Тот баспайтын болаттың механикалық әрекетін бақылайтын астық құрылымының бір қабаты туралы түсінік алу арқылы артықшылықтарға қол жеткізуге болады.Getty Images
Тот баспайтын болат пен алюминий қорытпаларын таңдау негізінен беріктікке, иілгіштікке, ұзаруға және қаттылыққа негізделген. Бұл қасиеттер металдың құрылыс блоктарының қолданылатын жүктемелерге қалай жауап беретінін көрсетеді. Олар шикізат шектеулерін басқарудың тиімді көрсеткіші болып табылады;яғни сынғанға дейін қанша майысады.Шикізат қалыптау процесіне бұзылмай төтеп беруі керек.
Созылу мен қаттылықты бұзатын сынау механикалық қасиеттерді анықтаудың сенімді, үнемді әдісі болып табылады. Дегенмен, шикізаттың қалыңдығы сынақ үлгісінің өлшемін шектей бастағаннан кейін бұл сынақтар әрдайым сенімді бола бермейді. Жалпақ металдан жасалған бұйымдарды созуға сынау, әрине, пайдалы, бірақ дәннің механикалық құрылымын басқаратын бір қабатқа тереңірек қарау арқылы артықшылықтарға қол жеткізуге болады.
Металдар түйіршіктер деп аталатын микроскопиялық кристалдар қатарынан тұрады. Олар металдың бойына ретсіз таралған. Темір, хром, никель, марганец, кремний, көміртек, азот, фосфор және күкірт сияқты легирленген элементтердің атомдары аустениттік тот баспайтын болаттардың бір атомды ерітінділерінің құрамына кіреді. ортақ электрондары арқылы кристалдық торға түседі.
Қорытпаның химиялық құрамы кристалдық құрылым деп аталатын дәндердегі атомдардың термодинамикалық қолайлы орналасуын анықтайды. Құрамында қайталанатын кристалдық құрылымы бар металдың біртекті бөліктері фазалар деп аталатын бір немесе бірнеше түйіршіктерді құрайды. Қорытпаның механикалық қасиеттері қорытпадағы кристалдық құрылымның функциясы болып табылады. Әрбір фазаның мөлшері мен орналасуы үшін де солай.
Көптеген адамдар судың кезеңдерін жақсы біледі. Сұйық су қатқан кезде ол қатты мұзға айналады. Дегенмен, металдарға келетін болсақ, бір ғана қатты фаза болмайды. Белгілі бір қорытпа отбасылары фазаларының атымен аталады. Тот баспайтын болаттар арасында аустенитті 300 сериялы қорытпалар, ең алдымен, барлық күйдірілген кезде аустениттен тұрады. 410 және 420 тот баспайтын болаттан жасалған қорытпалардағы тот баспайтын болат немесе мартенсит.
Титан қорытпаларына да қатысты. Әр қорытпа тобының атауы олардың бөлме температурасындағы басым фазасын – альфа, бета немесе екеуінің қоспасын көрсетеді. Альфа, альфаға жақын, альфа-бета, бета және бетаға жақын қорытпалар бар.
Сұйық металл қатқан кезде термодинамикалық тұрғыдан қолайлы фазаның қатты бөлшектері қысым, температура және химиялық құрам рұқсат ететін жерде тұнбаға түседі. Бұл әдетте суық күнде жылы тоғанның бетіндегі мұз кристалдары сияқты интерфейстерде болады. Дәндер ядроланған кезде, кристалдық құрылым бір бағытта өседі. Кристалл құрылымдарының әртүрлі бағдарлары. Әртүрлі өлшемдегі Рубик текшелерінің бір шоғырын қорапқа салып жатқаныңызды елестетіп көріңіз. Әрбір текшеде төртбұрышты тор орналасады, бірақ олардың барлығы әртүрлі кездейсоқ бағытта орналасады. Толығымен қатайтылған металл дайындама кездейсоқ бағытталған сияқты көрінетін түйіршіктерден тұрады.
Астық түзілген кез келген уақытта сызықтық ақаулар болуы мүмкін. Бұл ақаулар дислокациялар деп аталатын кристалдық құрылымның жетіспейтін бөліктері болып табылады. Бұл дислокациялар және олардың астық бойымен және астық шекаралары арқылы кейінгі қозғалысы металл икемділігінің негізі болып табылады.
Дайындаманың көлденең қимасы дәннің құрылымын көру үшін орнатылады, ұнтақталған, жылтыратылған және өрнектелген. Біркелкі және тең жақты болған кезде, оптикалық микроскопта байқалатын микроқұрылымдар басқатырғышқа ұқсайды. Шындығында, дәндер үш өлшемді және әрбір дәннің көлденең қимасы кесіндіге немесе кесіндіге байланысты әр түрлі болады.
Кристалл құрылымы оның барлық атомдарымен толтырылған кезде, атомдық байланыстардың созылуынан басқа қозғалыс үшін орын қалмайды.
Атомдар қатарының жартысын алып тастағанда, дислокацияны тиімді жылжыта отырып, басқа атомдар қатарының сол күйге сырғып кетуіне мүмкіндік жасайсыз. Дайындамаға күш түскенде, микроқұрылымдағы дислокациялардың жиынтық қозғалысы оның бұзылмай немесе сынбай майысуына, созылуына немесе қысылуына мүмкіндік береді.
Металл қорытпасына күш әсер еткенде, жүйе энергияны арттырады. Пластикалық деформацияны тудыру үшін жеткілікті энергия қосылса, тор деформацияланады және жаңа дислокациялар пайда болады. Бұл икемділікті арттыруы керек деген қисынды көрінеді, өйткені ол көбірек кеңістікті босатады және осылайша көбірек дислокация қозғалысы үшін әлеуетті жасайды. Дегенмен, дислокациялар соқтығысқанда, олар бір-бірін түзете алады.
Дислокациялардың саны мен концентрациясы ұлғайған сайын, икемділікті төмендететін көптеген дислокациялар бір-біріне бекітіледі. Сайып келгенде, көптеген дислокациялар суық қалыптау мүмкін болмайтындай пайда болады. Қолданыстағы түйреуіш дислокациялары енді қозғала алмайтындықтан, тордағы атомдық байланыстар үзілгенше немесе үзілгенге дейін созылады. Осы себепті металдың пластикалық құрылымын бұзуға және оның мөлшерін шектей алады. сындырмас бұрын.
Астық жасытуда да маңызды рөл атқарады. Жұмыспен шыңдалған материалды күйдіру микроқұрылымды қалпына келтіреді және осылайша икемділікті қалпына келтіреді. Жасыту процесі кезінде дәндер үш кезеңмен түрленеді:
Толып жатқан пойыз вагоны арқылы келе жатқан адамды елестетіңіз. Толып жатқан адамдарды қатарлар арасында бос орындар қалдыру арқылы ғана сығуға болады, мысалы, тордағы дислокациялар. Олар алға жылжыған сайын, артындағы адамдар қалдырған бос орынды толтырды, ал алдыңғы жағында жаңа кеңістік жасады. Олар вагонның арғы жағына жеткенде, көптеген жолаушылар бөлмесінде олардың қозғалысын өзгертуге тырысамын. және пойыз вагондарының қабырғаларына соғылып, барлығын орнында ұстады. Дислокациялар неғұрлым көп болса, олардың бір уақытта қозғалуы соғұрлым қиын болады.
Қайта кристалдануды іске қосу үшін қажетті деформацияның минималды деңгейін түсіну маңызды. Дегенмен, қыздырылғанға дейін металдың деформация энергиясы жеткіліксіз болса, қайта кристалдану болмайды және түйіршіктер жай ғана өздерінің бастапқы өлшемдерінен тыс өсуін жалғастырады.
Механикалық қасиеттерді дәннің өсуін бақылау арқылы реттеуге болады. Дәннің шекарасы негізінен дислокация қабырғасы болып табылады. Олар қозғалысқа кедергі келтіреді.
Егер дәннің өсуі шектелсе, ұсақ дәндердің көбірек саны өндіріледі. Бұл кіші дәндер дәннің құрылымы жағынан майдарақ болып саналады. Дәннің көп шекаралары дислокация қозғалысының аз және жоғары беріктігін білдіреді.
Дәннің өсуі шектелмесе, дәннің құрылымы іріленеді, дәндері ірі, шекаралары аз, беріктігі төмен болады.
Дән өлшемі жиі 5 пен 15 аралығындағы бірліксіз сан деп аталады. Бұл салыстырмалы қатынас және дәннің орташа диаметріне қатысты. Сан неғұрлым жоғары болса, түйіршіктілік соғұрлым майда болады.
ASTM E112 астық мөлшерін өлшеу және бағалау әдістерін сипаттайды. Ол берілген аумақтағы астық мөлшерін санауды қамтиды. Бұл әдетте шикізаттың көлденең қимасын кесу, оны ұнтақтау және жылтырату, содан кейін бөлшектерді ашу үшін оны қышқылмен сүрту арқылы жасалады. Санау микроскоптың көмегімен жүзеге асырылады. дән өлшемдерінің сандары дәннің пішіні мен диаметріндегі біркелкіліктің ақылға қонымды деңгейін көрсетеді. Дайындама бойынша дәйекті өнімділікті қамтамасыз ету үшін дән мөлшерінің өзгеруін екі немесе үш нүктеге дейін шектеу тиімді болуы мүмкін.
Жұмыстың қатаюы жағдайында беріктік пен икемділік кері байланысқа ие. ASTM дәнінің мөлшері мен беріктігі арасындағы қатынас оң және күшті болады, әдетте ұзарту ASTM дәнінің өлшеміне кері байланысты. Дегенмен, дәннің шамадан тыс өсуі «өлі жұмсақ» материалдардың бұдан былай тиімді жұмыс істемеуіне әкелуі мүмкін.
Дән өлшемі жиі 5 пен 15 аралығындағы бірліксіз сан деп аталады. Бұл салыстырмалы қатынас және дәннің орташа диаметріне қатысты. ASTM астық өлшемінің мәні неғұрлым жоғары болса, аудан бірлігіне келетін дәндер соғұрлым көп болады.
Жасытылған материалдың түйіршік мөлшері уақытқа, температураға және салқындату жылдамдығына байланысты өзгереді. Күйдірту әдетте қайта кристалдану температурасы мен қорытпаның балқу температурасы арасында орындалады. Аустениттік тот баспайтын болаттан жасалған 301 қорытпасы үшін ұсынылатын жасыту температурасы диапазоны 1900 және 2050 градус аралығында болады. коммерциялық таза 1 дәрежелі титан 1292 градус Фаренгейтте күйдіріліп, шамамен 3000 градус Фаренгейтте балқытуы керек.
Жасыту кезінде қалпына келтіру және қайта кристалдану процестері қайта кристалданған дәндер барлық деформацияланған дәндерді тұтынғанша бір-бірімен бәсекелеседі. Қайта кристалдану жылдамдығы температураға байланысты өзгереді. Қайта кристалдану аяқталғаннан кейін дәннің өсуі басталады. 301 тот баспайтын болаттан жасалған дайындама бір сағатта 1,900°F күйдірілген дайындамаға қарағанда бірдей жұқа құрылымға ие болады. Бір уақытта 000°F.
Егер материал тиісті жасыту диапазонында жеткілікті ұзақ ұсталмаса, нәтижесінде пайда болатын құрылым ескі және жаңа дәндердің тіркесімі болуы мүмкін. Металдың бойына біркелкі қасиеттер қажет болса, жасыту процесі біркелкі тең осьті дәндік құрылымға қол жеткізуді мақсат етуі керек. Біркелкі барлық дәндер шамамен бірдей өлшемде екенін білдіреді, ал тең осьті дегеніміз олардың шамамен бірдей пішінде екенін білдіреді.
Біркелкі және тең осьті микроқұрылымды алу үшін әрбір дайындама бірдей уақыт көлемінде бірдей жылу мөлшеріне ұшырауы керек және бірдей жылдамдықпен салқындауы керек. Бұл партиялық жасыту кезінде әрқашан оңай немесе мүмкін емес, сондықтан жібіту уақытын есептемес бұрын, кем дегенде, бүкіл дайындаманың тиісті температураға қаныққанша күту маңызды.
Егер түйіршік мөлшері мен беріктігі байланысты болса және беріктік белгілі болса, дәндерді неге есептеу керек, солай емес пе?Барлық қиратушы сынақтардың өзгергіштігі бар. Созылу сынағы, әсіресе төменірек қалыңдықтарда, негізінен үлгіні дайындауға байланысты. Материалдың нақты қасиеттерін көрсетпейтін созылу беріктігінің нәтижелері мерзімінен бұрын бұзылуы мүмкін.
Қасиеттер дайындаманың бүкіл бойында біркелкі болмаса, созылу сынағы үлгісін немесе бір шетінен үлгіні алу барлық оқиғаны айтып бермеуі мүмкін. Үлгіні дайындау және сынау да көп уақытты қажет етуі мүмкін. Берілген метал үшін қанша сынақ жүргізуге болады және ол қанша бағытта орындалады? Астық құрылымын бағалау тосын оқиғалардан қосымша сақтандыру болып табылады.
Анизотропты, изотропты. Анизотропия механикалық қасиеттердің бағыттылығын білдіреді. Күштіліктен басқа, анизотропияны дәннің құрылымын зерттеу арқылы жақсы түсінуге болады.
Біркелкі және тең осьті астық құрылымы изотропты болуы керек, яғни оның барлық бағытта бірдей қасиеттері бар. Изотропия әсіресе концентристік маңызды болып табылатын терең тарту процестерінде маңызды. Дайындаманы қалыпқа түсіргенде, анизотропты материал біркелкі ағып кетпейді, бұл құлақша деп аталатын ақауға әкелуі мүмкін. дайындамадағы біртекті еместердің орнын анықтай алады және негізгі себебін анықтауға көмектеседі.
Дұрыс жасыту изотропияға қол жеткізу үшін өте маңызды, бірақ жасыту алдында деформацияның дәрежесін түсіну де маңызды. Материал пластикалық түрде деформацияланатындықтан, түйіршіктер деформациялана бастайды. Суық илектеу, қалыңдықты ұзындыққа айналдыру жағдайында дәндер илектеу бағытында ұзарады. Аспектінің арақатынасы болғандықтан, дәндердің пішіні механикалық түрде өзгереді. дайындамалар үшін кейбір бағдарлар жасытудан кейін де сақталуы мүмкін. Бұл анизотропияға әкеледі. Терең тартылған материалдар үшін кейде тозуды болдырмау үшін соңғы жасыту алдында деформация мөлшерін шектеу қажет.
апельсин қабығы. Теру - бұл өлісумен байланысты жалғыз терең тарту ақауы емес. Апельсин қабығы тым ірі бөлшектері бар шикізат тартылған кезде пайда болады. Әрбір дән өз бетінше деформацияланады және оның кристалдық бағытына байланысты. Көрші дәндер арасындағы деформацияның айырмашылығы апельсин қабығының қабырғасының құрылымына ұқсас құрылымды көрініске әкеледі.
Теледидар экранындағы пиксельдер сияқты, құрылымы жұқа түйіршікті, әрбір түйіршік арасындағы айырмашылық азырақ байқалып, ажыратымдылықты тиімді арттырады. Апельсин қабығы әсерін болдырмау үшін жеткілікті ұсақ түйір өлшемін қамтамасыз ету үшін тек механикалық қасиеттерді көрсету жеткіліксіз болуы мүмкін. Дайындама мөлшерінің өзгеруі дәннің диаметрінен 10 есе аз болған кезде, дәндердің жекеленген диаметрінен асатын дәндердің қасиеттері бірдей емес. , бірақ әрбір дәннің нақты өлшемін және бағытын көрсетеді. Мұны тартылған шыныаяқтардың қабырғаларына апельсин қабығының әсерінен көруге болады.
ASTM дәнінің өлшемі 8 болса, дәннің орташа диаметрі 885 мкм құрайды. Бұл 0,00885 дюйм немесе одан аз қалыңдығының кез келген қысқаруына осы микроқалыптау әсері әсер етуі мүмкін дегенді білдіреді.
Дөрекі түйіршіктер терең сызу мәселелерін тудыруы мүмкін болса да, кейде оларды басып шығару үшін ұсынылады. Штамптау - бұл Джордж Вашингтонның бет контурының төрттен бір бөлігі сияқты беттің қалаған топографиясын беру үшін дайындама қысылатын деформация процесі. Сым сызуынан айырмашылығы, штамптау әдетте материалдың көп ағынын қажет етпейді, бірақ бетті деформациялауды қажет етеді.
Осы себепті, дөрекі түйір құрылымын қолдану арқылы беттік ағынның кернеуін азайту қалыпты толтыру үшін қажетті күштерді жеңілдетуге көмектеседі. Бұл, әсіресе, беткі дәндердегі дислокациялар дән шекараларында жиналмай, еркін ағып кететін бос пішінді басып шығару жағдайында дұрыс.
Мұнда талқыланатын тенденциялар нақты бөлімдерге қолданылмауы мүмкін жалпылаулар болып табылады. Дегенмен, олар жалпы қателіктерді болдырмау және қалыптау параметрлерін оңтайландыру үшін жаңа бөлшектерді жобалау кезінде шикізат бөлшектерінің өлшемін өлшеу және стандарттау артықшылықтарын атап өтті.
Дәл металды штамптау машиналарын және олардың бөлшектерін қалыптастыру үшін металды тереңдету операцияларын өндірушілер материалдарды астық деңгейіне дейін оңтайландыруға көмектесетін техникалық білікті дәлдіктегі қайта шығыршықтардағы металлургтермен жақсы жұмыс істейді. Қарым-қатынастың екі жағындағы металлургиялық және инженерлік мамандар бір командаға біріктірілгенде, ол одан да көп оң нәтиже бере алады.
STAMPING Journal – металды штамптау нарығының қажеттіліктеріне қызмет етуге арналған жалғыз салалық журнал. 1989 жылдан бері басылым штамптау мамандарына өз бизнесін тиімдірек жүргізуге көмектесу үшін озық технологияларды, салалық трендтерді, озық тәжірибелер мен жаңалықтарды қамтиды.
Енді FABRICATOR сандық басылымына толық қол жетімділік, құнды салалық ресурстарға оңай қол жеткізу.
The Tube & Pipe Journal сандық басылымы қазір толық қолжетімді, бұл құнды салалық ресурстарға оңай қол жеткізуді қамтамасыз етеді.
Металл штамптау нарығы үшін соңғы технологиялық жетістіктерді, озық тәжірибелерді және салалық жаңалықтарды ұсынатын STAMPING Journal сандық басылымына толық қол жеткізіңіз.
Енді The Fabricator en Español сандық басылымына толық қол жетімділік, бағалы салалық ресурстарға оңай қол жеткізу.