Ýmsar prófunarreglur (Brinell, Rockwell, Vickers) hafa aðferðir sem eru sértækar fyrir verkefnið sem verið er að prófa. Rockwell T prófið er hentugur til að skoða létt veggrör með því að klippa rörið eftir endilöngu og prófa vegginn frá innra þvermáli frekar en ytra þvermáli.
Að panta slöngur er svolítið eins og að fara á bílasölu og panta bíl eða vörubíl. Í dag gera þeir fjölmörgu valkostir sem eru í boði kaupendum kleift að sérsníða ökutækið á margvíslegan hátt — innri og ytri liti, innréttingarpakka, útlitsvalkosti, val á aflrás og hljóðkerfi sem jafnast næstum á við afþreyingarkerfi fyrir heimili. Þar sem allir þessir valkostir eru ekki fullnægjandi, er ekki víst að þú sért með staðlaða valkosti.
Stálpípur eru einmitt það. Það hefur þúsundir valkosta eða forskrifta. Auk víddanna eru í forskriftinni lista yfir efnafræðilega og nokkra vélræna eiginleika eins og lágmarksstyrk (MYS), endanlegur togstyrkur (UTS) og lágmarkslenging fyrir bilun. Hins vegar, margir í greininni - verkfræðingar, innkaupaaðilar og framleiðendur - nota aðeins „eðlilega stutta hörku“ í iðnaðinum, sem krefjast þess að iðnaðurinn notar stutta hörku.
Prófaðu að panta bíl eftir einum eiginleika („mig vantar bíl með sjálfskiptingu“) og þú kemst ekki of langt með sölumann. Hann þarf að fylla út pöntunareyðublað með mörgum valkostum. Pípa er einmitt það – til þess að fá rétta pípuna fyrir forritið þarf pípuframleiðandinn meiri upplýsingar en bara hörku.
Hvernig kemur hörku í staðinn fyrir aðra vélræna eiginleika? Það byrjaði líklega með pípuframleiðanda. Vegna þess að hörkuprófun er fljótleg, auðveld og krefst tiltölulega ódýrs búnaðar, nota túpusölumenn oft hörkuprófun til að bera saman tvö slöngur. Til að framkvæma hörkupróf þarf allt sem þeir þurfa er slétt lengd pípa og prófunarstand.
Hörku slöngunnar er í góðu samræmi við UTS og sem þumalputtaregla eru prósentur eða prósentusvið gagnlegar við að áætla MYS, svo það er auðvelt að sjá hvernig hörkuprófun getur verið hentugt umboð fyrir aðrar eiginleikar.
Aðrar prófanir eru einnig tiltölulega flóknar. Þó að hörkuprófun taki aðeins eina mínútu eða svo á einni vél, krefst MYS, UTS og teygingarprófun sýna undirbúnings og umtalsverðrar fjárfestingar í stórum rannsóknarstofubúnaði. Til samanburðar tekur það sekúndur fyrir stjórnanda slönguverksmiðju að framkvæma hörkupróf og klukkustundir fyrir fagmann í málmvinnslutækni að framkvæma erfiðleikapróf.
Þetta er ekki þar með sagt að verkfræðilegir pípuframleiðendur noti ekki hörkuprófun. Það er óhætt að segja að flestir geri það, en vegna þess að þeir gera mat á endurtekningarnákvæmni og endurtakanleika á öllum prófunarbúnaði sínum eru þeir vel meðvitaðir um takmarkanir prófsins. Flestir nota mat á hörku slöngunnar sem hluta af framleiðsluferlinu, en þeir nota það ekki til að mæla eiginleika prófunarglöss.
Hvers vegna þarftu að vita um MYS, UTS og lágmarkslengingu? Þau gefa til kynna hvernig rörið mun haga sér við samsetningu.
MYS er lágmarkskrafturinn sem veldur varanlegri aflögun efnisins.Ef þú reynir að beygja beinan vír (eins og fatahengi) örlítið og losa þrýstinginn, þá mun annað af tvennu gerast: það mun springa aftur í upprunalegt ástand (beint) eða það verður áfram beygt.Ef það er enn beint hefurðu ekki komist framhjá MYS.Ef það er enn bogið hefurðu skotið yfir það.
Notaðu nú tangir til að klemma báða enda vírsins. Ef þú getur rifið vírinn í tvo hluta ertu kominn yfir UTS hans. Þú setur mikla spennu á hann og þú ert með tvo víra til að sýna ofurmannlega áreynslu þína. Ef upphafleg lengd vírsins er 5 tommur, og tvær lengdirnar eftir bilun eru allt að 6 tommur, vírinn er teygður innan við 20%. 2 tommur af bilunarpunktinum, en hvað sem það er - dragvírhugmyndin sýnir UTS.
Stálljósmyndasýni þarf að skera, slípa og etsa með því að nota mild súr lausn (venjulega saltpéturssýru og alkóhól (nítróetanól)) til að gera kornin sýnileg.100x stækkun er almennt notuð til að skoða stálkorn og ákvarða kornastærð.
Harka er prófun á því hvernig efni bregst við höggi. Ímyndaðu þér að setja stuttan pípustykki í skrúfu með rifnum kjálkum og snúa skrúfunni til að loka. Auk þess að fletja slönguna út skilja kjálkar skrúfunnar einnig eftir dæld á yfirborði slöngunnar.
Þannig virkar hörkuprófið, en það er ekki svo gróft.Þessi prófun hefur stjórnaða höggstærð og stjórnaðan þrýsting.Þessir kraftar afmynda yfirborðið, sem skapar inndrátt eða inndælingu.Stærð eða dýpt inndráttarins ákvarðar hörku málmsins.
Til að meta stál eru algengar hörkupróf Brinell, Vickers og Rockwell. Hver hefur sinn mælikvarða og sumar hafa margar prófunaraðferðir, svo sem Rockwell A, B og C. Fyrir stálpípur vísar ASTM Specification A513 til Rockwell B prófsins (skammstafað sem HRB eða RB). Rockwell B prófið mælir muninn á forhleðslu stálkúlunnar á 1⁄6 í þvermáli fyrir stálkúlu og 1⁄6 í þvermál. 100 kgf. Dæmigerð niðurstaða fyrir venjulegt mildt stál er HRB 60.
Efnisvísindamenn vita að hörku er línulega tengd UTS. Þess vegna getur tiltekin hörka spáð fyrir um UTS. Sömuleiðis vita slönguframleiðendur að MYS og UTS eru skyldir. Fyrir soðnar pípur er MYS venjulega 70% til 85% af UTS. Nákvæmt magn fer eftir ferlinu við að búa til slönguna. Hörku HRB í 0,00 ferningi í samræmi við 6 pounds PSI) og MYS upp á 80%, eða 48.000 PSI.
Algengasta pípuforskriftin í almennri framleiðslu er hámarks hörku. Auk stærðarinnar hafði verkfræðingurinn áhyggjur af því að tilgreina soðið rafmótssoðið (ERW) pípa innan góðs vinnusviðs, sem gæti leitt til þess að hámarks hörku, hugsanlega HRB 60, rataði á íhlutateikninguna. Þessi ákvörðun ein og sér leiðir til margvíslegra vélrænna hörkueiginleika sjálfra, þ.m.t.
Í fyrsta lagi segir hörku HRB 60 okkur ekki mikið. Aflestur HRB 60 er víddarlaus tala. Efnið sem metið er með HRB 59 er mýkra en efnið sem prófað var með HRB 60, og HRB 61 er harðara en HRB 60, en hversu mikið? Það er ekki hægt að mæla það eins og rúmmál (mælt í magni (mælt í hraða) ed í fjarlægð miðað við tíma), eða UTS (mælt í pundum á fertommu). Að lesa HRB 60 segir okkur ekki neitt sérstakt. Þetta er eiginleiki efnisins, en ekki eðlisfræðilegur eiginleiki. Í öðru lagi hentar hörkuprófun ekki fyrir endurtekningarnákvæmni eða endurgerðanleika. Að meta tvo staði á prófunarsýni, jafnvel þótt prófunarstaðirnir séu oft í erfiðleikum með að lesa hvern annan í eðli sínu. .Eftir að staðsetning hefur verið mæld er ekki hægt að mæla hana í annað sinn til að sannreyna niðurstöðurnar. Endurtekningarhæfni prófunar er ekki möguleg.
Þetta þýðir ekki að hörkuprófun sé óþægileg. Reyndar veitir það góða leiðbeiningar um UTS efnis og það er fljótlegt og auðvelt próf í framkvæmd. Hins vegar ættu allir sem taka þátt í að tilgreina, kaupa og framleiða slöngur að vera meðvitaðir um takmarkanir þess sem prófunarbreytu.
Vegna þess að „venjuleg“ pípa er ekki vel skilgreind, þegar þörf krefur, þrengja pípuframleiðendur það oft niður í tvær algengustu stálpípurnar og píputegundirnar sem skilgreindar eru í ASTM A513: 1008 og 1010. Jafnvel eftir að allar aðrar gerðir slöngu hafa verið eytt, eru möguleikar þessara tveggja slöngutegunda mjög opnir með tilliti til vélrænna eiginleika.
Til dæmis er túpa lýst sem mjúku ef MYS er lágt og lenging er mikil, sem þýðir að hún skilar betur í tog, sveigju og setningu en túpa sem lýst er sem hörð, sem hefur tiltölulega mikla MYS og tiltölulega litla lengingu. Þetta er svipað og munurinn á mjúkum og hörðum vír, eins og fatahengi og borvél.
Lenging sjálft er annar þáttur sem hefur veruleg áhrif á mikilvægar pípunotkun. Rör með mikla lengingu geta staðist togkrafta;efni með litla lengingu eru brothættari og þar af leiðandi hættara við skelfilegri þreytubilun. Hins vegar er lenging ekki beintengd UTS, sem er eini vélræni eiginleikinn sem tengist beint hörku.
Af hverju eru vélrænir eiginleikar röranna svona breytilegir?Í fyrsta lagi er efnasamsetningin önnur.Stál er fast lausn af járni og kolefni og öðrum mikilvægum málmblöndur.Til einföldunar verður aðeins fjallað um kolefnisprósentu hér.Kolefnisatóm koma í stað sumra járnatóma og mynda kristalbyggingu stáls.ASTM 1008 er 1008% kolefnisinnihald með allt-0% kolefni. mjög sérstök tala sem framleiðir einstaka eiginleika þegar kolefnisinnihald í stáli er ofurlítið.ASTM 1010 tilgreinir kolefnisinnihald á milli 0,08% og 0,13%.Þessi munur virðist ekki mikill, en hann er nógu mikill til að skipta miklu annars staðar.
Í öðru lagi er hægt að búa til eða búa til stálpípuna og vinna í kjölfarið í sjö mismunandi framleiðsluferlum.ASTM A513 sem tengist ERW pípuframleiðslu telur upp sjö tegundir:
Ef efnasamsetning stálsins og framleiðsluþrepanna hefur engin áhrif á hörku stálsins, hvað er það þá? Að svara þessari spurningu þýðir að fara yfir smáatriðin. Þessi spurning vekur upp tvær spurningar í viðbót: Hvaða smáatriði og hversu nálægt?
Upplýsingar um kornin sem mynda stálið eru fyrsta svarið.Þegar stál er framleitt í aðal stálverksmiðju kólnar það ekki í risastóran blokk með einum eiginleika. Þegar stálið kólnar, raðast sameindir stálsins í endurtekið mynstur (kristallar), svipað og snjókorn myndast. Eftir að kristallar hafa myndast, safnast þau saman í hópa sem kallast korn og myndast kornin í gegn. stækkar þar sem síðustu stálsameindirnar frásogast af kornunum. Allt þetta gerist á smásjárstigi vegna þess að meðalstærð stálkorna er um 64 µ eða 0,0025 tommur á breidd. Þó að hvert korn sé svipað því næsta, eru þau ekki eins. Þau eru lítillega breytileg að stærð, stefnu og kolefnisinnihaldi. Wh raingue grainsary bounds, for example. það hefur tilhneigingu til að mistakast eftir kornmörkum.
Hversu langt þarf að leita til að sjá greinanleg korn?100x stækkun, eða 100x sjón manna, er nóg. Hins vegar, bara að horfa á ómeðhöndlað stál á 100 sinnum krafti, sýnir ekki mikið. Sýnið er undirbúið með því að pússa sýnið og æta yfirborðið með sýru (venjulega saltpéturssýra og etchant) sem kallast nítróetanól.
Það eru kornin og innri grindurnar þeirra sem ákvarða höggstyrkinn, MYS, UTS og lengingu sem stál þolir fyrir bilun.
Stálframleiðsluþrep, eins og heit og kaldvalsing á ræma, leggja álag á kornabygginguna;ef þau breyta um lögun til frambúðar þýðir það að álagið afmyndar kornið. Önnur vinnsluþrep, eins og að spóla stálinu í vafninga, spóla það upp og afmynda stálkornin í gegnum slöngumylla (til að mynda og stærð túpunnar). Kaldadráttur á túpunni setur einnig þrýsting á efnið, eins og framleiðsluþrep í lokbyggingu og beygingargerð eru kallaðir endabreytingar.
Ofangreind skref tæma sveigjanleika stálsins, sem er hæfni þess til að standast togspennu (opnunarálag). Stál verður brothætt, sem þýðir að það er líklegra til að brotna ef þú heldur áfram að vinna á því. Lenging er einn þáttur í sveigjanleika (þjappleiki er annar). Mikilvægt er að skilja að bilun á sér oftast stað við tiltölulega mikla togþol eða langa þrýstispennu. Stál aflagast hins vegar auðveldlega við þrýstiálag – það er sveigjanlegt – sem er kostur.
Steinsteypa hefur mikinn þrýstistyrk en litla sveigjanleika samanborið við steinsteypu.Þessir eiginleikar eru andstæðir stáli. Þess vegna er steypa sem notuð er fyrir vegi, byggingar og gangstéttir oft með járnjárni. Niðurstaðan er vara með styrkleika tveggja efna: undir spennu er stál sterkt og undir þrýstingi steypa.
Við kalda vinnslu, þar sem sveigjanleiki stálsins minnkar, eykst hörku þess. Með öðrum orðum, það mun harðna. Það fer eftir aðstæðum, þetta getur verið ávinningur;þó getur það verið ókostur þar sem hörku er jöfnuð við stökkleika. Það er, þegar stál verður harðara, verður það minna teygjanlegt;þess vegna er líklegra að það mistakist.
Með öðrum orðum, hvert vinnsluþrep eyðir hluta af sveigjanleika pípunnar. Það verður erfiðara eftir því sem hluturinn virkar, og ef hann er of erfiður er hann í grundvallaratriðum gagnslaus. Harka er brothætt og brothætt rör mun líklega bila þegar það er notað.
Hefur framleiðandinn einhverja möguleika í þessu tilfelli? Í stuttu máli, já. Þessi valkostur er glæðing, og þó hann sé ekki alveg töfrandi, þá er hann eins nálægt töfrum og þú getur komist.
Í skilmálum leikmanna fjarlægir glæðing öll áhrif líkamlegrar álags á málminn. Þetta ferli hitar málminn upp í streitulosandi eða endurkristöllunarhitastig, og útilokar þar með liðfærslur. Það fer eftir sérstöku hitastigi og tíma sem notaður er í glæðingarferlinu, ferlið endurheimtir þannig sveigjanleika hans að hluta eða öllu leyti.
Hreinsun og stýrð kæling stuðlar að kornvexti. Þetta er gagnlegt ef markmiðið er að draga úr stökkleika efnisins, en óstýrður kornvöxtur getur mýkt málminn of mikið, sem gerir hann ónothæfan til fyrirhugaðrar notkunar. Að stöðva glæðingarferlið er annar næstum töfrandi hlutur. Slökkun við rétt hitastig með réttu slökkviefni kemur hraðvirkri endurheimt stáls á réttan tíma til að stöðva endurheimt stáls á réttum tíma.
Eigum við að sleppa hörkuforskriftinni?nr.Hörkueiginleikar eru mikilvægir fyrst og fremst sem viðmiðunarpunktur þegar stálrör eru tilgreind. Gagnlegur mælikvarði, hörku er einn af nokkrum eiginleikum sem ætti að tilgreina þegar pípulaga efni er pantað og athuga við móttöku (og ætti að vera skráð með hverri sendingu). Þegar hörkuskoðun er viðeigandi mælikvarði á eftirlitskvarða ætti það að hafa viðeigandi eftirlitskvarða.
Hins vegar er það ekki sannprófun til að hæfa (samþykkja eða hafna) efni. Auk hörku ættu framleiðendur stundum að prófa sendingar til að ákvarða aðra viðeigandi eiginleika, svo sem MYS, UTS eða lágmarkslengingu, allt eftir notkun túpunnar.
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 Journal varð fyrsta tímaritið tileinkað málmpípuiðnaðinum árið 1990. Í dag er það eina ritið í Norður-Ameríku sem er tileinkað iðnaðinum og hefur orðið traustasta uppspretta upplýsinga fyrir pípusérfræðinga.
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.
Njóttu fulls aðgangs að stafrænu útgáfunni af The Additive Report til að læra hvernig hægt er að nota aukefnaframleiðslu til að bæta rekstrarhagkvæmni og auka hagnað.
Nú með fullan aðgang að stafrænu útgáfunni af The Fabricator en Español, greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.