Jistgħu jinkisbu benefiċċji billi tinkiseb għarfien dwar saff wieħed tal-istruttura tal-qamħ li jikkontrolla l-imġiba mekkanika tal-istainless steel. Getty Images
L-għażla tal-azzar inossidabbli u l-ligi tal-aluminju ġeneralment tiffoka fuq is-saħħa, id-duttilità, it-titwil, u l-ebusija. Dawn il-proprjetajiet jindikaw kif il-blokki tal-bini tal-metall jirrispondu għat-tagħbijiet applikati. Huma indikatur effettiv tal-immaniġġjar tar-restrizzjonijiet tal-materja prima; jiġifieri, kemm se titgħawweġ qabel ma tinkiser. Il-materja prima trid tkun kapaċi tiflaħ il-proċess tal-iffurmar mingħajr ma tinkiser.
L-ittestjar distruttiv tat-tensjoni u l-ebusija huwa metodu affidabbli u kosteffettiv biex jiġu ddeterminati l-proprjetajiet mekkaniċi. Madankollu, dawn it-testijiet mhux dejjem ikunu daqshekk affidabbli ladarba l-ħxuna tal-materja prima tibda tillimita d-daqs tal-kampjun tat-test. L-ittestjar tat-tensjoni ta' prodotti ċatti tal-metall naturalment għadu utli, iżda jistgħu jinkisbu benefiċċji billi wieħed iħares aktar fil-fond lejn saff wieħed tal-istruttura tal-qamħ li jikkontrolla l-imġiba mekkanika tiegħu.
Il-metalli huma magħmula minn serje ta’ kristalli mikroskopiċi msejħa qmuħ. Dawn huma mqassma b’mod każwali mal-metall kollu. L-atomi ta’ elementi ta’ liga, bħal ħadid, kromju, nikil, manganiż, silikon, karbonju, nitroġenu, fosfru u kubrit fl-azzar inossidabbli awstenitiku, huma parti minn qamħ wieħed. Dawn l-atomi jiffurmaw soluzzjoni solida ta’ joni tal-metall, li huma magħqudin mal-kannizzata tal-kristall permezz tal-elettroni kondiviżi tagħhom.
Il-kompożizzjoni kimika tal-liga tiddetermina l-arranġament termodinamikament preferut tal-atomi fil-qmuħ, magħruf bħala l-istruttura tal-kristall. Porzjonijiet omoġenji ta' metall li fihom struttura tal-kristall ripetuta jiffurmaw qmuħ wieħed jew aktar imsejħa fażijiet. Il-proprjetajiet mekkaniċi ta' liga huma funzjoni tal-istruttura tal-kristall fil-liga. L-istess jgħodd għad-daqs u l-arranġament tal-qmuħ ta' kull fażi.
Ħafna nies huma familjari mal-istadji tal-ilma. Meta l-ilma likwidu jiffriża, isir silġ solidu. Madankollu, fir-rigward tal-metalli, m'hemmx fażi solida waħda biss. Ċerti familji ta' ligi huma msemmija skont il-fażijiet tagħhom. Fost l-azzar inossidabbli, il-ligi awstenitiċi tas-serje 300 jikkonsistu primarjament minn awstenita meta jiġu ttemprati. Madankollu, il-ligi tas-serje 400 jikkonsistu minn ferrite fl-azzar inossidabbli 430 jew martensite fil-ligi tal-azzar inossidabbli 410 u 420.
L-istess jgħodd għal-ligi tat-titanju. L-isem ta’ kull grupp ta’ liga jindika l-fażi predominanti tagħhom f’temperatura tal-kamra – alfa, beta jew taħlita tat-tnejn. Hemm ligi alfa, kważi alfa, alfa-beta, beta u kważi beta.
Meta l-metall likwidu jissolidifika, il-partiċelli solidi tal-fażi preferuta termodinamikament jippreċipitaw fejn jippermettu l-pressjoni, it-temperatura u l-kompożizzjoni kimika. Dan ġeneralment jiġri fl-interfaċċji, bħal kristalli tas-silġ fuq il-wiċċ ta' għadira sħuna f'ġurnata kiesħa. Meta l-qmuħ jinnukleaw, l-istruttura tal-kristall tikber f'direzzjoni waħda sakemm tiltaqa' ma' qamħa oħra. Il-konfini tal-qamħ jiffurmaw fl-intersezzjonijiet ta' kannizzati li ma jaqblux minħabba l-orjentazzjonijiet differenti tal-istrutturi tal-kristall. Immaġina li tpoġġi mazz ta' kubi ta' Rubik ta' daqsijiet differenti f'kaxxa. Kull kubu għandu arranġament ta' grilja kwadra, iżda kollha se jkunu rranġati f'direzzjonijiet każwali differenti. Biċċa tax-xogħol tal-metall kompletament solidifikata tikkonsisti f'serje ta' qmuħ li jidhru orjentati b'mod każwali.
Kull meta tiġi ffurmata qamħa, ikun hemm il-possibbiltà ta' difetti fil-linja. Dawn id-difetti huma partijiet neqsin mill-istruttura tal-kristall imsejħa dislokazzjonijiet. Dawn id-dislokazzjonijiet u l-moviment sussegwenti tagħhom fil-qamħa kollha u tul il-konfini tal-qamħa huma fundamentali għad-duttilità tal-metall.
Sezzjoni trasversali tal-biċċa tax-xogħol hija mmuntata, mitħuna, illustrata u mnaqqxa biex tara l-istruttura tal-qamħ. Meta uniformi u ekwiassiali, il-mikrostrutturi osservati fuq mikroskopju ottiku jidhru xi ftit bħal puzzle. Fir-realtà, il-qamħ huma tridimensjonali, u s-sezzjoni trasversali ta' kull qamħ tvarja skont l-orjentazzjoni tas-sezzjoni trasversali tal-biċċa tax-xogħol.
Meta struttura kristallina tkun mimlija bl-atomi kollha tagħha, ma jkun hemm l-ebda lok għal moviment għajr it-tiġbid tal-bonds atomiċi.
Meta tneħħi nofs ringiela ta' atomi, toħloq opportunità għal ringiela oħra ta' atomi biex tiżżerżaq f'dik il-pożizzjoni, u b'hekk iċċaqlaq id-dislokazzjoni b'mod effettiv. Meta tiġi applikata forza fuq il-biċċa tax-xogħol, il-moviment aggregat tad-dislokazzjonijiet fil-mikrostruttura jippermettilha titgħawweġ, tiġġebbed jew tikkompressa mingħajr ma tinkiser jew tinkiser.
Meta forza taġixxi fuq liga tal-metall, is-sistema żżid l-enerġija. Jekk tiżdied biżżejjed enerġija biex tikkawża deformazzjoni tal-plastik, il-kannizzata tiddeforma u jiffurmaw dislokazzjonijiet ġodda. Jidher loġiku li dan għandu jżid id-duttilità, peress li jillibera aktar spazju u b'hekk joħloq il-potenzjal għal aktar moviment ta' dislokazzjoni. Madankollu, meta d-dislokazzjonijiet jaħbtu ma' xulxin, jistgħu jirranġaw lil xulxin.
Hekk kif jiżdiedu n-numru u l-konċentrazzjoni tad-dislokazzjonijiet, aktar u aktar dislokazzjonijiet jiġu mwaħħlin flimkien, u b'hekk titnaqqas id-duttilità. Eventwalment jidhru tant dislokazzjonijiet li l-iffurmar fil-kesħa ma jibqax possibbli. Peress li d-dislokazzjonijiet eżistenti tal-ippanċjar ma jistgħux jiċċaqalqu aktar, ir-rabtiet atomiċi fil-kannizzata jiġġebdu sakemm jinkisru jew jinkisru. Huwa għalhekk li l-ligi tal-metall jibbiesu għax-xogħol, u għaliex hemm limitu għall-ammont ta' deformazzjoni tal-plastik li metall jista' jiflaħ qabel ma jinkiser.
Il-qamħ għandu wkoll rwol importanti fl-ittemprar. L-ittemprar ta' materjal imwebbes bix-xogħol essenzjalment jirrisettja l-mikrostruttura u b'hekk jirrestawra d-duttilità. Matul il-proċess tal-ittemprar, il-qamħ jiġi trasformat fi tliet passi:
Immaġina persuna timxi minn ġo vagun tal-ferrovija iffullat. Il-folol jistgħu jiġu mgħaffġin biss billi jitħallew lakuni bejn ir-ringieli, bħal dislokazzjonijiet f'kannizzata. Hekk kif mexjin 'il quddiem, in-nies warajhom imlew il-vojt li ħallew, filwaqt li ħolqu spazju ġdid quddiemhom. Ladarba jaslu fit-tarf l-ieħor tal-vagun, l-arranġament tal-passiġġieri jinbidel. Jekk wisq nies jippruvaw jgħaddu f'daqqa, il-passiġġieri li jippruvaw jagħmlu spazju għall-moviment tagħhom jaħbtu ma' xulxin u jolqtu l-ħitan tal-vaguni tal-ferrovija, u jżommu lil kulħadd f'postu. Iktar ma jidhru dislokazzjonijiet, iktar ikun diffiċli għalihom li jiċċaqalqu fl-istess ħin.
Huwa importanti li wieħed jifhem il-livell minimu ta' deformazzjoni meħtieġ biex tiġi attivata r-rikristallizzazzjoni. Madankollu, jekk il-metall ma jkollux biżżejjed enerġija ta' deformazzjoni qabel ma jissaħħan, ir-rikristallizzazzjoni ma sseħħx u l-qmuħ sempliċement ikomplu jikbru lil hinn mid-daqs oriġinali tagħhom.
Il-proprjetajiet mekkaniċi jistgħu jiġu aġġustati billi jiġi kkontrollat ​​it-tkabbir tal-qamħ. Il-konfini tal-qamħ huwa essenzjalment ħajt ta' dislokazzjonijiet. Dawn ifixklu l-moviment.
Jekk it-tkabbir tal-qamħ ikun ristrett, jiġi prodott numru ogħla ta' qmuħ żgħar. Dawn il-qmuħ iżgħar huma kkunsidrati aktar fini f'termini ta' struttura tal-qamħ. Aktar konfini tal-qamħ ifissru inqas moviment ta' dislokazzjoni u saħħa ogħla.
Jekk it-tkabbir tal-qamħ ma jkunx ristrett, l-istruttura tal-qamħ issir aktar oħxon, il-qamħ ikun akbar, il-konfini jkunu inqas, u s-saħħa tkun aktar baxxa.
Id-daqs tal-qamħ spiss jissejjaħ numru mingħajr unitajiet, x'imkien bejn 5 u 15. Dan huwa proporzjon relattiv u huwa relatat mad-dijametru medju tal-qamħ. Iktar ma jkun għoli n-numru, iktar tkun fina l-granularità.
L-ASTM E112 jiddeskrivi metodi għall-kejl u l-evalwazzjoni tad-daqs tal-qamħ. Jinvolvi l-għadd tal-ammont ta' qamħ f'żona partikolari. Dan ġeneralment isir billi tinqata' sezzjoni trasversali tal-materja prima, titħan u tiġi llustrata, u mbagħad tiġi inċiża bl-aċidu biex jiġu esposti l-partiċelli. L-għadd isir taħt mikroskopju, u l-ingrandiment jippermetti teħid ta' kampjuni adegwati tal-qamħ. L-assenjazzjoni ta' numri tad-daqs tal-qamħ ASTM tindika livell raġonevoli ta' uniformità fil-forma u d-dijametru tal-qamħ. Jista' jkun saħansitra vantaġġuż li l-varjazzjoni fid-daqs tal-qamħ tiġi limitata għal żewġ jew tliet punti biex tiġi żgurata prestazzjoni konsistenti mal-biċċa tax-xogħol kollha.
Fil-każ ta' twebbis għax-xogħol, is-saħħa u d-duttilità għandhom relazzjoni inversa. Ir-relazzjoni bejn id-daqs tal-qamħ ASTM u s-saħħa għandha t-tendenza li tkun pożittiva u qawwija, ġeneralment it-titwil huwa relatat b'mod invers mad-daqs tal-qamħ ASTM. Madankollu, it-tkabbir eċċessiv tal-qamħ jista' jikkawża li materjali "mejjet rotob" ma jibqgħux jibbiesu b'mod effettiv għax-xogħol.
Id-daqs tal-qamħ spiss jissejjaħ numru mingħajr unitajiet, x'imkien bejn 5 u 15. Dan huwa proporzjon relattiv u huwa relatat mad-dijametru medju tal-qamħ. Iktar ma jkun għoli l-valur tad-daqs tal-qamħ ASTM, iktar ikun hemm qamħ għal kull unità ta' erja.
Id-daqs tal-qamħa tal-materjal ittemprat ivarja maż-żmien, it-temperatura u r-rata tat-tkessiħ. L-ittemprar ġeneralment isir bejn it-temperatura tar-rikristallizzazzjoni u l-punt tat-tidwib tal-liga. Il-medda tat-temperatura rakkomandata tal-ittemprar għal-liga tal-istainless steel awstenitika 301 hija bejn 1,900 u 2,050 grad Fahrenheit. Tibda ddub madwar 2,550 grad Fahrenheit. B'kuntrast, it-titanju kummerċjalment pur tal-grad 1 għandu jiġi ittemprat f'1,292 grad Fahrenheit u jdub madwar 3,000 grad Fahrenheit.
Matul l-ittemprar, il-proċessi ta' rkupru u rikristallizzazzjoni jikkompetu ma' xulxin sakemm il-qmuħ rikristallizzati jikkunsmaw il-qmuħ deformati kollha. Ir-rata ta' rikristallizzazzjoni tvarja bit-temperatura. Ladarba r-rikristallizzazzjoni tkun kompluta, it-tkabbir tal-qamħ jieħu f'idejh. Biċċa tax-xogħol tal-istainless steel 301 ittemprata f'1,900°F għal siegħa se jkollha struttura tal-qamħ ifjen mill-istess biċċa tax-xogħol ittemprata f'2,000°F għall-istess ħin.
Jekk il-materjal ma jinżammx fil-medda xierqa ta' ttemprar għal żmien twil biżżejjed, l-istruttura li tirriżulta tista' tkun taħlita ta' qmuħ qodma u ġodda. Jekk huma mixtieqa proprjetajiet uniformi fil-metall kollu, il-proċess ta' ttemprar għandu jimmira li jikseb struttura uniformi ta' qmuħ ekwiassiali. Uniformi tfisser li l-qmuħ kollha huma bejn wieħed u ieħor l-istess daqs, u ekwiassiali tfisser li huma bejn wieħed u ieħor l-istess forma.
Biex tinkiseb mikrostruttura uniformi u ekwiassiali, kull biċċa tax-xogħol għandha tkun esposta għall-istess ammont ta' sħana għall-istess ammont ta' ħin u għandha tibred bl-istess rata. Dan mhux dejjem faċli jew possibbli bl-ittemprar bil-lott, għalhekk huwa importanti li għall-inqas tistenna sakemm il-biċċa tax-xogħol kollha tkun saturata fit-temperatura xierqa qabel ma tikkalkula l-ħin tat-tixrib. Ħinijiet itwal ta' tixrib u temperaturi ogħla jirriżultaw fi struttura ta' qamħ aktar oħxon/materjal aktar artab u viċi versa.
Jekk id-daqs u s-saħħa tal-qamħ huma relatati, u s-saħħa hija magħrufa, għaliex tikkalkula l-qamħ, hux hekk? It-testijiet distruttivi kollha għandhom varjabbiltà. L-ittestjar tat-tensjoni, speċjalment fi ħxuna aktar baxxa, jiddependi ħafna fuq il-preparazzjoni tal-kampjun. Ir-riżultati tas-saħħa tat-tensjoni li ma jirrappreżentawx il-proprjetajiet attwali tal-materjal jistgħu jesperjenzaw ħsara prematura.
Jekk il-proprjetajiet mhumiex uniformi fil-biċċa tax-xogħol kollha, it-teħid ta' kampjun jew kampjun tat-test tat-tensjoni minn tarf wieħed jista' ma jurix l-istorja kollha. It-tħejjija u l-ittestjar tal-kampjun jistgħu wkoll jieħdu ħafna ħin. Kemm hemm testijiet possibbli għal metall partikolari, u f'kemm direzzjonijiet huwa fattibbli? L-evalwazzjoni tal-istruttura tal-qamħ hija assigurazzjoni żejda kontra s-sorpriżi.
Anisotropiku, iżotropiku. L-anisotropija tirreferi għad-direzzjonalità tal-proprjetajiet mekkaniċi. Minbarra s-saħħa, l-anisotropija tista' tinftiehem aħjar billi tiġi eżaminata l-istruttura tal-qamħ.
Struttura uniformi u ekwiassiali tal-qamħ għandha tkun iżotropika, li jfisser li għandha l-istess proprjetajiet fid-direzzjonijiet kollha. L-iżotropija hija speċjalment importanti fi proċessi ta' tpinġija fil-fond fejn il-konċentriċità hija kritika. Meta l-vojt jinġibed fil-moffa, il-materjal anisotropiku mhux se jiċċirkola b'mod uniformi, li jista' jwassal għal difett imsejjaħ earing. L-earing iseħħ fejn il-parti ta' fuq tat-tazza tifforma siluwett immewġin. L-eżami tal-istruttura tal-qamħ jista' jiżvela l-post tal-inomoġenjitajiet fil-biċċa tax-xogħol u jgħin biex tiġi djanjostikata l-kawża ewlenija.
It-temprar xieraq huwa kritiku biex tinkiseb l-isotropija, iżda huwa importanti wkoll li wieħed jifhem il-firxa tad-deformazzjoni qabel it-temprar. Hekk kif il-materjal jiddeforma plastikament, il-qmuħ jibdew jiddeformaw. Fil-każ ta' rrumblar kiesaħ, il-ħxuna tiġi konvertita f'tul, il-qmuħ jittawlu fid-direzzjoni tat-tidwir. Hekk kif il-proporzjon tal-aspett tal-qmuħ jinbidel, jinbidlu wkoll l-isotropija u l-proprjetajiet mekkaniċi ġenerali. Fil-każ ta' biċċiet tax-xogħol deformati ħafna, xi orjentazzjoni tista' tinżamm anke wara t-temprar. Dan jirriżulta f'anisotropija. Għal materjali miġbuda fil-fond, xi kultant ikun meħtieġ li jiġi limitat l-ammont ta' deformazzjoni qabel it-temprar finali biex jiġi evitat l-użu.
Qoxra tal-larinġ. It-tqattigħ mhuwiex l-uniku difett ta' tpinġija fil-fond assoċjat mad-die. Il-qoxra tal-larinġ isseħħ meta jinġibdu materja prima b'partiċelli oħxon wisq. Kull qamħa tiddeforma b'mod indipendenti u bħala funzjoni tal-orjentazzjoni tal-kristall tagħha. Id-differenza fid-deformazzjoni bejn il-qmuħ biswit tirriżulta f'dehra minsuġa simili għall-qoxra tal-larinġ. In-nisġa hija l-istruttura granulari żvelata fuq il-wiċċ tal-ħajt tat-tazza.
Bħall-pixels fuq skrin tat-TV, bi struttura fina, id-differenza bejn kull qamħa tkun inqas notevoli, u b'hekk iżżid ir-riżoluzzjoni b'mod effettiv. L-ispeċifikazzjoni tal-proprjetajiet mekkaniċi waħedha tista' ma tkunx biżżejjed biex tiżgura daqs ta' qamħa fina biżżejjed biex tipprevjeni l-effett tal-qoxra tal-larinġ. Meta l-bidla fid-daqs tal-biċċa tax-xogħol tkun inqas minn 10 darbiet id-dijametru tal-qamħa, il-proprjetajiet tal-qamħa individwali jmexxu l-imġiba tal-iffurmar. Ma tiddeformax bl-istess mod fuq ħafna qamħa, iżda tirrifletti d-daqs u l-orjentazzjoni speċifiċi ta' kull qamħa. Dan jista' jidher mill-effett tal-qoxra tal-larinġ fuq il-ħitan tat-tazzi miġbuda.
Għal daqs ta' qamħ ASTM ta' 8, id-dijametru medju tal-qamħ huwa 885 µin. Dan ifisser li kwalunkwe tnaqqis fil-ħxuna ta' 0.00885 pulzieri jew inqas jista' jiġi affettwat minn dan l-effett ta' mikroformazzjoni.
Għalkemm il-ħbub oħxon jistgħu jikkawżaw problemi ta' tpinġija fil-fond, xi kultant huma rakkomandati għall-istampar. L-ittimbrar huwa proċess ta' deformazzjoni fejn biċċa vojta tiġi kkompressata biex tagħti topografija tal-wiċċ mixtieqa, bħal kwart tal-kontorni tal-wiċċ ta' George Washington. B'differenza mit-tpinġija tal-wajer, l-ittimbrar ġeneralment ma jinvolvix ħafna fluss ta' materjal bl-ingrossa, iżda jeħtieġ ħafna forza, li tista' sempliċement tiddeforma l-wiċċ tal-biċċa vojta.
Għal din ir-raġuni, il-minimizzazzjoni tal-istress tal-fluss tal-wiċċ bl-użu ta' struttura tal-qamħ aktar oħxon tista' tgħin biex ittaffi l-forzi meħtieġa għall-mili xieraq tal-moffa. Dan huwa speċjalment minnu fil-każ ta' stampar free-die, fejn id-dislokazzjonijiet fuq il-qmuħ tal-wiċċ jistgħu jiċċirkolaw liberament minflok ma jakkumulaw fil-konfini tal-qmuħ.
Ix-xejriet diskussi hawnhekk huma ġeneralizzazzjonijiet li jistgħu ma japplikawx għal sezzjonijiet speċifiċi. Madankollu, huma enfasizzaw il-benefiċċji tal-kejl u l-istandardizzazzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-materja prima meta jiġu ddisinjati partijiet ġodda biex jiġu evitati nases komuni u jiġu ottimizzati l-parametri tal-iffurmar.
Il-manifatturi ta' magni tal-ittimbrar tal-metall ta' preċiżjoni u operazzjonijiet ta' tpinġija fil-fond fuq il-metall biex jiffurmaw il-partijiet tagħhom se jaħdmu tajjeb mal-metallurġisti fuq re-rollers ta' preċiżjoni kwalifikati teknikament li jistgħu jgħinuhom jottimizzaw il-materjali sal-livell tal-qamħ. Meta esperti metallurġiċi u tal-inġinerija fuq iż-żewġ naħat tar-relazzjoni jiġu integrati f'tim wieħed, dan jista' jkollu impatt trasformattiv u jipproduċi riżultati aktar pożittivi.
STAMPING Journal huwa l-uniku ġurnal tal-industrija ddedikat biex jaqdi l-bżonnijiet tas-suq tal-ittimbrar tal-metall. Mill-1989, il-pubblikazzjoni ilha tkopri teknoloġiji avvanzati, xejriet tal-industrija, l-aħjar prattiki u aħbarijiet biex tgħin lill-professjonisti tal-ittimbrar imexxu n-negozju tagħhom b'mod aktar effiċjenti.
Issa b'aċċess sħiħ għall-edizzjoni diġitali ta' The FABRICATOR, aċċess faċli għal riżorsi siewja tal-industrija.
L-edizzjoni diġitali ta’ The Tube & Pipe Journal issa hija kompletament aċċessibbli, u tipprovdi aċċess faċli għal riżorsi siewja tal-industrija.
Gawdi aċċess sħiħ għall-edizzjoni diġitali ta' STAMPING Journal, li tipprovdi l-aħħar avvanzi teknoloġiċi, l-aħjar prattiki u aħbarijiet tal-industrija għas-suq tal-ittimbrar tal-metall.
Issa b'aċċess sħiħ għall-edizzjoni diġitali ta' The Fabricator en Español, aċċess faċli għal riżorsi siewja tal-industrija.