kornin að afmyndast. Þegar um er að ræða kaldvalsingu, sem breytir þykkt í lengd, munu kornin lengjast í valsstefnunni. Þegar hlutfall korns breytist, breytist kornhlutfallið líka þegar um er að ræða aflögun verksins. Einhver stefnumörkun gæti haldist jafnvel eftir glæðingu. Þetta hefur í för með sér anisotropy. Fyrir djúpdregin efni er stundum nauðsynlegt að takmarka magn aflögunar fyrir lokaglæðingu til að forðast slit.
appelsínubörkur.Að tína upp er ekki eini djúpdráttargallinn sem tengist deyjum. Appelsínuhúð á sér stað þegar hráefni með of grófum ögnum eru dregin. Hvert korn afmyndast sjálfstætt og sem fall af kristalstefnu þess. Mismunurinn á aflögun á aðliggjandi kornum leiðir til áferðarsvip svipað og áferð appelsínuhúðarinnar á yfirborði appelsínuhúðarinnar.
Rétt eins og pixlarnir á sjónvarpsskjá, með fínkorna uppbyggingu, verður munurinn á milli hvers korna minna áberandi, sem eykur í raun upplausnina. Ef tilgreindur er vélrænni eiginleikar einn og sér er ekki víst að nægjanlegt sé til að tryggja nægilega fína kornastærð til að koma í veg fyrir appelsínuhúðáhrif. Þegar víddarbreytileiki vinnustykkisins er minna en 10 sinnum kornaþvermál, munu eiginleikar einstakra kornstærðanna endurspegla ekki einstaka kornstærð, en það endurspeglar ekki mörg tiltekna kornstærð. og stefnu hvers korna. Þetta má sjá af appelsínuhúð áhrifum á veggi dregna bollanna.
Fyrir ASTM kornastærð upp á 8 er meðalkornþvermál 885 µin. Þetta þýðir að þykktarminnkun um 0,00885 tommur eða minna getur haft áhrif á þessa örmyndandi áhrif.
Þrátt fyrir að gróf korn geti valdið djúpteikningavandamálum er stundum mælt með þeim til áprentunar. Stimplun er aflögunarferli þar sem eyðublaði er þjappað saman til að gefa æskilega yfirborðsmynd, svo sem fjórðung af andlitsútlínum George Washington. Ólíkt vírteikningu felur stimplun venjulega ekki í sér mikið magn efnisflæðis, en það getur þurft að aflaga yfirborðið bara mikið.
Af þessum sökum getur það að lágmarka yfirborðsflæðisálag með því að nota grófari kornabyggingu hjálpað til við að draga úr þeim krafti sem þarf til að fylla mótið á réttan hátt. Þetta á sérstaklega við um áprentun með lausum mótum, þar sem færslur á yfirborðskornum geta flætt frjálslega, frekar en að safnast fyrir við kornamörk.
Þróunin sem fjallað er um hér eru alhæfingar sem eiga kannski ekki við um tiltekna hluta. Hins vegar lögðu þær áherslu á kosti þess að mæla og staðla kornastærð hráefnis við hönnun á nýjum hlutum til að forðast algenga galla og hámarka mótunarbreytur.
Framleiðendur nákvæmni málmstimplunarvéla og djúpdráttaraðgerðir á málmi til að mynda hluta þeirra munu vinna vel með málmfræðingum á tæknilega hæfum nákvæmni endurrúllum sem geta hjálpað þeim að fínstilla efni niður á kornastig. Þegar málmvinnslu- og verkfræðisérfræðingar á báðum hliðum sambandsins eru samþættir í eitt teymi getur það haft jákvæð áhrif á útkomuna og framleitt fleiri.
STAMPING Journal er eina iðnaðartímaritið sem er tileinkað þörfum málmstimplunarmarkaðarins. Síðan 1989 hefur ritið fjallað um háþróaða tækni, þróun iðnaðar, bestu starfsvenjur og fréttir til að hjálpa stimplunarsérfræðingum að reka viðskipti sín á skilvirkari hátt.
Nú með fullan aðgang að stafrænu útgáfunni af The FABRICATOR, greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Stafræna útgáfan af The Tube & Pipe Journal er nú að fullu aðgengileg og veitir greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Njóttu fulls aðgangs að stafrænu útgáfunni af STAMPING Journal, sem veitir nýjustu tækniframfarir, bestu starfsvenjur og iðnaðarfréttir fyrir málmstimplunarmarkaðinn.
Nú með fullan aðgang að stafrænu útgáfunni af The Fabricator en Español, greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.