უპირატესობების მიღება შესაძლებელია მარცვლეულის სტრუქტურის ერთი ფენის შესწავლით, რომელიც აკონტროლებს უჟანგავი ფოლადის მექანიკურ ქცევას. გეტის სურათები
უჟანგავი ფოლადისა და ალუმინის შენადნობების არჩევანი ძირითადად მიზნად ისახავს სიმტკიცეს, ელასტიურობას, დრეკადობას და სიმტკიცეს. ეს თვისებები მიუთითებს იმაზე, თუ როგორ რეაგირებს ლითონის სამშენებლო ბლოკები გამოყენებულ დატვირთვაზე. ისინი ნედლეულის შეზღუდვების მართვის ეფექტური მაჩვენებელია;ანუ რამდენად მოხრილდება გატეხამდე.ნედლეულმა უნდა გაუძლოს ჩამოსხმის პროცესს გატეხვის გარეშე.
დესტრუქციული დაჭიმვისა და სიხისტის ტესტირება საიმედო, ეკონომიური მეთოდია მექანიკური თვისებების დასადგენად. თუმცა, ეს ტესტები ყოველთვის არ არის ისეთი სანდო, როდესაც ნედლეულის სისქე იწყებს ტესტის ნიმუშის ზომის შეზღუდვას. ბრტყელი ლითონის პროდუქტების დაძაბულობის ტესტირება, რა თქმა უნდა, მაინც სასარგებლოა, მაგრამ სარგებელი შეიძლება მივიღოთ, თუ უფრო ღრმად შევხედავთ მის სტრუქტურის ერთ ფენას.
ლითონები შედგება მიკროსკოპული კრისტალების სერიისგან, რომელსაც მარცვლები ეწოდება. ისინი შემთხვევით ნაწილდება ლითონზე. შენადნობი ელემენტების ატომები, როგორიცაა რკინა, ქრომი, ნიკელი, მანგანუმი, სილიციუმი, ნახშირბადი, აზოტი, ფოსფორი და გოგირდი, ავსტენიტურ უჟანგავი ფოლადის ხსნარში და გოგირდის ნაწილს წარმოადგენს. კრისტალური ბადე მათი საერთო ელექტრონების მეშვეობით.
შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა განსაზღვრავს მარცვლებში ატომების თერმოდინამიკურად სასურველ განლაგებას, რომელიც ცნობილია როგორც კრისტალური სტრუქტურა. განმეორებადი კრისტალური სტრუქტურის შემცველი ლითონის ერთგვაროვანი ნაწილები ქმნიან ერთ ან მეტ მარცვალს, რომელსაც ეწოდება ფაზა. შენადნობის მექანიკური თვისებები არის შენადნობის კრისტალური სტრუქტურის ფუნქცია. იგივე ეხება თითოეული ფაზის ზომასა და განლაგებას.
ადამიანების უმეტესობა იცნობს წყლის ეტაპებს. როდესაც თხევადი წყალი იყინება, ის იქცევა მყარ ყინულებად. თუმცა, როდესაც საქმე ლითონებს ეხება, არ არსებობს მხოლოდ ერთი მყარი ფაზა. ზოგიერთი შენადნობის ოჯახი დასახელებულია მათი ფაზების მიხედვით. უჟანგავი ფოლადებიდან, ავსტენიტური 300 სერიის შენადნობები ძირითადად შედგება ავსტენიტისგან, როდესაც შედუღებულია 40H-დან. ფოლადი ან მარტენზიტი 410 და 420 უჟანგავი ფოლადის შენადნობებში.
იგივე ეხება ტიტანის შენადნობებს. თითოეული შენადნობის ჯგუფის სახელი მიუთითებს მათ უპირატეს ფაზაზე ოთახის ტემპერატურაზე - ალფა, ბეტა ან ორივეს ნაზავი. არსებობს ალფა, მახლობლად ალფა, ალფა-ბეტა, ბეტა და ახლო ბეტა შენადნობები.
როდესაც თხევადი ლითონი მყარდება, თერმოდინამიკურად სასურველი ფაზის მყარი ნაწილაკები ილექება იქ, სადაც წნევა, ტემპერატურა და ქიმიური შემადგენლობა იძლევა საშუალებას. ეს ჩვეულებრივ ხდება ინტერფეისებზე, როგორიცაა ყინულის კრისტალები თბილი აუზის ზედაპირზე ცივ დღეს. როდესაც მარცვლები ბირთვდება, კრისტალური სტრუქტურა იზრდება ერთი მიმართულებით, სანამ სხვა მარცვალი არ შეგხვდებათ. კრისტალური სტრუქტურების ორიენტაცია. წარმოიდგინეთ, რომ მოათავსოთ სხვადასხვა ზომის რუბიკის კუბურები ყუთში. თითოეულ კუბს აქვს კვადრატული ბადე, მაგრამ ისინი ყველა განლაგდება სხვადასხვა შემთხვევითი მიმართულებით. სრულად გამაგრებული ლითონის სამუშაო ნაწილი შედგება ერთი შეხედვით შემთხვევით ორიენტირებული მარცვლებისგან.
მარცვლეულის წარმოქმნისას, არსებობს ხაზის დეფექტების შესაძლებლობა. ამ დეფექტებს აკლია კრისტალური სტრუქტურის ნაწილები, რომელსაც ეწოდება დისლოკაცია. ეს დისლოკაციები და მათი შემდგომი მოძრაობა მარცვალში და მარცვლის საზღვრებში ფუნდამენტურია ლითონის დრეკადობისთვის.
სამუშაო ნაწილის განივი კვეთა დამონტაჟებულია, დაფქული, გაპრიალებული და ამოტვიფრული მარცვლეულის სტრუქტურის სანახავად. როდესაც ერთგვაროვანი და ეკვიქსიდირებულია, ოპტიკურ მიკროსკოპზე დაკვირვებული მიკროსტრუქტურები ცოტათი ჰგავს თავსატეხს. სინამდვილეში, მარცვლები სამგანზომილებიანია და თითოეული მარცვლის ჯვარი კვეთა განსხვავდება სამუშაოს მიხედვით.
როდესაც კრისტალური სტრუქტურა ივსება მისი ყველა ატომით, ატომური ბმების გაჭიმვის გარდა გადაადგილებისთვის ადგილი არ არის.
როდესაც ატომების რიგის ნახევარს აშორებთ, თქვენ ქმნით შესაძლებლობას ატომების მეორე მწკრივმა გადაიჩეხოს ამ მდგომარეობაში, ეფექტურად გადაადგილდეს დისლოკაცია. სამუშაო ნაწილზე ძალის გამოყენებისას, მიკროსტრუქტურაში დისლოკაციების გაერთიანებული მოძრაობა საშუალებას აძლევს მას დაიღუნოს, გაიჭიმოს ან შეკუმშოს გატეხვის ან გატეხვის გარეშე.
როდესაც ძალა მოქმედებს ლითონის შენადნობაზე, სისტემა ზრდის ენერგიას. თუ საკმარისი ენერგია დაემატება პლასტიკური დეფორმაციის გამოწვევას, გისოსები დეფორმირდება და წარმოიქმნება ახალი დისლოკაციები. როგორც ჩანს, ლოგიკურია, რომ ამან უნდა გაზარდოს ელასტიურობა, რადგან ათავისუფლებს მეტ სივრცეს და ამგვარად ქმნის მეტი დისლოკაციის მოძრაობის პოტენციალს. თუმცა, როდესაც დისლოკაციები ეჯახება, მათ შეუძლიათ გაასწორონ ერთმანეთი.
დისლოკაციების რაოდენობისა და კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, უფრო და უფრო მეტი დისლოკაცია მიმაგრებულია ერთმანეთთან, რაც ამცირებს დრეკადობას. საბოლოოდ იმდენი დისლოკაცია ჩნდება, რომ ცივი ფორმირება აღარ არის შესაძლებელი. ვინაიდან არსებული დისლოკაციები ვეღარ მოძრაობს, გისოსებში ატომური ბმები იჭიმება მანამ, სანამ არ იშლება ან არ იშლება. ამიტომ ლითონის შენადნობები უძლებს მეტალის მსხვერპლს.
მარცვლეული ასევე მნიშვნელოვან როლს თამაშობს დუღილში. შრომით გამაგრებული მასალის დამუშავება არსებითად აღადგენს მიკროსტრუქტურას და ამგვარად აღადგენს ელასტიურობას. დამუშავების პროცესში მარცვლები გარდაიქმნება სამ ეტაპად:
წარმოიდგინეთ ადამიანი, რომელიც გადაჭედილი მატარებლის ვაგონში დადის. ხალხის შეკუმშვა შესაძლებელია მხოლოდ მწკრივებს შორის უფსკრულის დატოვებით, როგორიცაა დისლოკაციები გისოსებში. წინსვლისას მათ უკან მყოფი ხალხი ავსებდა სიცარიელეს, რომელიც დატოვეს, ხოლო წინ შექმნეს ახალი სივრცე. როგორც კი ვაგონის მეორე ბოლოში მიაღწევენ, შევეცდები მგზავრების განლაგება შევცვალო მგზავრების გადაადგილება. ერთმანეთს და შეეჯახნენ მატარებლის ვაგონების კედლებს, ყველა ადგილზე მიამაგრეს. რაც უფრო მეტი დისლოკაცია გამოჩნდება, მით უფრო რთულია მათ ერთდროულად გადაადგილება.
მნიშვნელოვანია გვესმოდეს დეფორმაციის მინიმალური დონე, რომელიც საჭიროა რეკრისტალიზაციის გასააქტიურებლად. თუმცა, თუ ლითონს არ ექნება საკმარისი დეფორმაციის ენერგია გაცხელებამდე, რეკრისტალიზაცია არ მოხდება და მარცვლები უბრალოდ გაიზრდება თავდაპირველი ზომის მიღმა.
მექანიკური თვისებები შეიძლება დარეგულირდეს მარცვლის ზრდის კონტროლით. მარცვლის საზღვარი არსებითად არის დისლოკაციის კედელი. ისინი აფერხებენ მოძრაობას.
თუ მარცვლეულის ზრდა შეიზღუდება, წარმოიქმნება წვრილმარცვლების მეტი რაოდენობა. ეს პატარა მარცვლები უფრო წვრილად ითვლება მარცვლის სტრუქტურის თვალსაზრისით. მარცვლის მეტი საზღვრები ნიშნავს ნაკლებ დისლოკაციის მოძრაობას და უფრო მაღალ სიმტკიცეს.
თუ მარცვლეულის ზრდა არ არის შეზღუდული, მარცვლის სტრუქტურა უფრო უხეში ხდება, მარცვლები უფრო დიდი, საზღვრები ნაკლებია და სიმტკიცე უფრო დაბალია.
მარცვლების ზომას ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც უერთეულ რიცხვს, სადღაც 5-დან 15-მდე. ეს არის ფარდობითი თანაფარდობა და დაკავშირებულია მარცვლის საშუალო დიამეტრთან. რაც უფრო მაღალია რიცხვი, მით უფრო თხელია მარცვლიანობა.
ASTM E112 ასახავს მარცვლეულის ზომის გაზომვისა და შეფასების მეთოდებს. ის გულისხმობს მარცვლის რაოდენობის დათვლას მოცემულ ზონაში. ეს ჩვეულებრივ კეთდება ნედლეულის ჯვარედინი მონაკვეთის მოჭრით, დაფქვით და გაპრიალებით, შემდეგ კი მჟავით ამოკვეთით ნაწილაკების გამოსავლენად. დათვლა ხდება მარცვლეულის მიკროსკოპის საშუალებით. ზომის რიცხვები მიუთითებს მარცვლის ფორმისა და დიამეტრის ერთგვაროვნების გონივრულ დონეზე. შესაძლოა მომგებიანი იყოს მარცვლის ზომის ცვალებადობის შეზღუდვა ორ ან სამ წერტილამდე, რათა უზრუნველყოფილი იყოს სამუშაო ნაწილის თანმიმდევრული შესრულება.
სამუშაო გამკვრივების შემთხვევაში, სიძლიერესა და ელასტიურობას აქვს საპირისპირო კავშირი. ASTM მარცვლის ზომასა და სიმტკიცეს შორის კავშირი დადებითი და ძლიერია, ზოგადად დრეკადობა საპირისპიროდ არის დაკავშირებული ASTM მარცვლის ზომასთან. თუმცა, მარცვლის გადაჭარბებულმა ზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს "მკვდარი რბილი" მასალების ეფექტიანად გამკვრივება.
მარცვლის ზომას ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც უერთეულ რიცხვს, სადღაც 5-დან 15-მდე. ეს არის ფარდობითი თანაფარდობა და დაკავშირებულია მარცვლის საშუალო დიამეტრთან. რაც უფრო მაღალია ASTM მარცვლის ზომა, მით მეტი მარცვალია ერთეულ ფართობზე.
დაფშვნილი მასალის მარცვლების ზომა იცვლება დროის, ტემპერატურისა და გაგრილების სიჩქარის მიხედვით. დაფქვა ჩვეულებრივ კეთდება რეკრისტალიზაციის ტემპერატურასა და შენადნობის დნობის წერტილს შორის. ასტენიტური უჟანგავი ფოლადის შენადნობისთვის 301 რეკომენდირებული დუღილის ტემპერატურის დიაპაზონი არის 1,900-დან 2,050 გრადუსამდე ფარენჰეიტით. სუფთა 1 კლასის ტიტანი უნდა დადუღდეს 1292 გრადუს ფარენჰეიტზე და დნება დაახლოებით 3000 გრადუს ფარენჰეიტზე.
დუღილის დროს აღდგენისა და რეკრისტალიზაციის პროცესები კონკურენციას უწევს ერთმანეთს მანამ, სანამ რეკრისტალიზებული მარცვლები არ მოიხმარენ ყველა დეფორმირებულ მარცვალს. რეკრისტალიზაციის სიჩქარე მერყეობს ტემპერატურის მიხედვით. რეკრისტალიზაციის დასრულების შემდეგ, მარცვლეულის ზრდა იწყება. 301 უჟანგავი ფოლადის სამუშაო ნაწილს 1,90 საათზე 1,90 გრადუსზე ადუღდება ერთი და იგივე სტრუქტურით. 000°F ამავე დროს.
თუ მასალა საკმარისად დიდხანს არ არის შენახული სათანადო ადუღების დიაპაზონში, შედეგად მიღებული სტრუქტურა შეიძლება იყოს ძველი და ახალი მარცვლების კომბინაცია. თუ ლითონზე ერთგვაროვანი თვისებებია სასურველი, ადუღების პროცესი უნდა მიაღწიოს ერთგვაროვან ტოლერანტულ მარცვლოვან სტრუქტურას. უნიფორმა ნიშნავს, რომ ყველა მარცვალი დაახლოებით ერთნაირი ზომისაა, ხოლო ტოლფასი ნიშნავს, რომ ისინი დაახლოებით ერთნაირი ფორმისაა.
ერთიანი და თანაბარი მიკროსტრუქტურის მისაღებად, თითოეული სამუშაო ნაწილი უნდა ექვემდებარებოდეს იმავე რაოდენობის სითბოს ერთსა და იმავე დროს და უნდა გაცივდეს იმავე სიჩქარით. ეს ყოველთვის არ არის ადვილი ან შესაძლებელი სერიული ანეილით, ამიტომ მნიშვნელოვანია, მინიმუმამდე დაელოდოთ, სანამ მთლიანი სამუშაო ნაწილი გაჯერდება შესაბამის ტემპერატურაზე, სანამ გამოვთვალოთ დატენვის დრო.
თუ მარცვლების ზომა და სიძლიერე დაკავშირებულია და სიძლიერე ცნობილია, რატომ უნდა გამოვთვალოთ მარცვლები, არა? ყველა დესტრუქციულ ტესტს აქვს ცვალებადობა. დაჭიმვის ტესტირება, განსაკუთრებით დაბალ სისქეზე, დიდწილად არის დამოკიდებული ნიმუშის მომზადებაზე. დაჭიმვის სიძლიერის შედეგებმა, რომლებიც არ წარმოადგენენ მასალის რეალურ თვისებებს, შეიძლება განიცადოს ნაადრევი უკმარისობა.
თუ თვისებები არ არის ერთგვაროვანი სამუშაო ნაწილის განმავლობაში, დაჭიმვის ტესტის ნიმუშის ან ნიმუშის ერთი კიდედან აღება შეიძლება არ თქვას მთელ ამბავს. ნიმუშის მომზადება და ტესტირება ასევე შეიძლება იყოს შრომატევადი. რამდენი ტესტია შესაძლებელი მოცემული ლითონისთვის და რამდენი მიმართულებით არის შესაძლებელი? მარცვლის სტრუქტურის შეფასება დამატებითი დაზღვევაა მოულოდნელობისგან.
ანიზოტროპული, იზოტროპული.ანიზოტროპია გულისხმობს მექანიკური თვისებების მიმართულებას.სიძლიერის გარდა, ანისოტროპია შეიძლება უკეთ გავიგოთ მარცვლის სტრუქტურის შესწავლით.
ერთგვაროვანი და ტოლერანტული მარცვლის სტრუქტურა უნდა იყოს იზოტროპული, რაც იმას ნიშნავს, რომ მას აქვს იგივე თვისებები ყველა მიმართულებით. იზოტროპია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ღრმა ნახაზის პროცესებში, სადაც კონცენტრულობა კრიტიკულია. როდესაც ბლანკი ყალიბში იწევა, ანისოტროპული მასალა ერთნაირად არ მიედინება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს დეფექტი, რომელსაც ეწოდება საყურე. მარცვლის სტრუქტურას შეუძლია გამოავლინოს არაერთგვაროვნების მდებარეობა სამუშაო ნაწილში და დაეხმაროს ძირეული მიზეზის დიაგნოსტირებას.
იზოტროპიის მისაღწევად გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს სათანადო წებოვნებას, მაგრამ ასევე მნიშვნელოვანია დეფორმაციის სიდიდის გაგება ადუღებამდე. მასალის პლასტიკურ დეფორმირებასთან ერთად, მარცვლები იწყებს დეფორმაციას. ცივი გლინვის შემთხვევაში, სისქის სიგრძეზე გადაქცევის შემთხვევაში, მარცვლები წაგრძელდება მოძრავი მიმართულებით. როგორც ასპექტის თანაფარდობა, ისე იცვლება ასპექტის თანაფარდობა ყველა შემთხვევაში. ჩამოყალიბებული სამუშაო ნაწილები, გარკვეული ორიენტაცია შეიძლება შენარჩუნდეს დამუშავების შემდეგაც კი. ეს იწვევს ანიზოტროპიას. ღრმად ამოღებული მასალებისთვის, ხანდახან საჭიროა დეფორმაციის რაოდენობის შეზღუდვა საბოლოო დამუშავებამდე, რათა თავიდან იქნას აცილებული ცვეთა.
ფორთოხლის კანი. ამოღება არ არის ერთადერთი ღრმა დეფექტი, რომელიც ასოცირდება ღვეზელთან. ფორთოხლის კანი ხდება, როდესაც ნედლეული ძალიან უხეში ნაწილაკებით არის დახატული. თითოეული მარცვალი დეფორმირდება დამოუკიდებლად და მისი კრისტალური ორიენტაციის ფუნქციით. მეზობელ მარცვლებს შორის დეფორმაციის განსხვავება იწვევს ტექსტურულ გარეგნობას ფორთოხლის კედელზე მსგავსი ტექსტურული სტრუქტურა.
ისევე როგორც პიქსელები ტელევიზორის ეკრანზე, წვრილმარცვლოვანი სტრუქტურით, განსხვავება თითოეულ მარცვალს შორის ნაკლებად შესამჩნევი იქნება, რაც ეფექტურად გაზრდის გარჩევადობას. მხოლოდ მექანიკური თვისებების დაზუსტება შეიძლება არ იყოს საკმარისი იმისათვის, რომ უზრუნველყოს საკმარისად წვრილი მარცვალი ფორთოხლის ქერქის ეფექტის თავიდან ასაცილებლად. როდესაც სამუშაო ნაწილის ზომა 10-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე მარცვლის დიამეტრი, მე არ ასახავს მარცვლის სპეციფიკურ ქცევას. თითოეული მარცვლის ზომა და ორიენტაცია. ეს ჩანს ფორთოხლის კანის ეფექტიდან დახატული ჭიქების კედლებზე.
ASTM მარცვლის ზომა 8-ისთვის, მარცვლის საშუალო დიამეტრი არის 885 μin. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი სისქის შემცირება 0,00885 ინჩით ან ნაკლები შეიძლება დაზარალდეს ამ მიკროფორმირების ეფექტით.
მიუხედავად იმისა, რომ უხეში მარცვლებმა შეიძლება გამოიწვიოს ღრმა ნახაზის პრობლემები, ისინი ზოგჯერ რეკომენდებულია ბეჭდვისთვის. შტამპირება არის დეფორმაციის პროცესი, რომლის დროსაც ბლანკი შეკუმშულია სასურველი ზედაპირის ტოპოგრაფიის გადასაცემად, როგორიცაა ჯორჯ ვაშინგტონის სახის კონტურების მეოთხედი. მავთულის ნახაზისგან განსხვავებით, შტამპირება ჩვეულებრივ არ გულისხმობს მასალის დიდ ნაკადს, მაგრამ მხოლოდ ზედაპირის ძალას მოითხოვს.
ამ მიზეზით, ზედაპირული ნაკადის სტრესის მინიმიზაცია უხეში მარცვლეულის სტრუქტურის გამოყენებით შეიძლება შეამსუბუქოს ფორმების სათანადო შევსებისთვის საჭირო ძალები. ეს განსაკუთრებით ეხება თავისუფლად ბეჭდვის შემთხვევაში, სადაც ზედაპირულ მარცვლებზე დისლოკაციები თავისუფლად მიედინება, ვიდრე მარცვლის საზღვრებში დაგროვება.
აქ განხილული ტენდენციები არის განზოგადებები, რომლებიც შეიძლება არ ეხებოდეს კონკრეტულ სექციებს. თუმცა, ისინი ხაზს უსვამენ ნედლეულის ნაწილაკების ზომის გაზომვისა და სტანდარტიზების სარგებელს ახალი ნაწილების დიზაინის დროს, რათა თავიდან იქნას აცილებული საერთო ხარვეზები და ჩამოსხმის პარამეტრების ოპტიმიზაცია.
ლითონის ზუსტი შტამპის მანქანების მწარმოებლები და ლითონზე ღრმა ხაზვის ოპერაციები მათი ნაწილების ფორმირებისთვის კარგად იმუშავებენ მეტალურგებთან ტექნიკურად კვალიფიციურ სიზუსტის ხელახლა ლილვაკებზე, რომლებსაც შეუძლიათ დაეხმარონ მასალების ოპტიმიზაციაში მარცვლების დონემდე. როდესაც ურთიერთობის ორივე მხარის მეტალურგიისა და ინჟინერიის ექსპერტები ერთ გუნდში არიან ინტეგრირებული, მას შეუძლია უფრო მეტი გარდამტეხი გავლენა მოახდინოს.
STAMPING Journal არის ერთადერთი ინდუსტრიული ჟურნალი, რომელიც ემსახურება ლითონის ჭედურობის ბაზრის საჭიროებებს. 1989 წლიდან, პუბლიკაცია მოიცავს უახლესი ტექნოლოგიების, ინდუსტრიის ტენდენციების, საუკეთესო პრაქტიკისა და სიახლეებს, რათა დაეხმაროს ჭედურობის პროფესიონალებს თავიანთი ბიზნესის უფრო ეფექტურად წარმართვაში.
ახლა სრული წვდომით The FABRICATOR-ის ციფრულ გამოცემაზე, მარტივი წვდომა ინდუსტრიის ძვირფას რესურსებზე.
The Tube & Pipe Journal-ის ციფრული გამოცემა ახლა სრულად არის ხელმისაწვდომი, რაც უზრუნველყოფს მარტივ წვდომას ძვირფასი ინდუსტრიის რესურსებზე.
ისიამოვნეთ სრული წვდომით STAMPING Journal-ის ციფრულ გამოცემაზე, რომელიც გთავაზობთ უახლეს ტექნოლოგიურ მიღწევებს, საუკეთესო პრაქტიკას და ინდუსტრიის სიახლეებს ლითონის ჭედურობის ბაზრისთვის.
ახლა სრული წვდომით The Fabricator en Español-ის ციფრულ გამოცემაზე, მარტივი წვდომა ინდუსტრიის ძვირფას რესურსებზე.