Verschidde Testprotokoller (Brinell, Rockwell, Vickers) hunn Prozeduren, déi spezifesch fir de Projet sinn, deen getest gëtt. Den Rockwell T-Test ass gëeegent fir d'Inspektioun vu liichtwandege Réier, andeems d'Réier an der Längt geschnidden an d'Mauer vum bannenzegen Duerchmiesser amplaz vum baussenzegen Duerchmiesser getest gëtt.
D'Bestellung vun engem Schlauch ass e bëssen ewéi bei en Autohändler ze goen an en Auto oder Camion ze bestellen. Hautdesdaags erlaben déi vill verfügbar Optiounen de Keefer, d'Gefier op verschidde Weeër unzepassen - Faarwen am Interieur an Exterieur, Ausstattungspakete fir den Interieur, Stylingoptiounen fir den Exterieur, Antriebswiel an en Audiosystem, dat bal mat engem Home Entertainment System konkurréiert. Mat all dësen Optiounen kënnt Dir mat engem Standardfahrzeug ouni Schnickschnack zefridden sinn.
Stolréier sinn genau dat. Et huet Dausende vun Optiounen oder Spezifikatiounen. Nieft den Dimensiounen lëscht d'Spezifikatioun chemesch a verschidde mechanesch Eegeschafte wéi minimal Streckgrenz (MYS), maximal Zuggrenz (UTS) a minimal Dehnung virum Versoen. Vill an der Industrie - Ingenieuren, Akaafsagenten a Produzenten - benotzen awer akzeptéiert Industrieofkierzungen, déi d'Benotzung vu "normalen" geschweesste Päifen erfuerderen an nëmmen eng Charakteristik spezifizéieren: Häert.
Probéiert emol en Auto no enger eenzeger Charakteristik ze bestellen ("Ech brauch en Auto mat engem Automatikgetriebe") an Dir wäert mat engem Verkeefer net wäit kommen. Hie muss e Bestellformular mat ville Méiglechkeeten ausfëllen. Päif ass just dat - fir de richtege Päif fir d'Applikatioun ze kréien, brauch de Päifhersteller méi Informatiounen wéi nëmmen d'Häert.
Wéi gëtt d'Häert zu engem unerkannten Ersatz fir aner mechanesch Eegeschaften? Et huet wahrscheinlech mat engem Päifproduzent ugefaangen. Well d'Häerttester séier an einfach sinn a relativ bëlleg Ausrüstung erfuerderen, benotze Réierverkeefer dacks d'Häerttester fir zwee Réier ze vergläichen. Fir en Härttester duerchzeféieren, brauche se just e glatt Stéck Päif an e Teststand.
D'Röhrenhärte korreléiert gutt mat UTS, an als Faustregel si Prozentsätz oder Prozentsazberäicher hëllefräich fir d'MYS ze schätzen, sou datt et einfach ass ze gesinn, wéi d'Härtetester e passenden Indikator fir aner Eegeschafte kënne sinn.
Ausserdeem si aner Tester relativ komplex. Wärend Härtestester nëmmen eng Minutt oder esou op enger eenzeger Maschinn dauere kënnen, erfuerderen MYS-, UTS- an Dehnungstester d'Virbereedung vu Proben a bedeitend Investitiounen a grouss Laborausrüstung. Zum Verglach dauert et Sekonnen fir e Betreiber vun enger Réiermill fir en Härtestest duerchzeféieren a Stonnen fir e professionelle Metallurgietechniker fir en Zuchtest duerchzeféieren. Et ass net schwéier eng Härtekontroll duerchzeféieren.
Dat heescht net, datt Hiersteller vu speziell konstruéierte Päifen keng Härtetestung benotzen. Et ass sécher ze soen, datt déi meescht Leit dat maachen, awer well se d'Widderhuelbarkeet an d'Reproduzéierbarkeetsbewäertunge vun de Moossinstrumenter op all hiren Testausrüstung maachen, si se sech iwwer d'Limitatioune vum Test bewosst. Déi meescht benotzen d'Bewäertung vun der Réierhärte als Deel vum Produktiounsprozess, awer si benotzen se net fir d'Eegeschafte vun de Réier ze quantifizéieren. Dëst ass just en Erfolleg/Versoen-Test.
Firwat musst Dir iwwer MYS, UTS a minimal Dehnung wëssen? Si weisen drop hin, wéi sech d'Röhre beim Montage verhält.
MYS ass déi minimal Kraaft, déi eng permanent Deformatioun vum Material verursaacht. Wann Dir probéiert en riichte Drot (wéi e Kleederbügel) liicht ze béien an den Drock ze loossen, geschéien zwou Saachen: en fällt zréck an säin ursprénglechen Zoustand (riicht) oder en bleift gebéit. Wann en nach ëmmer riicht ass, sidd Dir nach net iwwer MYS erauskomm. Wann en nach ëmmer gebéit ass, sidd Dir iwwerfuerdert.
Benotzt elo eng Zang fir béid Enden vum Drot festzeklemmen. Wann Dir den Drot an zwee Stécker opräisse kënnt, sidd Dir iwwer sengem UTS eraus. Dir setzt vill Spannung drop an Dir hutt zwee Drot fir Är iwwermënschlech Leeschtung ze weisen. Wann déi ursprénglech Längt vum Drot 5 Zoll ass, an déi zwou Längt nom Broch sech op 6 Zoll summéieren, ass den Drot ëm 1 Zoll oder 20% gedehnt. Den tatsächlechen Dehnungstest gëtt bannent 2 Zoll vum Brochpunkt gemooss, awer egal - de Konzept vum Zuchdrot illustréiert den UTS.
Stol-Fotomikrographie-Prouwen musse geschnidden, poléiert an mat enger liicht sauer Léisung (normalerweis Salpetersäure an Alkohol (Nitroethanol)) geätzt ginn, fir d'Käre sichtbar ze maachen. Eng 100-fach Vergréisserung gëtt dacks benotzt fir Stolkäre z'inspektéieren an d'Käregréisst ze bestëmmen.
D'Häert ass en Test dofir, wéi e Material op Impakt reagéiert. Stellt Iech vir, Dir setzt e kuerzt Stéck Rouer an e Schraufstock mat gezackte Backen a dréit de Schraufstock fir en zou ze maachen. Nieft dem Ofplattung vum Rouer hannerloossen d'Backen vum Schraufstock och Verdéiwungen op der Uewerfläch vum Rouer.
Sou funktionéiert den Härtheetstest, awer en ass net sou rauh. Dësen Test huet eng kontrolléiert Schlaggréisst a kontrolléierten Drock. Dës Kräfte deforméieren d'Uewerfläch a kreéieren eng Verdéiwung oder Indentatioun. D'Gréisst oder d'Déift vun der Indentatioun bestëmmt d'Häert vum Metall.
Fir d'Evaluatioun vu Stol sinn déi üblech Härtheetester Brinell, Vickers a Rockwell. Jidderee vun hinnen huet seng eege Skala, an e puer hunn verschidde Testmethoden, wéi Rockwell A, B an C. Fir Stolrohre bezitt sech d'ASTM Spezifikatioun A513 op de Rockwell B Test (ofgekierzt als HRB oder RB). De Rockwell B Test moosst den Ënnerscheed an der Penetratioun vu Stol duerch eng Stolkugel mat engem Duerchmiesser vun 1⁄16 Zoll tëscht enger klenger Virbelaaschtung an enger Primärbelaaschtung vun 100 kgf. En typescht Resultat fir Standard mëllen Stol ass HRB 60.
Materialwëssenschaftler wëssen, datt d'Häert linear mat der UTS zesummenhänkt. Dofir kann eng bestëmmten Häert d'UTS viraussoen. Och d'Rohrhersteller wëssen, datt MYS an UTS zesummenhänken. Fir geschweesste Päifen ass MYS typescherweis 70% bis 85% vun der UTS. Déi genee Quantitéit hänkt vum Prozess vun der Röhre hier. D'Häert vun HRB 60 korreléiert mat enger UTS vun 60.000 Pond pro Quadratzoll (PSI) an engem MYS vun 80% oder 48.000 PSI.
Déi heefegst Spezifikatioun fir Päifen an der allgemenger Fabrikatioun ass déi maximal Häert. Nieft der Gréisst war den Ingenieur och drop aus, e geschweesste elektresch-resistiv-geschweesste Päif (ERW) an engem gudden Aarbechtsberäich ze spezifizéieren, wat zu enger maximaler Häert vu méiglecherweis HRB 60 féiere kéint, déi op der Komponentenzeechnung virkënnt. Dës Entscheedung eleng féiert zu enger Rei vu mechaneschen Eegeschafte fir d'Enn vun de Päifen, dorënner och d'Häert selwer.
Éischtens, d'Häert vum HRB 60 seet eis net vill aus. D'Häertmessung HRB 60 ass eng dimensiounslos Zuel. D'Material, dat mat HRB 59 evaluéiert gouf, ass méi mëll wéi d'Material, dat mat HRB 60 getest gouf, an HRB 61 ass méi haart wéi HRB 60, awer ëm wéi vill? Et kann net quantifizéiert ginn wéi Volumen (gemooss an Dezibel), Dréimoment (gemooss a Pound-Fouss), Geschwindegkeet (gemooss an Distanz relativ zur Zäit) oder UTS (gemooss a Pounds pro Quadrat Zoll). D'Häertmessung HRB 60 seet eis näischt Spezifesches. Dëst ass eng Eegeschaft vum Material, awer keng physikalesch Eegeschaft. Zweetens, Härtheetester sinn net gëeegent fir Widderhuelbarkeet oder Reproduzéierbarkeet. D'Evaluatioun vun zwou Plazen op engem Testprobe, och wann d'Testplazen no beienee sinn, féiert dacks zu enger grousser Variatioun vun den Härtheetmessungen. Dëst Thema ze verschäerfen ass d'Natur vum Test. Nodeems eng Positioun gemooss gouf, kann se net en zweete Kéier gemooss ginn fir d'Resultater ze verifizéieren. D'Widderhuelbarkeet vum Test ass net méiglech.
Dëst bedeit net, datt Härtetestung onpraktesch ass. Tatsächlech bitt et e gudde Guide fir d'UTS vun engem Material, an et ass en schnelle an einfache Test duerchzeféieren. Wéi och ëmmer, jiddereen, deen un der Spezifikatioun, dem Kaf an der Produktioun vu Réier bedeelegt ass, sollt sech iwwer seng Grenzen als Testparameter bewosst sinn.
Well "normal" Päifen net gutt definéiert sinn, beschränken d'Päifhersteller sech, wann néideg, dacks op déi zwee am meeschte benotzt Stolpäifen an Päiftypen, déi an ASTM A513: 1008 an 1010 definéiert sinn. Och nodeems all aner Päiftypen ausgeschloss goufen, sinn d'Méiglechkeeten a punkto mechanesch Eegeschafte vun dësen zwou Päiftypen wäit oppen. Tatsächlech hunn dës Päiftypen déi breetst Palette vu mechaneschen Eegeschafte vun all Typ.
Zum Beispill gëtt e Rouer als mëll beschriwwen, wann d'MYS niddreg an d'Dehnung héich ass, dat heescht, datt et besser a punkto Zugkraaft, Duerchbiegung a Festigung leeschtet wéi e Rouer, deen als haart beschriwwe gëtt, deen e relativ héije MYS an eng relativ niddreg Dehnung huet. Dëst ass ähnlech wéi den Ënnerscheed tëscht mëllen an haarden Drot, wéi zum Beispill Kleederbügel a Buerer.
D'Dehnung selwer ass en anere Faktor, deen e wesentlechen Impakt op kritesch Päifapplikatiounen huet. Réier mat héijer Dehnung kënnen Zuchkräfte standhalen; Materialien mat gerénger Dehnung si méi brécheg an dofir méi ufälleg fir katastrophal Middegkeetsfehler. D'Dehnung ass awer net direkt mat der UTS verbonnen, déi déi eenzeg mechanesch Eegeschaft ass, déi direkt mat der Häert zesummenhänkt.
Firwat variéieren déi mechanesch Eegeschafte vun de Réier sou vill? Éischtens ass déi chemesch Zesummesetzung ënnerschiddlech. Stol ass eng fest Léisung aus Eisen a Kuelestoff an aner wichtege Legierungen. Fir d'Einfachheet wäerte mir eis hei nëmme mat de Kuelestoffprozentsätz beschäftegen. Kuelestoffatome ersetzen e puer vun den Eisenatome a bilden d'Kristallstruktur vum Stol. ASTM 1008 ass eng ëmfaassend Primärqualitéit mat engem Kuelestoffgehalt vun 0% bis 0,10%. Null ass eng ganz speziell Zuel, déi eenzegaarteg Eegeschafte produzéiert, wann de Kuelestoffgehalt am Stol extrem niddreg ass. ASTM 1010 spezifizéiert e Kuelestoffgehalt tëscht 0,08% an 0,13%. Dës Ënnerscheeder schéngen net enorm, awer si si grouss genuch fir soss anzwousch en groussen Ënnerscheed ze maachen.
Zweetens, kann d'Stolrohr a siwe verschiddene Fabrikatiounsprozesser hiergestallt oder hiergestallt a spéider veraarbecht ginn. ASTM A513 am Zesummenhang mat der ERW-Rohrproduktioun lëscht siwe Typen op:
Wann déi chemesch Zesummesetzung vum Stol an d'Schrëtt vun der Réierherstellung keen Afloss op d'Häert vum Stol hunn, wat ass dann? Dës Fro ze beäntwerten heescht, sech mat den Detailer ze beschäftegen. Dës Fro werft zwou weider Froen op: Wéi eng Detailer, a wéi no?
Detailer iwwer d'Kären, aus deenen de Stol besteet, sinn déi éischt Äntwert. Wann Stol an enger primärer Stolwierk hiergestallt gëtt, killt en net zu engem risege Block mat enger eenzeger Charakteristik of. Wann de Stol ofkillt, organiséieren sech d'Moleküle vum Stol a widderhuelende Musteren (Kristaller), ähnlech wéi Schnéiflacken sech bilden. Nodeems d'Kristaller geformt sinn, aggregéiere se sech a Gruppen, déi Kären genannt ginn. Wann d'Ofkillung virugeet, wuessen d'Kären a bilden sech am ganze Blech oder der Plack. D'Kären héieren op ze wuessen, well déi lescht Stolmoleküle vun de Kären absorbéiert ginn. All dëst geschitt op mikroskopeschem Niveau, well déi duerchschnëttlech Gréisst vum Stolkär ongeféier 64 µ oder 0,0025 Zoll breet ass. Wärend all Kär dem nächste ähnlech ass, sinn se net déiselwecht. Si variéiere liicht a Gréisst, Orientéierung a Kuelestoffgehalt. D'Grenzfläche tëscht de Kären gëtt Kärengrenz genannt. Wann Stol futti geet, zum Beispill wéinst Middegkeetsrëss, tendéiert en laanscht d'Kärengrenzen ze futti goen.
Wéi wäit muss een nokucken, fir erkennbar Kären ze gesinn? Eng 100-fache Vergréisserung oder eng 100-fache mënschlech Siicht ass genuch. Allerdéngs verréit een net vill, wann een onbehandelte Stol nëmmen mat der 100-facher Stäerkt ukuckt. D'Prouf gëtt virbereet, andeems d'Prouf poléiert an d'Uewerfläch mat enger Säure (normalerweis Salpetersäure an Alkohol), déi Nitroethanol-Ätmëttel genannt gëtt, geätzt gëtt.
Et sinn d'Kären an hiert internt Gitter, déi d'Schlagfestigkeit, MYS, UTS an Dehnung bestëmmen, déi e Stol virum Broch standhale kann.
Schritte vun der Stahlproduktioun, wéi waarm- a kalwalzen vu Band, üben Spannungen an d'Kärstruktur; wa se permanent d'Form änneren, bedeit dat, datt d'Spannung d'Kär deforméiert. Aner Veraarbechtungsschritte, wéi d'Wéckelen vum Stahl a Rollen, d'Afwikkelen an d'Deformatioun vun de Stahlkären duerch eng Réiermill (fir d'Röhre ze formen an ze dimensionéieren). D'Kaltzéien vum Röhre um Dorn übt och Drock op d'Material, sou wéi och d'Produktiounsschritte wéi d'Ennformung an d'Biege. Ännerungen an der Kärstruktur ginn Dislokatiounen genannt.
Déi uewe genannten Schrëtt reduzéieren d'Duktilitéit vum Stol, dat heescht seng Fäegkeet, Zuchspannung (Opzuchsspannung) standzehalen. Stol gëtt brécheg, dat heescht, datt e méi wahrscheinlech brécht, wann Dir weider drun schafft. Dehnung ass eng Komponent vun der Dehnbarkeet (Kompressibilitéit ass eng aner). Et ass wichteg ze verstoen, datt e Versoen am heefegsten bei Zuchspannung geschitt, net bei Kompressioun. Stol ass ganz resistent géint Zuchspannung wéinst senger relativ héijer Dehnungskapazitéit. Stol deforméiert sech awer liicht ënner Kompressiounsspannung - en ass duktil - wat e Virdeel ass.
Beton huet eng héich Drockfestigkeit, awer eng niddreg Dehnbarkeet am Verglach mat Beton. Dës Eegeschafte sinn am Géigesaz zu deene vu Stol. Dofir gëtt Beton, deen fir Stroossen, Gebaier a Trottoiren benotzt gëtt, dacks mat Arméierungsstaang ausgestatt. D'Resultat ass e Produkt mat de Stäerkten vun zwéi Materialien: ënner Spannung ass Stol staark, a ënner Drock Beton.
Wärend der Kaltveraarbechtung, wann d'Duktilitéit vum Stol ofhëlt, klëmmt seng Häert. An anere Wierder, en häert sech. Ofhängeg vun der Situatioun kann dat e Virdeel sinn; et kann awer en Nodeel sinn, well d'Häert mat der Bréchegkeet gläichgesat gëtt. Dat heescht, wann de Stol méi haart gëtt, gëtt en manner elastesch; dofir ass et méi wahrscheinlech, datt en ausfällt.
An anere Wierder, all Prozessschrëtt verbraucht en Deel vun der Dektilitéit vum Rouer. Et gëtt méi haart wann den Deel schafft, a wann et ze haart ass, ass et quasi nëtzlos. Häert ass Bréchegkeet, an e bréchegt Rouer wäert wahrscheinlech futti goen wann et benotzt gëtt.
Huet den Hiersteller an dësem Fall Optiounen? Kuerz gesot, jo. Déi Optioun ass Glühen, an och wann et net ganz magesch ass, ass et sou no wéi et un Magie kënnt.
Einfach ausgedréckt, eliminéiert d'Glühung all Auswierkunge vu kierperlecher Belaaschtung um Metall. Dëse Prozess erhëtzt de Metall op eng Spannungsentlastungs- oder Rekristallisatiounstemperatur, wouduerch Verrécklungen eliminéiert ginn. Ofhängeg vun der spezifescher Temperatur an der Zäit, déi beim Glühprozess benotzt gëtt, stellt de Prozess domat seng Duktilitéit oder seng ganz Ersatzstécker erëm hier.
Glühen a kontrolléiert Ofkillung förderen de Kärenwuesstum. Dëst ass virdeelhaft, wann d'Zil ass, d'Brëchkeet vum Material ze reduzéieren, awer en onkontrolléierte Kärenwuesstum kann de Metall ze vill mëll maachen, soudatt en fir säin virgesinnten Zweck onbrauchbar gëtt. Den Glühprozess ze stoppen ass eng aner bal magesch Saach. D'Ofschalten bei der richteger Temperatur mam richtege Läschmëttel zum richtegen Zäitpunkt bréngt de Prozess séier zum Stillstand, fir d'Erhuelungseigenschaften vum Stol ze kréien.
Sollen mir d'Häertspezifikatioun falen loossen? Nee. Häertcharakteristike si wäertvoll haaptsächlech als Referenzpunkt wann et ëm Stolrohren geet. Als nëtzlech Moossnam ass d'Häert eng vun de verschiddene Charakteristiken, déi bei der Bestellung vu Réiermaterial spezifizéiert a beim Empfang iwwerpréift solle ginn (a bei all Liwwerung opgeholl solle ginn). Wann d'Häertinspektioun den Inspektiounsstandard ass, soll se entspriechend Skalawäerter a Kontrollberäicher hunn.
Et ass awer keen richtegen Test fir d'Qualifikatioun (Akzeptanz oder Ofleenung) vu Material. Nieft der Häert sollten d'Produzenten heiansdo Liwwerunge testen, fir aner relevant Eegeschafte wéi MYS, UTS oder minimal Dehnung ze bestëmmen, ofhängeg vun der Uwendung vum Rouer.
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.
Den Tube & Pipe Journal gouf 1990 déi éischt Zäitschrëft, déi sech der Metallrohrindustrie widmet. Haut ass et déi eenzeg Publikatioun an Nordamerika, déi sech der Industrie widmet, an ass déi vertrauenswierdegst Informatiounsquell fir Rohrprofien ginn.
Elo mat vollem Zougang zu der digitaler Editioun vum The FABRICATOR, einfachem Zougang zu wäertvollen Industrieressourcen.
Déi digital Editioun vum The Tube & Pipe Journal ass elo voll zougänglech a bitt einfachen Zougang zu wäertvolle Ressourcen aus der Industrie.
Genéisst vollen Zougang zu der digitaler Editioun vum STAMPING Journal, déi déi lescht technologesch Fortschrëtter, Best Practices an Industrienews fir de Metallprägsmaart ubitt.
Genéisst vollen Zougang zu der digitaler Editioun vum The Additive Report fir ze léieren, wéi additiv Fabrikatioun ka benotzt ginn, fir d'operativ Effizienz ze verbesseren an d'Gewënn ze erhéijen.
Elo mat vollem Zougang zu der digitaler Editioun vum The Fabricator op Spuenesch, einfachem Zougang zu wäertvollen Industrieressourcen.