Различити протоколи испитивања (Бринелл, Роцквелл, Вицкерс) имају процедуре специфичне за пројекат који се тестира. Роцквелл Т тест је погодан за инспекцију лаких зидних цеви тако што се цев сече по дужини и тестира зид од унутрашњег пречника, а не од спољашњег пречника.
Наручивање цеви је помало као одлазак у продавницу аутомобила и наручивање аутомобила или камиона. Данас, многе доступне опције омогућавају купцима да прилагоде возило на различите начине — боје унутрашњости и екстеријера, пакети унутрашње опреме, опције спољашњег стила, избор погонских агрегата и аудио систем који је скоро ривал систему за кућну забаву. С обзиром на све ове опције, можда нећете бити задовољни.
Челичне цеви су управо то. Има хиљаде опција или спецификација. Поред димензија, спецификација наводи хемијска и неколико механичких својстава као што су минимална чврстоћа течења (МИС), крајња затезна чврстоћа (УТС) и минимално издужење пре квара. Међутим, многи у индустрији—инжењери, агенти за куповину и произвођачи—за које се захтева да се уобичајена индустријска тврда користи само један карактер, а ми захтевамо само једну тврду цев.
Покушајте да наручите аутомобил по једној карактеристици („Треба ми ауто са аутоматским мењачем“) и нећете претерати са продавцем. Он мора да попуни формулар за поруџбину са много опција. Цев је управо то – да би добио праву цев за примену, произвођачу цеви је потребно више информација од само тврдоће.
Како тврдоћа постаје призната замена за друга механичка својства? Вероватно је почело од произвођача цеви. Пошто је испитивање тврдоће брзо, једноставно и захтева релативно јефтину опрему, продавци цеви често користе испитивање тврдоће да упореде две цеви. Да би извршили тест тврдоће, све што им је потребно је глатка дужина цеви и сталак за испитивање.
Тврдоћа цеви добро корелира са УТС-ом, и као правило, проценти или процентуални распони су од помоћи у процени МИС-а, тако да је лако видети како испитивање тврдоће може бити погодан заменик за друга својства.
Такође, други тестови су релативно сложени. Док испитивање тврдоће траје само минут или нешто више на једној машини, МИС, УТС и испитивање издужења захтева припрему узорка и значајно улагање у велику лабораторијску опрему. Поређења ради, потребно је неколико секунди да оператер млинова цеви изврши тест тврдоће и сати професионалном металуршком техничару да изврши проверу чврстоће није тешко.
Ово не значи да произвођачи пројектованих цеви не користе испитивање тврдоће. Може се рећи да већина људи то ради, али пошто они врше процене поновљивости и репродуктивности на свој опреми за тестирање, добро су свесни ограничења теста. Већина користи процену тврдоће цеви као део производног процеса, али је не користе за квантификацију/пролажење својстава цеви.
Зашто морате да знате о МИС, УТС и минималном издужењу? Они указују на то како ће се цев понашати у монтажи.
МИС је минимална сила која узрокује трајну деформацију материјала. Ако покушате мало да савијете равну жицу (попут вешалице) и ослободите притисак, десиће се једна од две ствари: вратиће се у првобитно стање (равно) или ће остати савијена. Ако је и даље равна, нисте прешли МИС. Ако је и даље савијена, ви сте је савијени.
Сада користите клешта да причврстите оба краја жице. Ако можете да поцепате жицу на два дела, прекорачили сте њен УТС. Стављате доста напетости на њу и имате две жице да покажете свој надљудски напор. Ако је оригинална дужина жице 5 инча, а две дужине након квара збир износи 6 инча, жица је растегнута у дужини од 2 %. тачка неуспеха, али како год – концепт вучне жице илуструје УТС.
Челичне фотомикрографске узорке треба да се исеку, полирају и нагризу коришћењем благо киселог раствора (обично азотне киселине и алкохола (нитроетанол)) да би зрна била видљива. Увећање од 100к се обично користи за преглед челичних зрнаца и одређивање величине зрна.
Тврдоћа је тест како материјал реагује на удар. Замислите да ставите кратак комад цеви у стеге са назубљеним чељустима и окренете стеге да бисте се затворили. Осим што изравнавају цев, чељусти стеге такође остављају удубљења на површини цеви.
Тако функционише тест тврдоће, али није тако груб. Овај тест има контролисану величину ударца и контролисан притисак. Ове силе деформишу површину, стварајући удубљење или удубљење. Величина или дубина удубљења одређују тврдоћу метала.
За процену челика, уобичајени тестови тврдоће су Бринелл, Вицкерс и Роцквелл. Сваки има своју скалу, а неки имају више метода испитивања, као што су Роцквелл А, Б и Ц. За челичне цеви, АСТМ спецификација А513 упућује на Роцквелл Б тест (скраћено као ХРБ или РБ). Роцквелл Б тест мери разлику између пречника примарног оптерећења челичне куглице и пречника примарног оптерећења 1⁄1. 100 кгф. Типичан резултат за стандардни меки челик је ХРБ 60.
Научници за материјале знају да је тврдоћа линеарно повезана са УТС. Према томе, дата тврдоћа може предвидети УТС. Исто тако, произвођачи цеви знају да су МИС и УТС повезани. За заварене цеви, МИС је обично 70% до 85% УТС. Тачан износ зависи од процеса прављења цеви. И) и МИС од 80%, или 48.000 ПСИ.
Најчешћа спецификација цеви у општој производњи је максимална тврдоћа. Поред величине, инжењер се бавио спецификацијом заварене цеви заварене електричним отпором (ЕРВ) у добром радном опсегу, што би могло резултирати максималном тврдоћом од могуће ХРБ 60 који се налази на цртежу компоненте. Ова одлука сама по себи доводи до низа коначних механичких својстава, укључујући и саму тврдоћу.
Прво, тврдоћа ХРБ 60 нам не говори много. Очитавање ХРБ 60 је бездимензионални број. Материјал оцењен са ХРБ 59 је мекши од материјала тестираног са ХРБ 60, а ХРБ 61 је тврђи од ХРБ 60, али за колико? у удаљености у односу на време), или УТС (мерено у фунтама по квадратном инчу). Очитавање ХРБ 60 нам не говори ништа конкретно. Ово је својство материјала, али не и физичко својство. Друго, испитивање тврдоће није погодно за поновљивост или репродуктивност. Процена две локације на узорку за тестирање, чак и ако је свака друга локација за очитавање блиска, ово је често близак проблему очитавања. природа теста. Након што је позиција измерена, не може се мерити други пут да би се потврдили резултати. Поновљивост теста није могућа.
То не значи да је испитивање тврдоће незгодно. У ствари, оно пружа добар водич за УТС материјала, и то је брз и лак тест за извођење. Међутим, сви који су укључени у спецификацију, куповину и производњу цеви треба да буду свесни његових ограничења као параметра тестирања.
Пошто „нормална” цев није добро дефинисана, када је потребно, произвођачи цеви је често сужавају на две најчешће коришћене челичне цеви и типа цеви дефинисане у АСТМ А513: 1008 и 1010. Чак и након елиминисања свих других типова цеви, могућности у погледу механичких својстава ова два типа цеви су широко отворене. У ствари, ови типови цеви имају најшири распон механичких својстава.
На пример, цев се описује као мека ако је МИС низак, а издужење велико, што значи да има боље перформансе у затезању, отклону и постављању од цеви описане као тврда, која има релативно висок МИС и релативно ниско издужење. Ово је слично разлици између меке и тврде жице, као што су вешалице и бушилице.
Само издужење је још један фактор који има значајан утицај на критичне примене цеви. Цеви са великим издужењем могу издржати затезне силе;материјали са малим издужењем су крхкији и стога склонији катастрофалним кваровима типа замора. Међутим, издужење није директно повезано са УТС, што је једино механичко својство директно повезано са тврдоћом.
Зашто се механичка својства цеви толико разликују? Прво, хемијски састав је другачији. Челик је чврст раствор гвожђа и угљеника и других важних легура. Ради једноставности, овде ћемо се бавити само процентима угљеника. Атоми угљеника замењују неке од атома гвожђа, формирајући кристалну структуру челика. АСТМ 1008 је свеобухватни садржај угљеника од 1 до 0%. производи јединствена својства када је садржај угљеника у челику ултра низак. АСТМ 1010 наводи садржај угљеника између 0,08% и 0,13%. Ове разлике не изгледају огромне, али су довољно велике да направе велику разлику на другим местима.
Друго, челична цијев може бити произведена или произведена и накнадно обрађена у седам различитих производних процеса. АСТМ А513 који се односи на производњу ЕРВ цијеви наводи седам типова:
Ако хемијски састав челика и кораци производње цеви немају утицаја на тврдоћу челика, шта је то? Одговор на ово питање значи проучавање детаља. Ово питање поставља још два питања: Који детаљи и колико близу?
Детаљи о зрнцима од којих се састоји челик су први одговор. Када се челик прави у примарној челичани, он се не хлади у огроман блок са једном карактеристиком. Како се челик хлади, молекули челика се организују у понављајућим обрасцима (кристалима), слично како се формирају пахуље. Након што се формирају кристали, они се агрегирају у групе које се зрна зрна која расту, а зрна се хладе, а зрна расту у зрна. последњи молекули челика се апсорбују у зрнца. Све се ово дешава на микроскопском нивоу јер је просечна величина челичног зрна широка око 64 µ или 0,0025 инча. Иако је свако зрно слично следећем, оно није исто. Они се незнатно разликују по величини, оријентацији и садржају угљеника. Интерфејс између зрна везаних за зрнца се назива, на пример, да се зрна покваре дуж десетоструког зрна. границе зрна.
Колико далеко морате да гледате да бисте видели уочљива зрна? 100к увећање или 100к људски вид је довољно. Међутим, само гледање необрађеног челика са 100 пута већом снагом не открива много. Узорак се припрема полирањем узорка и нагризањем површине киселином (обично азотном киселином и алкохолом) итд. нитроетанол.
Зрна и њихова унутрашња решетка одређују чврстоћу на удар, МИС, УТС и издужење које челик може да издржи пре квара.
Кораци производње челика, као што је топло и хладно ваљање траке, напрежу структуру зрна;ако трајно промене облик, то значи да напон деформише зрно. Други кораци обраде, као што је намотавање челика у котурове, одмотавање и деформисање челичних зрна кроз млин за цеви (да би се формирала и величина цеви). Хладно извлачење цеви на трну такође врши притисак на материјал, као што су производни кораци.
Горе наведени кораци исцрпљују дуктилност челика, што је његова способност да издржи напрезање на затезање (отварање). Челик постаје крт, што значи да је већа вероватноћа да ће се сломити ако наставите да радите на њему. Издужење је једна компонента дуктилности (компресибилност је друга). Важно је разумети да до квара најчешће долази, а не због релативног затезног напона који је отпоран на притисак. капацитет истезања. Међутим, челик се лако деформише под притиском - дуктилан је - што је предност.
Бетон има високу чврстоћу на притисак, али ниску дуктилност у поређењу са бетоном. Ова својства су супротна особинама челика. Због тога је бетон који се користи за путеве, зграде и тротоаре често опремљен арматуром. Резултат је производ јачине два материјала: под затезањем, челик је јак, а под притиском бетон.
Током хладног рада, како се дуктилност челика смањује, његова тврдоћа се повећава. Другим речима, он ће се стврднути. У зависности од ситуације, ово може бити од користи;међутим, то може бити недостатак јер се тврдоћа изједначава са ломљивошћу. То јест, како челик постаје тврђи, постаје мање еластичан;стога је већа вероватноћа да ће пропасти.
Другим речима, сваки корак процеса троши део дуктилности цеви. Постаје теже како део ради, а ако је превише тврд, у суштини је бескорисан. Тврдоћа је крхкост, а ломљива цев ће вероватно покварити када се користи.
Да ли произвођач има неке опције у овом случају? Укратко, да. Та опција је жарење, и иако није баш магична, она је најближа магији колико год можете.
Лаички речено, жарење уклања све ефекте физичког напрезања на метал. Овај процес загрева метал до температуре ослобађања од напрезања или рекристализације, чиме се елиминишу дислокације. У зависности од специфичне температуре и времена коришћеног у процесу жарења, процес на тај начин враћа део или целу његову дуктилност.
Жандерство и контролисано хлађење промовишу раст зрна. То је корисно ако је циљ смањити раст материјала, али неконтролисани раст зрна може превише омекшати метал, што је прераспоредило њен у правом температуру у правом тренутку. Стил овог хотела за град Својства опоравка за брзо заустављање је удесно.
Да ли треба да одбацимо спецификацију тврдоће? не. Карактеристике тврдоће су драгоцене првенствено као референтна тачка при одређивању челичних цеви. Корисна мера, тврдоћа је једна од неколико карактеристика које треба навести приликом наручивања цевастог материјала и проверити по пријему (и треба да се евидентирају уз сваку пошиљку). Када је провера тврдоће стандард за инспекцију, она треба да има одговарајуће вредности скале опсега контроле.
Међутим, то није прави тест за квалификовање (прихватање или одбијање) материјала. Поред тврдоће, произвођачи би повремено требало да тестирају пошиљке да би утврдили друга релевантна својства, као што су МИС, УТС или минимално издужење, у зависности од примене цеви.
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.
Тубе & Пипе Јоурнал постао је први часопис посвећен опслуживању индустрије металних цеви 1990. године. Данас, остаје једина публикација у Северној Америци посвећена овој индустрији и постала је извор информација од највећег поверења за професионалце за цеви.
Сада са пуним приступом дигиталном издању Тхе ФАБРИЦАТОР, лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Дигитално издање Тхе Тубе & Пипе Јоурнал је сада потпуно доступно, пружајући лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Уживајте у потпуном приступу дигиталном издању часописа СТАМПИНГ Јоурнал, које пружа најновија технолошка достигнућа, најбоље праксе и вести из индустрије за тржиште штанцања метала.
Уживајте у потпуном приступу дигиталном издању Тхе Аддитиве Репорта да бисте сазнали како се адитивна производња може користити за побољшање оперативне ефикасности и повећање профита.
Сада са пуним приступом дигиталном издању Тхе Фабрицатор ен Еспанол, лак приступ вредним индустријским ресурсима.