Përfitimet mund të fitohen duke fituar njohuri në një shtresë të strukturës së kokrrizave që kontrollon sjelljen mekanike të çelikut inox. Getty Images
Përzgjedhja e çelikut të pandryshkshëm dhe lidhjeve të aluminit në përgjithësi përqendrohet rreth forcës, duktilitetit, zgjatjes dhe ngurtësisë. Këto veti tregojnë se si blloqet e ndërtimit të metalit reagojnë ndaj ngarkesave të aplikuara. Ato janë një tregues efektiv i menaxhimit të kufizimeve të lëndës së parë;pra sa do të përkulet para se të thyhet.Lënda e parë duhet të jetë në gjendje të përballojë procesin e formimit pa u thyer.
Testimi shkatërrues i tërheqjes dhe fortësisë është një metodë e besueshme dhe me kosto efektive për përcaktimin e vetive mekanike. Megjithatë, këto teste nuk janë gjithmonë aq të besueshme kur trashësia e lëndës së parë fillon të kufizojë madhësinë e kampionit të provës. Testimi në tërheqje i produkteve të metaleve të sheshta është sigurisht ende i dobishëm, por përfitimet mund të fitohen duke parë më thellë sjelljen e saj në kontrollin e strukturës së saj.
Metalet përbëhen nga një seri kristalesh mikroskopike të quajtura kokrriza. Ato shpërndahen rastësisht në të gjithë metalin. Atomet e elementeve aliazhe, si hekuri, kromi, nikeli, mangani, silici, karboni, azoti, fosfori dhe squfuri në austenitic, atomet e ngurta të çeliqeve janë pjesë e një tretësire prej çeliku inox. rrjetë kristalore përmes elektroneve të tyre të përbashkëta.
Përbërja kimike e aliazhit përcakton renditjen e preferuar termodinamikisht të atomeve në kokrriza, e njohur si struktura kristalore. Pjesët homogjene të një metali që përmban një strukturë kristalore të përsëritur formojnë një ose më shumë kokrriza të quajtura faza. Vetitë mekanike të një lidhjeje janë një funksion i strukturës kristalore në aliazh. E njëjta gjë vlen edhe për madhësinë dhe vendosjen e secilës kokrrizë.
Shumica e njerëzve janë të njohur me fazat e ujit. Kur uji i lëngshëm ngrin, ai bëhet akull i ngurtë. Megjithatë, kur bëhet fjalë për metalet, nuk ka vetëm një fazë të ngurtë. Disa familje të aliazheve emërtohen sipas fazave të tyre. Ndër çeliqet inox, lidhjet austenitike të serisë 300 përbëhen kryesisht nga aliazhet austenit, kur përbëhen nga aliazhet 300, të gjitha në seritë 40H. çelik ose martenzit në lidhjet e inoksit 410 dhe 420.
E njëjta gjë vlen edhe për lidhjet e titanit. Emri i çdo grupi të lidhjeve tregon fazën e tyre mbizotëruese në temperaturën e dhomës - alfa, beta ose një përzierje e të dyjave. Ka lidhje alfa, afër alfa, alfa-beta, beta dhe afër beta.
Kur metali i lëngshëm ngurtësohet, grimcat e ngurta të fazës së preferuar termodinamikisht do të precipitojnë aty ku presioni, temperatura dhe përbërja kimike e lejojnë. Kjo zakonisht ndodh në ndërfaqe, si kristalet e akullit në sipërfaqen e një pellgu të ngrohtë në një ditë të ftohtë. Kur kokrrat bëhen bërthamore, struktura kristalore rritet në një drejtim derisa të haset një grimcë tjetër për shkak të mospërputhjes. orientimet e strukturave kristalore.Imagjinoni të vendosni një tufë kubesh të Rubikut të madhësive të ndryshme në një kuti. Çdo kub ka një sistem rrjeti katror, ​​por të gjithë do të vendosen në drejtime të ndryshme të rastësishme. Një pjesë metalike e ngurtësuar plotësisht përbëhet nga një seri kokrrizash në dukje të orientuara rastësisht.
Sa herë që formohet një kokërr, ekziston mundësia e defekteve të linjës. Këto defekte u mungojnë pjesë të strukturës kristalore të quajtura dislokime. Këto dislokime dhe lëvizja e tyre e mëvonshme përgjatë kokrrizave dhe përtej kufijve të kokrrizave janë thelbësore për duktilitetin e metalit.
Një seksion kryq i pjesës së punës është montuar, bluar, lëmuar dhe gdhendur për të parë strukturën e kokrrizave. Kur është e njëtrajtshme dhe ekuiakse, mikrostrukturat e vëzhguara në një mikroskop optik duken paksa si një puzzle.
Kur një strukturë kristalore është e mbushur me të gjithë atomet e saj, nuk ka vend për lëvizje përveç shtrirjes së lidhjeve atomike.
Kur hiqni gjysmën e një rreshti atomesh, ju krijoni një mundësi që një rresht tjetër atomesh të rrëshqasë në atë pozicion, duke lëvizur në mënyrë efektive dislokimin. Kur një forcë zbatohet në pjesën e punës, lëvizja e grumbulluar e dislokimeve në mikrostrukturë e mundëson atë të përkulet, shtrihet ose ngjesh pa thyer ose thyer.
Kur një forcë vepron mbi një aliazh metalik, sistemi rrit energjinë. Nëse shtohet energji e mjaftueshme për të shkaktuar deformim plastik, rrjeta deformohet dhe formohen zhvendosje të reja. Duket logjike që kjo të rrisë duktilitetin, pasi liron më shumë hapësirë ​​dhe kështu krijon potencialin për më shumë lëvizje dislokimi. Megjithatë, kur dislokimet përplasen, ato mund të rregullojnë njëra-tjetrën.
Me rritjen e numrit dhe përqendrimit të dislokimeve, gjithnjë e më shumë dislokime mbërthehen së bashku, duke reduktuar duktilitetin. Përfundimisht shfaqen kaq shumë dislokime, saqë formimi i ftohtë nuk është më i mundur. Meqenëse dislokimet ekzistuese të fiksimit nuk mund të lëvizin më, lidhjet atomike në rrjetë shtrihen derisa të thyhen ose thyhen. Kjo është arsyeja pse lidhjet e metaleve mund të ngurtësohen para se të ngurtësohet një sasi e plastikës.
Kokrra luan gjithashtu një rol të rëndësishëm në pjekjen. Pjekja e një materiali të ngurtësuar në punë në thelb rivendos mikrostrukturën dhe në këtë mënyrë rikthen duktilitetin. Gjatë procesit të pjekjes, kokrrat transformohen në tre hapa:
Imagjinoni një person duke ecur përmes një vagoni treni të mbushur me njerëz. Turmat mund të shtrydhen vetëm duke lënë boshllëqe midis rreshtave, si zhvendosjet në një grilë. Ndërsa përparonin, njerëzit pas tyre plotësuan boshllëkun që lanë, ndërsa krijuan hapësirë ​​të re përpara. Pasi të arrijnë në skajin tjetër të karrocës, rregullimi i pasagjerëve do të përpiqem të kaloj në dhomën e shumë pasagjerëve, duke u përpjekur të bëj lëvizjen e shumë pasagjerëve. njëri-tjetrin dhe godasin muret e vagonave të trenit, duke i fiksuar të gjithë në vend. Sa më shumë zhvendosje që shfaqen, aq më e vështirë është për ta të lëvizin në të njëjtën kohë.
Është e rëndësishme të kuptohet niveli minimal i deformimit që kërkohet për të shkaktuar rikristalizimin. Megjithatë, nëse metali nuk ka energji të mjaftueshme deformimi përpara se të nxehet, rikristalizimi nuk do të ndodhë dhe kokrrat thjesht do të vazhdojnë të rriten përtej madhësisë së tyre origjinale.
Vetitë mekanike mund të rregullohen duke kontrolluar rritjen e kokrrave. Kufiri i kokrrizave është në thelb një mur dislokimi. Ato pengojnë lëvizjen.
Nëse rritja e kokrrave është e kufizuar, do të prodhohet një numër më i madh kokrrash të vogla. Këto kokrra më të vogla konsiderohen më të imta për sa i përket strukturës së kokrrizave. Më shumë kufij të kokrrizave do të thotë më pak lëvizje dislokimi dhe forcë më të lartë.
Nëse rritja e kokrrave nuk kufizohet, struktura e kokrrës bëhet më e trashë, kokrrat janë më të mëdha, kufijtë janë më të pakët dhe forca është më e ulët.
Madhësia e kokrrizave shpesh referohet si një numër pa njësi, diku midis 5 dhe 15. Ky është një raport relativ dhe lidhet me diametrin mesatar të kokrrizave. Sa më i lartë numri, aq më i imët është grimca.
ASTM E112 përshkruan metodat për matjen dhe vlerësimin e madhësisë së kokrrizave. Përfshin numërimin e sasisë së grurit në një zonë të caktuar. Kjo zakonisht bëhet duke prerë një seksion tërthor të lëndës së parë, duke e bluar dhe lustruar atë dhe më pas duke e gravuar me acid për të ekspozuar grimcat. Numërimi kryhet nën një mikroskop duke bërë një kokrrizë në madhësinë e madhe. numrat e madhësisë tregojnë një nivel të arsyeshëm uniformiteti në formën dhe diametrin e kokrrizave. Madje mund të jetë e dobishme të kufizohet ndryshimi në madhësinë e kokrrizave në dy ose tre pika për të siguruar performancë të qëndrueshme në të gjithë pjesën e punës.
Në rastin e forcimit të punës, forca dhe duktiliteti kanë një lidhje të anasjelltë. Marrëdhënia midis madhësisë së kokrrizave ASTM dhe forcës priret të jetë pozitive dhe e fortë, në përgjithësi zgjatimi lidhet në mënyrë të kundërt me madhësinë e kokrrizave ASTM. Megjithatë, rritja e tepërt e kokrrizave mund të shkaktojë që materialet "e buta të vdekura" të mos punojnë më ngurtësohen në mënyrë efektive.
Madhësia e kokrrizave shpesh referohet si një numër pa njësi, diku midis 5 dhe 15. Ky është një raport relativ dhe lidhet me diametrin mesatar të kokrrizave. Sa më e lartë të jetë vlera e madhësisë së kokrrizave ASTM, aq më shumë kokrriza për njësi sipërfaqe.
Madhësia e kokrrizave të materialit të pjekjes ndryshon me kohën, temperaturën dhe shpejtësinë e ftohjes. Pjekja zakonisht kryhet ndërmjet temperaturës së rikristalizimit dhe pikës së shkrirjes së aliazhit. Gama e rekomanduar e temperaturës së pjekjes për aliazh çeliku inoks austenitik 301 është midis 1,900 dhe 2,050 gradë Fahrenheit, në kontrast komercial, do të fillojë 5 heit. Titani i klasës së pastër 1 duhet të pjeket në 1,292 gradë Fahrenheit dhe të shkrihet rreth 3,000 gradë Fahrenheit.
Gjatë pjekjes, proceset e rikuperimit dhe të rikristalizimit konkurrojnë me njëra-tjetrën derisa kokrrat e rikristalizuara konsumojnë të gjitha kokrrat e deformuara. Shkalla e rikristalizimit ndryshon në varësi të temperaturës. Pasi rikristalizimi të përfundojë, rritja e kokrrizave fillon. Një pjesë e punës prej 301 çeliku inoks të pjekur në 1,90°F strukturën e njëjtë të punës për më shumë se 2 orë. 000°F për të njëjtën kohë.
Nëse materiali nuk mbahet në intervalin e duhur të pjekjes për një kohë të mjaftueshme, struktura që rezulton mund të jetë një kombinim i kokrrizave të vjetra dhe të reja. Nëse dëshirohen veti uniforme në të gjithë metalin, procesi i pjekjes duhet të synojë të arrijë një strukturë uniforme të kokrrizave të barabarta. Uniforma do të thotë që të gjitha kokrrat janë përafërsisht të njëjtën madhësi, dhe barazimi do të thotë se ato kanë përafërsisht të njëjtën formë.
Për të përftuar një mikrostrukturë uniforme dhe të barabartë, çdo pjesë e punës duhet t'i ekspozohet të njëjtës sasi nxehtësie për të njëjtën sasi kohe dhe duhet të ftohet me të njëjtin ritëm. Kjo nuk është gjithmonë e lehtë ose e mundur me pjekjen e grupit, kështu që është e rëndësishme të paktën të prisni derisa e gjithë pjesa e punës të jetë e ngopur në temperaturën e duhur përpara se të llogaritet koha e njomjes.
Nëse madhësia dhe forca e kokrrizave janë të lidhura dhe forca dihet, pse të llogariten kokrrat, apo jo? Të gjitha testet shkatërruese kanë ndryshueshmëri. Testimi i tërheqjes, veçanërisht në trashësi më të ulëta, varet kryesisht nga përgatitja e mostrës. Rezultatet e rezistencës në tërheqje që nuk përfaqësojnë vetitë aktuale të materialit mund të pësojnë dështim të parakohshëm.
Nëse vetitë nuk janë të njëtrajtshme në të gjithë pjesën e punës, marrja e një kampioni ose kampioni të provës tërheqëse nga një skaj mund të mos tregojë të gjithë historinë. Përgatitja dhe testimi i kampionit gjithashtu mund të kërkojnë kohë. Sa teste janë të mundshme për një metal të caktuar dhe në sa drejtime është i realizueshëm? Vlerësimi i strukturës së kokrrizave është një siguri shtesë ndaj surprizave.
Anizotropike, izotropike.Anizotropia i referohet drejtimit të vetive mekanike. Përveç forcës, anizotropia mund të kuptohet më mirë duke ekzaminuar strukturën e kokrrizave.
Një strukturë kokrriza uniforme dhe ekuiakse duhet të jetë izotropike, që do të thotë se ka të njëjtat veti në të gjitha drejtimet. Izotropia është veçanërisht e rëndësishme në proceset e vizatimit të thellë ku koncentriciteti është kritik. Kur boshllëku tërhiqet në kallëp, materiali anizotrop nuk do të rrjedhë në mënyrë të njëtrajtshme, gjë që mund të çojë në një defekt të quajtur vathë. struktura e kokrrizave mund të zbulojë vendndodhjen e johomogjeniteteve në pjesën e punës dhe të ndihmojë në diagnostikimin e shkakut rrënjësor.
Pjekja e duhur është kritike për arritjen e izotropisë, por është gjithashtu e rëndësishme të kuptohet shkalla e deformimit përpara pjekjes. Ndërsa materiali deformohet plastikisht, kokrrat fillojnë të deformohen. Në rastin e rrotullimit të ftohtë, duke e shndërruar trashësinë në gjatësi, kokrrat do të zgjaten në drejtimin e rrotullimit. Ndërsa raporti i aspektit ndryshon në mënyrë të konsiderueshme në të gjitha cilësitë e kokrrizës. pjesët e formuara të punës, disa orientime mund të ruhen edhe pas pjekjes. Kjo rezulton në anizotropi. Për materialet me tërheqje të thellë, ndonjëherë është e nevojshme të kufizohet sasia e deformimit përpara pjekjes përfundimtare për të shmangur konsumimin.
Lëkura e portokallit. Ngritja nuk është i vetmi defekt i tërheqjes së thellë që lidhet me masën. Lëvozhga e portokallit ndodh kur tërhiqen lëndë të para me grimca shumë të trasha. Çdo kokërr deformohet në mënyrë të pavarur dhe si funksion i orientimit të saj kristal. Dallimi në deformim midis kokrrave ngjitur rezulton në një pamje me teksturë të ngjashme me strukturën me teksturë në sipërfaqen e murit.
Ashtu si pikselët në një ekran televizori, me një strukturë të imët, ndryshimi midis çdo kokrrizi do të jetë më pak i dukshëm, duke rritur efektivisht rezolucionin. Vetë specifikimi i vetive mekanike mund të mos jetë i mjaftueshëm për të siguruar një madhësi mjaftueshëm të imët të grimcave për të parandaluar efektin e lëvozhgës së portokallit. Kur ndryshimi në madhësinë e pjesës së përpunimit është më pak se 10 herë më i vogël se diametri i kokrrizave, vetitë e kokrrizave të veçanta nuk do të reflektojnë në mënyrë të barabartë mbi kokrrizat specifike. madhësia dhe orientimi i secilës kokërr. Kjo mund të shihet nga efekti i lëvozhgës së portokallit në muret e kupave të vizatuar.
Për një madhësi kokrriza ASTM prej 8, diametri mesatar i kokrrizave është 885 µin. Kjo do të thotë se çdo reduktim i trashësisë prej 0,00885 inç ose më pak mund të ndikohet nga ky efekt mikroformues.
Megjithëse kokrrizat e trashë mund të shkaktojnë probleme me vizatimin e thellë, ato ndonjëherë rekomandohen për shtypje. Stampimi është një proces deformimi në të cilin një boshllëk kompresohet për të dhënë një topografi të dëshiruar sipërfaqësore, si p.sh. një e katërta e kontureve të fytyrës së George Washington. Ndryshe nga vizatimi me tela, stampimi zakonisht nuk përfshin shumë rrjedhje të madhe të materialit, por mund të kërkojë vetëm një deformim të sipërfaqes.
Për këtë arsye, minimizimi i stresit të rrjedhës sipërfaqësore duke përdorur një strukturë kokrrizash më të trashë mund të ndihmojë në zbutjen e forcave të kërkuara për mbushjen e duhur të mykut. Kjo është veçanërisht e vërtetë në rastin e ngulitjes së lirë, ku dislokimet në kokrrat sipërfaqësore mund të rrjedhin lirshëm në vend që të grumbullohen në kufijtë e kokrrizave.
Tendencat e diskutuara këtu janë përgjithësime që mund të mos zbatohen për seksione specifike. Megjithatë, ato theksuan përfitimet e matjes dhe standardizimit të madhësisë së grimcave të lëndës së parë kur projektohen pjesë të reja për të shmangur grackat e zakonshme dhe për të optimizuar parametrat e formimit.
Prodhuesit e makinerive të stampimit të metaleve me precizion dhe operacionet e tërheqjes së thellë në metal për të formuar pjesët e tyre do të punojnë mirë me metalurgët në rirollat ​​e saktësisë të kualifikuar teknikisht, të cilët mund t'i ndihmojnë ata të optimizojnë materialet deri në nivelin e kokrrizave. Kur ekspertët metalurgjikë dhe inxhinierikë në të dyja anët e marrëdhënies integrohen në një ekip, mund të ketë një ndikim më pozitiv dhe të prodhojë më shumë ndikim transformues.
STAMPING Journal është e vetmja revistë e industrisë e dedikuar për t'iu shërbyer nevojave të tregut të stampimit të metaleve. Që nga viti 1989, botimi ka mbuluar teknologjitë e fundit, tendencat e industrisë, praktikat më të mira dhe lajmet për të ndihmuar profesionistët e stampimit të drejtojnë biznesin e tyre në mënyrë më efikase.
Tani me akses të plotë në edicionin dixhital të FABRICATOR, qasje e lehtë në burimet e vlefshme të industrisë.
Edicioni dixhital i The Tube & Pipe Journal është tashmë plotësisht i aksesueshëm, duke siguruar qasje të lehtë në burimet e vlefshme të industrisë.
Shijoni akses të plotë në edicionin dixhital të STAMPING Journal, i cili ofron avancimet më të fundit teknologjike, praktikat më të mira dhe lajmet e industrisë për tregun e stampimit të metaleve.
Tani me akses të plotë në edicionin dixhital të The Fabricator en Español, akses i lehtë në burimet e vlefshme të industrisë.