Varia protocolla probationum (Brinell, Rockwell, Vickers) rationes habent proprias propositi examinandi. Probatio Rockwell T apta est ad inspicienda tubula parietem levem, tubum secundum longitudinem secando et parietem ex diametro interno potius quam diametro externo examinando.
Tubing ordinare paulo simile est ad venditorem autocinetorum ire et autocinetum vel camionem ordinare. Hodie, multae optiones praesto emptoribus permittunt vehiculum variis modis personalizare — colores interiores et exteriores, fasciculos ornamentorum interiorum, optiones ornatus exterioris, electiones transmissionis, et systema audio quod systema oblectationis domesticae fere aemulatur. Datis omnibus his optionibus, fortasse non contentus eris vehiculo communi et sine ornamentis.
Tubi ferrei id ipsum sunt. Milia optionum vel specificationum habent. Praeter dimensiones, specificatio proprietates chemicas et plures mechanicas, ut minimum firmitatis cessionis (MYS), ultimum firmitatis tensile (UTS), et minimae elongationis ante defectum, enumerat. Attamen multi in industria — ingeniarii, agentes emptionum, et fabri — abbreviationes industriae acceptas utuntur quae usum tuborum "normalium" conglutinatorum requirunt et unam tantum proprietatem specificant: duritiem.
Conare autocinetum secundum unam proprietatem ordinare ("Autocinetum cum transmissione automatica mihi opus est") et non longe cum venditore proficies. Is schedam ordinationis cum multis optionibus complere debet. Tubus est id ipsum - ut tubum rectum pro applicatione obtineat, fabricator tuborum plus informationis quam sola duritia requirit.
Quomodo durities fit substitutio agnita pro aliis proprietatibus mechanicis? Probabiliter coepit cum fabricatore tuborum. Quia probatio duritiae est celeris, facilis, et apparatum relative vilem requirit, venditores tuborum saepe probationem duritiae utuntur ad duos tubos comparandos. Ad probationem duritiae perficiendam, nihil opus est nisi longitudine tubi levi et basi probationis.
Durities tuborum bene congruit cum UTS, et regula generalis, percentationes vel intervalla percentualia utiles sunt ad aestimandum MYS, ita facile est videre quomodo probatio duritiae idoneus proximator pro aliis proprietatibus esse possit.
Praeterea, aliae probationes relative complexae sunt. Dum probatio duritiae tantum minutum vel circiter in una machina requirit, MYS, UTS et probationes elongationis praeparationem speciminis et magnum investmentum in magnis apparatibus laboratorium requirunt. Comparando, operatori molendini tubularis secundis opus est ad probationem duritiae perficiendam et horis technico metallurgico professionali ad probationem tensilem perficiendam. Non difficile est probationem duritiae perficere.
Hoc non est dicere fabricatores tuborum artificiosorum probationes duritiae non adhibere. Tuto dici potest plerosque homines uti, sed quia aestimationes repetibilitatis et reproducibilitatis mensurarum in omnibus instrumentis probationum faciunt, limitationes probationis bene conscii sunt. Plerique aestimationem duritiae tuborum ut partem processus productionis utuntur, sed non ad quantificandas proprietates tuborum adhibent. Haec tantum probatio est quae "passeat" vel "non passet".
Cur de MYS, UTS et elongatione minima scire debes? Indicant quomodo tubus in compositione se gerat.
Vis minima maxima (MYS) est quae deformationem permanentem materiae efficit. Si filum rectum (velut perticam vestiariam) leviter flectere et pressionem remittere conaris, unum ex duobus fiet: aut ad statum pristinum (rectum) redibit, aut curvatum manebit. Si adhuc rectum est, MYS non superasti. Si adhuc curvatum est, ultra id transiisti.
Nunc, forcipe utere ad utrumque finem fili metallici prehendendum. Si filum in duas partes scindere potes, UTS superasti. Multam tensionem in eo imposuisti et duo fila habes ad conatum tuum superhumanum demonstrandum. Si longitudo originalis fili metallici quinque unciae est, et duae longitudines post rupturam sex uncias ad summam perveniunt, filum uno uncia, sive 20%. Examen elongationis actuale intra duas uncias a puncto rupturae metitur, sed quidquid sit – notio fili trahendi UTS illustrat.
Exempla photomicrographica chalybis secanda, polienda, et corrodenda sunt solutione leniter acida (plerumque acido nitrico et alcohole (nitroethanolo)) ut grana visibilia fiant. Augmentatio 100x vulgo adhibetur ad grana chalybis inspicienda et magnitudinem granorum determinandam.
Duritia est experimentum quomodo materia impactui respondet. Finge te brevem tubi frustum in morsam cum maxillis serratis immittere et morsam vertere ad claudendum. Praeterquam quod tubum applanant, maxillae morsae etiam indentationes in superficie tubi relinquunt.
Ita experimentum duritiae operatur, sed non tam asperum est. Hoc experimentum magnitudinem impactus et pressionem moderatam habet. Hae vires superficiem deformant, indentationem vel foveam creantes. Magnitudo vel profunditas indentationis duritiem metalli determinat.
Ad chalybem aestimandum, probationes duritiae communes sunt Brinell, Vickers, et Rockwell. Unaquaeque scalam suam habet, et quaedam plures methodos probationum habent, ut Rockwell A, B, et C. Pro tubis chalybeis, Specificatio ASTM A513 probationem Rockwell B (abbreviatam ut HRB vel RB) refert. Probatio Rockwell B differentiam in penetratione chalybis a globo chalybeo 1⁄16 pollicis diametro inter onus parvum prae-onus et onus primarium 100 kgf metitur. Resultatum typicum pro chalybe molli communi est HRB 60.
Periti rerum materialium sciunt duritiem lineariter coniunctam esse cum UTS. Ergo, data duritia UTS praedicere potest. Similiter, fabri tuborum sciunt MYS et UTS coniunctas esse. Pro tubis conglutinatis, MYS typice est 70% ad 85% UTS. Quantitas exacta a processu fabricationis tubi pendet. Duritia HRB 60 correlata est cum UTS 60,000 librarum per unciam quadratam (PSI) et MYS 80%, sive 48,000 PSI.
Frequentissima specificatio tuborum in fabricatione generali est duritia maxima. Praeter magnitudinem, ingeniarius sollicitus erat de specificando tubo ferrato resistentia electrica ferrato (ERW) intra bonum ambitum operationis, quod ad duritiam maximam fortasse HRB 60 in delineatione componentium inveniendam ducere posset. Haec sola decisio ad seriem proprietatum mechanicarum finalium ducit, inter quas ipsa duritia.
Primo, duritia HRB 60 nobis non multa indicat. Lectio HRB 60 numerus sine dimensione est. Materia cum HRB 59 aestimata mollior est quam materia cum HRB 60 probata, et HRB 61 durior est quam HRB 60, sed quanto? Non potest quantificari sicut volumen (mensuratum in decibelibus), momentum torquens (mensuratum in libbre-pedibus), velocitas (mensurata in distantia relativa ad tempus), vel UTS (mensuratum in libris per pollicem quadratum). Lectio HRB 60 nihil specificum nobis indicat. Haec est proprietas materiae, sed non proprietas physica. Secundo, probatio duritiae non apta est ad repetibilitatem vel reproducibilitatem. Aestimatio duorum locorum in specimine probationis, etiam si loca probationis prope se invicem sunt, saepe magnam variationem in lectionibus duritiae efficit. Hoc problema aggravat natura probationis. Postquam positio mensurata est, non potest secundo mensurari ad eventus verificandos. Repetibilitas probationis non est possibilis.
Hoc non significat probationem duritiae incommodam esse. Immo, bonam ducem praebet pro UTS materiae, et probatio est celeris et facilis ad perficiendum. Attamen, omnes qui in specificando, emendo et fabricando tubos versantur, eius limitationes tamquam parametri probationis cognoscere debent.
Quia tubi "normales" non bene definiuntur, cum opus est, fabri tuborum saepe eos ad duos tubos ferreos vulgatissimos et genera tuborum in ASTM A513: 1008 et 1010 definita restringunt. Etiam post eliminationem omnium aliorum generum tuborum, possibilitates quoad proprietates mechanicas horum duorum generum tuborum late patent. Re vera, hi generis tuborum latissimam varietatem proprietatum mechanicarum omnium generum habent.
Exempli gratia, tubus mollis dicitur si MYS humilis est et elongatio alta, quod significat eum melius in tractione, deflexione et fixatione agere quam tubus durus descriptus, qui MYS relative altum et elongationem relative humilem habet. Hoc simile est differentiae inter filum molle et durum, ut perticae vestiariae et terebrae.
Ipsa elongatio est alius factor qui magnum momentum habet in applicationibus tuborum criticis. Tubi cum elongatione magna vires tensiles sustinere possunt; materiae cum elongatione humili fragiliores sunt et ideo magis obnoxiae ruinis calamitosis generis lassitudinis. Attamen elongatio non directe ad UTS pertinet, quae sola proprietas mechanica directe ad duritiam pertinens est.
Cur proprietates mechanicae tuborum tam valde variantur? Primo, compositio chemica differt. Chalybs est solutio solida ferri et carbonii aliarumque mixturarum metallicarum magni momenti. Simplicitatis causa, hic solum de percentationibus carbonii tractabimus. Atomi carbonii aliquos atomos ferri substituunt, structuram crystallinam chalybis formantes. ASTM 1008 est gradus primarius omnia comprehendens cum contento carbonii 0% ad 0.10%. Zero est numerus perquam specialis qui proprietates singulares producit cum contentum carbonii in chalybe est infimum. ASTM 1010 contentum carbonii inter 0.08% et 0.13% specificat. Hae differentiae non videntur ingentes, sed satis magnae sunt ut magnam differentiam alibi faciant.
Secundo, tubus ferreus fabricari potest vel fabricari et deinde tractari septem diversis processibus fabricationis. Norma ASTM A513 ad productionem tuborum ERW pertinentis septem genera enumerat:
Si compositio chemica ferri et gradus fabricationis tuborum nullum effectum in duritiem ferri habent, quid effectum habet? Huic quaestioni respondere significat singula perpendere. Haec quaestio duas alias quaestiones suscitat: Quae singula, et quam prope?
Prima responsio est singula de granis quae chalybem constituunt. Cum chalybs in officina primaria chalybis fabricatur, non in magnum frustum cum una proprietate refrigeratur. Dum chalybs refrigeratur, moleculae chalybis in formas repetitas (crystallos) ordinantur, simile modo quo floculae nivales formantur. Postquam crystalli formantur, in greges, grana appellata, aggregantur. Dum refrigeratio progreditur, grana crescunt et per laminam vel laminam formantur. Grana crescere desinunt dum ultimae moleculae chalybis a granis absorbentur. Haec omnia in gradu microscopico fiunt, quia magnitudo media grani chalybis est circiter 64 µ vel 0.0025 uncias lata. Dum unumquodque granum simile est alteri, non est idem. Paululum variant magnitudine, orientatione et contento carbonis. Interfacies inter grana limes granorum appellatur. Cum chalybs deficit, exempli gratia propter fissuras lassitudinis, solet deficere secundum limites granorum.
Quam longe spectare debes ut grana discernibilia videas? Centies magnificatio, sive centum vicibus visus humanus, sufficit. Tamen, si chalybem non tractatum centum vicibus augeas, parum revelatur. Exemplum paratur poliendo exemplar et superficiem corrosa acido (plerumque acido nitrico et alcohole), quod nitroethanol appellatur, corrosum.
Grana et eorum reticulum internum sunt quae vim impacti, MYS, UTS et elongationem quam chalybs ante rupturam sustinere potest determinant.
Gradus chalybis faciendi, ut laminatio calida et frigida laminis, tensionem in structuram granorum applicant; si formam perpetuo mutant, hoc significat tensionem grana deformare. Alia gradus processus, ut chalybem in spiras convolvere, explicare, et grana chalybea per molam tubularem deformare (ad tubum formandum et dimensionandum). Tractio frigida tubi in mandrelo etiam pressionem in materiam imponit, sicut gradus fabricationis ut formatio extremitatis et flexio. Mutationes in structura granorum dislocationes appellantur.
Gradus supradicti ductilitatem ferri, quae est facultas eius ad vim tensilem (aperturam) tolerandam, extenuant. Ferrum fragile fit, quod significat verisimilius esse ut frangatur si in eo laborare pergas. Elongatio una pars ductilitatis est (compressibilitas alia). Interest intellegere rupturam saepissime sub vi tensile, non compressione, occurrere. Ferrum vi tensile valde resistit propter capacitatem elongationis relative magnam. Attamen, ferrum facile sub vi compressiva deformatur – ductile est – quod commodum est.
Concretum magnam vim compressionis habet, sed ductilitatem humilem, comparatum cum concreto. Hae proprietates contrariae sunt proprietatibus ferri. Quam ob rem concretum, quod ad vias, aedificia et semitas adhibetur, saepe ferris armatis instruitur. Resultatum est productum cum viribus duarum materiarum: sub tensione, ferrum est firmum, et sub pressione, concretum.
In frigida operatione, cum ductilitas ferri decrescit, duritia eius augetur. Aliis verbis, durescet. Pro situ, hoc commodum esse potest; tamen incommodum esse potest, cum duritia fragilitati aequet. Hoc est, cum ferrum durius fit, minus elasticum fit; ergo, verisimilius est eum deficere.
Aliis verbis, quisque gradus processus partem ductilitatis tubi consumit. Durior fit dum pars laborat, et si nimis dura est, fere inutilis est. Durities est fragilitas, et tubus fragilis verisimiliter deficiet cum adhibetur.
Num optiones fabricatori in hoc casu sunt? Breviter, ita. Illa optio est recoctio, et quamvis non prorsus magica sit, quam proxime magiae est quantum fieri potest.
Simpliciter dictum, recoctio omnes effectus tensionis physicae in metallo tollit. Hoc processu metallum ad temperaturam relevationis tensionis vel recrystallizationis calefacit, ita dislocationes eliminans. Pro temperatura specifica et tempore in recoctione adhibito, processus igitur partem vel totam ductilitatem eius restituit.
Recoctio et refrigeratio moderata incrementum granorum promovent. Hoc utile est si finis est fragilitatem materiae reducere, sed incrementum granorum immoderatum metallum nimis mollire potest, ita ut ad usum destinatum inutile sit. Processum recoctionis sistere alia res prope magica est. Refrigeratio ad temperaturam rectam cum agente refrigerante recto tempore recto processum celeriter sistit ut proprietates recuperationis chalybis obtineantur.
Num specificationem duritiae omittere debemus? Minime. Duritiae proprietates praecipue utiles sunt ut punctum referentiae cum tubi ferrei specificantur. Mensura utilis, duritia est una ex pluribus proprietatibus quae specificandae sunt cum materia tubularis ordinatur et inspiciendae post receptionem (et cum unaquaque missione notandae). Cum inspectio duritiae norma inspectionis est, valores scalae et limites moderationis idoneos habere debet.
Attamen, non est vera probatio ad materiam qualificandam (acceptandam vel reiiciendam). Praeter duritiem, fabri interdum vecturas probare debent ad alias proprietates pertinentes, ut MYS, UTS, vel minimam elongationem, determinandas, secundum applicationem tubi.
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* prima periodica industriae tuborum metallicorum serviendo dedicata anno 1990 facta est. Hodie, sola periodica in America Septentrionali huic industriae dedicata manet et fons informationis fidelissimus professionalibus tuborum facta est.
Nunc cum pleno accessu ad editionem digitalem FABRICATORIS, facilis aditus ad pretiosas opes industriae.
Editio digitalis periodici "The Tube & Pipe Journal" nunc plene accessibilis est, facilem aditum ad pretiosas opes industriae praebens.
Fruere pleno aditu ad editionem digitalem periodici STAMPING Journal, quae recentissima incrementa technologica, optimas rationes et nuntios industriales pro foro impressionis metallorum praebet.
Fruere pleno aditu ad editionem digitalem Relationis Additivae ut discas quomodo fabricatio additiva adhiberi possit ad efficientiam operationalem emendandam et lucra augenda.
Nunc cum pleno aditu ad editionem digitalem "The Fabricator en Español" (Fabricatoris Hispanice), facilis aditus ad pretiosas opes industriales.