Įvairūs bandymo protokolai (Brinell, Rockwell, Vickers) turi procedūras, būdingas tiriamam projektui. Rockwell T testas yra tinkamas šviesių sienelių vamzdžių apžiūrai, perpjaunant vamzdį išilgai ir tikrinant sienelę nuo vidinio, o ne išorinio skersmens.
Vamzdžių užsakymas yra panašus į važiavimą į automobilių parduotuvę ir automobilio ar sunkvežimio užsakymą. Šiandien daugelis galimų variantų leidžia pirkėjams pritaikyti transporto priemonę įvairiais būdais – vidaus ir išorės spalvomis, vidaus apdailos paketais, išorės stiliaus pasirinkimais, galios pavaros pasirinkimais ir garso sistema, kuri beveik konkuruoja su namų pramogų sistemomis. Turint visas šias galimybes, jūs negalite būti standartu.
Plieniniai vamzdžiai yra būtent tokie. Jame yra tūkstančiai parinkčių ar specifikacijų. Be matmenų, specifikacijoje išvardytos cheminės ir kelios mechaninės savybės, pvz., minimali takumo riba (MYS), didžiausias tempiamasis stipris (UTS) ir minimalus pailgėjimas prieš gedimą. Tačiau daugelis pramonės atstovų – inžinieriai, pirkimo agentai ir gamintojai – naudoja priimtus pramonės sutrumpėjimus, kuriems reikia tik vieno „vamzdžių kietumo“ charakteristikų.
Pabandykite užsisakyti automobilį pagal vieną charakteristiką („Man reikia automobilio su automatine pavarų dėže“) ir su pardavėju per daug nenueisite. Jis turi užpildyti užsakymo formą su daugybe variantų. Vamzdis yra būtent toks – vamzdžio gamintojui reikia daugiau informacijos nei tik kietumas, kad gautų tinkamą vamzdį.
Kaip kietumas tampa pripažintu kitų mechaninių savybių pakaitalu? Tikriausiai tai prasidėjo nuo vamzdžių gamintojo.Kadangi kietumo tikrinimas yra greitas, lengvas ir reikalauja palyginti nebrangios įrangos, vamzdžių pardavėjai dažnai naudoja kietumo testą, kad palygintų du vamzdelius. Norint atlikti kietumo testą, tereikia lygaus vamzdžio ilgio ir bandymo stendo.
Vamzdžio kietumas gerai koreliuoja su UTS, ir, kaip taisyklė, procentai arba procentų diapazonai yra naudingi įvertinant MYS, todėl nesunku suprasti, kaip kietumo bandymas gali būti tinkamas kitų savybių pakaitalas.
Be to, kiti bandymai yra gana sudėtingi. Nors kietumo bandymas vienoje mašinoje užtrunka maždaug minutę, MYS, UTS ir pailgėjimo bandymams atlikti reikia paruošti mėginį ir daug investuoti į didelę laboratorinę įrangą. Palyginimui, vamzdžių staklės operatoriui atlikti kietumo bandymą prireikia sekundžių, o profesionaliam metalurgijos technikui atlikti tempimo testą – valandų. Kietumo patikrinimas nėra sudėtingas.
Tai nereiškia, kad sukonstruoti vamzdžių gamintojai netaiko kietumo bandymų. Galima sakyti, kad dauguma žmonių tai daro, bet kadangi jie atlieka matavimo pakartojamumo ir atkuriamumo vertinimus visai savo bandymo įrangai, jie puikiai žino bandymo apribojimus. Dauguma naudoja vamzdžių kietumo įvertinimą kaip gamybos proceso dalį, tačiau jie nenaudoja jo, norėdami kiekybiškai įvertinti vamzdžio tinkamumo / bandymo rezultatus.
Kodėl reikia žinoti apie MYS, UTS ir minimalų pailgėjimą?Jie nurodo, kaip vamzdis elgsis montuojant.
MYS yra mažiausia jėga, sukelianti nuolatinę medžiagos deformaciją.Jei bandysite šiek tiek sulenkti tiesią vielą (pvz., paltų kabyklą) ir atleisti slėgį, atsitiks vienas iš dviejų dalykų: jis sugrįš į pradinę būseną (tiesus) arba liks sulenktas.Jei jis vis dar tiesus, nepraėjote MYS. Jei jis vis dar sulenktas, vadinasi, jūs perlenkėte.
Dabar naudokite reples, kad suveržtumėte abu laido galus.Jei galite perplėšti laidą į dvi dalis, jau viršijote jo UTS.Ją labai įtempote ir turite du laidus, kad parodytumėte savo superžmoniškas pastangas.Jei pradinis laido ilgis yra 5 coliai, o du ilgiai po gedimo sudaro 6 colius, viela ištempta 2 colio bandymo ilgio arba 2 colio. gedimo taškas, bet nesvarbu – traukimo vielos koncepcija iliustruoja UTS.
Plieno mikrofotografijos pavyzdžius reikia pjaustyti, poliruoti ir ėsdinti naudojant silpnai rūgštų tirpalą (dažniausiai azoto rūgštį ir alkoholį (nitroetanolį)), kad grūdeliai būtų matomi. Plieno grūdelių apžiūrai ir grūdelių dydžiui nustatyti dažniausiai naudojamas 100 kartų padidinimas.
Kietumas yra bandymas, kaip medžiaga reaguoja į smūgį. Įsivaizduokite, kad trumpą vamzdžio gabalėlį įkišate į spaustuką su dantytomis nasrais ir pasukate spaustuką, kad jis užsidarytų. Be vamzdžio išlyginimo, spaustuko nasrai taip pat palieka įdubimus vamzdžio paviršiuje.
Taip veikia kietumo testas, tačiau jis nėra toks grubus.Šis bandymas turi kontroliuojamą smūgio dydį ir kontroliuojamą slėgį. Šios jėgos deformuoja paviršių, sukurdamos įdubimą arba įdubimą. Įdubos dydis arba gylis lemia metalo kietumą.
Plienui įvertinti naudojami įprasti kietumo bandymai: Brinell, Vickers ir Rockwell. Kiekvienas turi savo skalę, o kai kurie turi kelis bandymo metodus, pvz., Rockwell A, B ir C. Plieniniams vamzdžiams ASTM specifikacija A513 nurodo Rockwell B testą (sutrumpintai kaip HRB arba RB). 100 kgf. Tipiškas standartinio švelnaus plieno rezultatas yra HRB 60.
Medžiagų mokslininkai žino, kad kietumas yra tiesiškai susijęs su UTS.Todėl tam tikras kietumas gali numatyti UTS. Taip pat vamzdžių gamintojai žino, kad MYS ir UTS yra susiję. Suvirintų vamzdžių MYS paprastai sudaro 70–85 % UTS. Tikslus kiekis priklauso nuo vamzdžio gamybos proceso. HRB kietumas yra 60 kvadratinių UTSP ir 60 unundų UTS0. MYS 80 % arba 48 000 PSI.
Labiausiai paplitusi vamzdžių specifikacija bendrojoje gamyboje yra maksimalus kietumas. Be dydžio, inžinierius rūpinosi suvirinto elektrinio pasipriešinimo suvirinto (ERW) vamzdžio nustatymu tinkamoje darbo diapazone, todėl komponento brėžinyje gali būti pasiektas maksimalus HRB 60 kietumas. Vien dėl šio sprendimo atsiranda daugybė galutinių mechaninių savybių, įskaitant patį kietumą.
Pirma, HRB 60 kietumas mums daug nepasako. HRB 60 rodmuo yra bematis skaičius. Medžiaga, įvertinta HRB 59, yra minkštesnė nei medžiaga, išbandyta naudojant HRB 60, o HRB 61 yra kietesnė nei HRB 60, bet kiek?Jo negalima kiekybiškai įvertinti kaip tūrį (matuojamas greičio santykiniu atstumu), iki laiko) arba UTS (matuojama svarais kvadratiniame colyje). HRB 60 skaitymas mums nieko konkretaus nepasako. Tai yra medžiagos, bet ne fizinė savybė. Antra, kietumo bandymas nėra tinkamas pakartojamumui ar atkuriamumui. Dviejų bandinio vietų įvertinimas, net jei bandymo vietos yra arti viena kitos. po to, kai buvo išmatuota padėtis, jos negalima išmatuoti antrą kartą, kad būtų galima patikrinti rezultatus. Bandymo pakartojamumas neįmanomas.
Tai nereiškia, kad kietumo bandymas yra nepatogus. Tiesą sakant, tai yra geras medžiagos UTS vadovas, be to, tai greitas ir lengvas bandymas. Tačiau visi, dalyvaujantys nustatant, perkant ir gaminant vamzdžius, turėtų žinoti jo, kaip bandymo parametro, apribojimus.
Kadangi „įprastas“ vamzdis nėra tiksliai apibrėžtas, kai reikia, vamzdžių gamintojai dažnai jį susiaurina iki dviejų dažniausiai naudojamų plieninių vamzdžių ir vamzdžių tipų, apibrėžtų ASTM A513: 1008 ir 1010. Net ir pašalinus visus kitus vamzdžių tipus, šių dviejų tipų vamzdžių mechaninių savybių galimybės yra plačios. Tiesą sakant, šie vamzdžių tipai turi plačiausią bet kokio tipo mechaninių savybių spektrą.
Pavyzdžiui, vamzdis apibūdinamas kaip minkštas, jei MYS yra mažas, o pailgėjimas yra didelis, o tai reiškia, kad jis geriau tempiamas, deformuojasi ir stingsta nei vamzdis, apibūdinamas kaip kietas, kurio MYS yra santykinai didelis, o pailgėjimas yra santykinai mažas. Tai panašu į skirtumą tarp minkštos ir kietos vielos, pvz., pakabų ir grąžtų.
Pats pailgėjimas yra dar vienas veiksnys, turintis didelę įtaką kritiniams vamzdžių pritaikymams. Didelio pailgėjimo vamzdžiai gali atlaikyti tempimo jėgas;mažo pailgėjimo medžiagos yra trapesnės ir todėl labiau linkusios į katastrofiškus nuovargio tipo gedimus. Tačiau pailgėjimas nėra tiesiogiai susijęs su UTS, kuri yra vienintelė mechaninė savybė, tiesiogiai susijusi su kietumu.
Kodėl vamzdžių mechaninės savybės labai skiriasi?Pirma, skiriasi cheminė sudėtis.Plienas yra kietas geležies, anglies ir kitų svarbių lydinių tirpalas.Paprastumo dėlei čia nagrinėsime tik anglies procentinę dalį.Anglies atomai pakeičia kai kuriuos geležies atomus, sudarydami plieno kristalinę struktūrą.ASTM 1008 yra visa apimantis anglies kiekis nuo 0 iki 0 %.1 %. unikalios savybės, kai anglies kiekis pliene yra itin mažas.ASTM 1010 nurodo anglies kiekį nuo 0,08% iki 0,13%.Šie skirtumai neatrodo didžiuliai, tačiau jie yra pakankamai dideli, kad galėtų turėti didelį skirtumą kitur.
Antra, plieniniai vamzdžiai gali būti pagaminti arba pagaminti ir vėliau apdoroti septyniais skirtingais gamybos procesais. ASTM A513, susijusiame su ERW vamzdžių gamyba, išvardyti septyni tipai:
Jei plieno cheminė sudėtis ir vamzdžių gamybos etapai neturi įtakos plieno kietumui, kas tai yra? Atsakymas į šį klausimą reiškia gilintis į detales. Šis klausimas kelia dar du klausimus: kokios detalės ir kaip arti?
Išsami informacija apie grūdelius, sudarančius plieną, yra pirmasis atsakymas. Kai plienas gaminamas pirminėje plieno gamykloje, jis neatšąla į didžiulį bloką, turintį vieną ypatybę. Plienui vėsstant, plieno molekulės susidėlioja pasikartojančiais raštais (kristalais), panašiai kaip formuojasi snaigės. Susiformavus kristalams, jie sustoja augdami, jie kaupiasi į grupes, vadinamus grūdeliais arba grūdeliais. nes paskutines plieno molekules sugeria grūdeliai.Visa tai vyksta mikroskopiniame lygyje, nes vidutinis plieno grūdelių dydis yra apie 64 µ arba 0,0025 colio pločio. Nors kiekvienas grūdelis yra panašus į kitą, jie nėra vienodi.Jie šiek tiek skiriasi savo dydžiu, orientacija ir anglies kiekiu. Sąsaja tarp grūdelių yra vadinama plieninių skilimų tendencija. nepavyksta išilgai grūdų ribų.
Kaip toli reikia žiūrėti, kad pamatytumėte matomus grūdelius? Pakanka 100 kartų padidinimo arba 100 kartų žmogaus matymo. Tačiau pažvelgus į neapdorotą plieną, kurio galia 100 kartų, daug ko neatskleidžiama. Mėginys paruošiamas poliruojant mėginį ir ėsdinant paviršių rūgštimi (dažniausiai azoto rūgštimi ir alkoholiu), vadinama ethanitro etanoliu.
Būtent grūdeliai ir jų vidinė gardelė lemia smūgio stiprumą, MYS, UTS ir pailgėjimą, kurį plienas gali atlaikyti prieš sugedimą.
Plieno gamybos etapai, tokie kaip karštas ir šaltas juostos valcavimas, įtempia grūdelių struktūrą;jei jie visam laikui pakeičia formą, tai reiškia, kad įtempimas deformuoja grūdus.Kiti apdirbimo etapai, pvz., plieno suvyniojimas į ritinius, išvyniojimas ir plieno grūdelių deformavimas per vamzdžio malūną (kad suformuotų ir išmatuotų vamzdį). Šaltas vamzdžio tempimas ant šerdies taip pat daro spaudimą medžiagai, taip pat gamybos etapai, tokie kaip galų formavimas ir lenkimas. Struktūros išnirimai.
Pirmiau minėti veiksmai mažina plieno lankstumą, o tai yra jo gebėjimas atlaikyti tempimo (atsitraukimo) įtempius. Plienas tampa trapus, o tai reiškia, kad jis labiau linkęs lūžti, jei toliau dirbsite su juo. Pailgėjimas yra viena iš plastiškumo komponentų (kita – gniuždymas). Svarbu suprasti, kad gedimas dažniausiai įvyksta esant santykinai atspariam tempimui, o ne labai stipriam tempimui. tačiau plienas lengvai deformuojasi veikiamas gniuždymo įtempių – jis yra plastiškas – tai privalumas.
Betonas turi didelį atsparumą gniuždymui, bet mažą plastiškumą, palyginti su betonu. Šios savybės yra priešingos plieno savybėms. Štai kodėl keliuose, pastatuose ir šaligatviuose naudojamas betonas dažnai montuojamas su armatūra. Rezultatas yra produktas, kurio stiprumas yra dviejų medžiagų: įtemptas plienas yra tvirtas, o esant slėgiui – betonas.
Šalto apdirbimo metu, mažėjant plieno lankstumui, jo kietumas didėja. Kitaip tariant, jis sukietės. Priklausomai nuo situacijos, tai gali būti naudinga;tačiau tai gali būti trūkumas, nes kietumas prilyginamas trapumui. Tai yra, kai plienas tampa kietesnis, jis tampa mažiau elastingas;todėl didesnė tikimybė žlugti.
Kitaip tariant, kiekvienam proceso etapui sunaudojama dalis vamzdžio lankstumo. Daliai veikiant jis tampa sunkesnis, o jei jis per kietas, tai iš esmės nenaudinga. Kietumas yra trapumas, o trapus vamzdelis gali sugesti, kai naudojamas.
Ar gamintojas turi kokių nors galimybių šiuo atveju? Trumpai tariant, taip. Ši parinktis yra atkaitinimas, ir nors tai nėra visiškai stebuklinga, ji yra kuo artimesnė magijai.
Paprastai tariant, atkaitinimas pašalina visus metalo fizinio įtempimo padarinius.Šis procesas įkaitina metalą iki įtampos mažinimo arba perkristalizavimo temperatūros, taip pašalinant dislokacijas. Atsižvelgiant į konkrečią temperatūrą ir atkaitinimo procese naudojamą laiką, procesas atkuria dalį arba visą jo lankstumą.
Atkaitinimas ir kontroliuojamas aušinimas skatina grūdelių augimą. Tai naudinga, jei siekiama sumažinti medžiagos trapumą, tačiau dėl nekontroliuojamo grūdelių augimo metalas gali per daug suminkštėti, todėl jis tampa netinkamas naudoti pagal paskirtį. Atkaitinimo proceso sustabdymas yra dar vienas beveik stebuklingas dalykas. Tinkamos temperatūros gesinimas su tinkama aušinimo priemone tinkamu laiku padeda greitai atkurti plieno savybes.
Ar turėtume atsisakyti kietumo specifikacijos? Ne. Kietumo charakteristikos pirmiausia vertingos kaip atskaitos taškas, kai nurodomi plieniniai vamzdžiai. Naudinga priemonė, kietumas yra viena iš kelių charakteristikų, kurias reikia nurodyti užsakant vamzdinę medžiagą ir tikrinti ją gavus (ir turi būti užregistruota su kiekviena siunta). Kai tikrinimo standartas yra kietumo patikra, ji turi turėti atitinkamas skalės vertes ir valdymo diapazonus.
Tačiau tai nėra tikras medžiagos kvalifikavimo (priėmimo ar atmetimo) testas. Be kietumo, gamintojai turėtų retkarčiais išbandyti siuntas, kad nustatytų kitas svarbias savybes, pvz., MYS, UTS arba minimalų pailgėjimą, priklausomai nuo vamzdžio panaudojimo.
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.
1990 m. „Tube & Pipe Journal“ tapo pirmuoju žurnalu, skirtu aptarnauti metalinių vamzdžių pramonę. Šiandien jis yra vienintelis leidinys Šiaurės Amerikoje, skirtas šiai pramonei ir tapo patikimiausiu vamzdžių specialistų informacijos šaltiniu.
Dabar su visa prieiga prie skaitmeninio The FABRICATOR leidimo, lengva prieiga prie vertingų pramonės išteklių.
Skaitmeninis „The Tube & Pipe Journal“ leidimas dabar yra visiškai prieinamas ir suteikia lengvą prieigą prie vertingų pramonės išteklių.
Mėgaukitės visapusiška prieiga prie skaitmeninio STAMPING Journal leidimo, kuriame pateikiami naujausi technologiniai pasiekimai, geriausia praktika ir pramonės naujienos metalo štampavimo rinkai.
Mėgaukitės visapusiška prieiga prie skaitmeninio „The Additive Report“ leidimo ir sužinokite, kaip priedų gamyba gali būti naudojama siekiant pagerinti veiklos efektyvumą ir padidinti pelną.
Dabar su visa prieiga prie skaitmeninio „The Fabricator en Español“ leidimo, lengva prieiga prie vertingų pramonės išteklių.