Ang mga benepisyo ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkakaroon ng insight sa isang layer ng grain structure na kumokontrol sa mekanikal na pag-uugali ng stainless steel.Getty Images
Ang pagpili ng hindi kinakalawang na asero at aluminyo haluang metal ay karaniwang nakasentro sa paligid ng lakas, kalagkitan, pagpahaba, at katigasan. Ang mga katangiang ito ay nagpapahiwatig kung paano tumutugon ang mga bloke ng gusali ng metal sa inilapat na mga karga.iyon ay, kung magkano ito ay yumuko bago masira.Ang hilaw na materyal ay dapat na makatiis sa proseso ng paghubog nang hindi nasira.
Ang mapanirang tensile at hardness testing ay isang maaasahang, cost-effective na paraan para sa pagtukoy ng mga mekanikal na katangian.Gayunpaman, ang mga pagsubok na ito ay hindi palaging maaasahan kapag ang kapal ng hilaw na materyal ay nagsimulang limitahan ang laki ng sample ng pagsubok.Ang tensile testing ng mga flat metal na produkto ay siyempre kapaki-pakinabang pa rin, ngunit ang mga benepisyo ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtingin nang mas malalim sa isang layer ng istraktura ng butil na kumokontrol sa mekanikal na pag-uugali nito.
Ang mga metal ay binubuo ng isang serye ng mga microscopic na kristal na tinatawag na butil. Ang mga ito ay random na ipinamamahagi sa buong metal. Ang mga atom ng alloying elements, tulad ng iron, chromium, nickel, manganese, silicon, carbon, nitrogen, phosphorus at sulfur sa austenitic stainless steels, ay bahagi ng iisang butil. Ang mga atom na ito ay bumubuo ng isang solidong solusyon ng mga electrotti sa pamamagitan ng mga metal ions.
Tinutukoy ng kemikal na komposisyon ng haluang metal ang thermodynamically preferred arrangement ng mga atoms sa mga butil, na kilala bilang ang crystal structure.Ang mga homogenous na bahagi ng isang metal na naglalaman ng paulit-ulit na crystal structure ay bumubuo ng isa o higit pang mga butil na tinatawag na phase.
Karamihan sa mga tao ay pamilyar sa mga yugto ng tubig. Kapag ang likidong tubig ay nag-freeze, ito ay nagiging solidong yelo. Gayunpaman, pagdating sa mga metal, hindi lamang isang solidong bahagi. Ang ilang mga pamilya ng haluang metal ay pinangalanan ayon sa kanilang mga phase. Sa mga hindi kinakalawang na asero, ang austenitic 300 series na haluang metal ay pangunahing binubuo ng austenite kapag na-annealed. Gayunpaman, ang 400 ferte tensirite na bakal na 400 ferrite sa serye ng 400 ferrite o 4 na bakal na bakal ay binubuo ng 400 fer 20 haluang metal na hindi kinakalawang na asero.
Ang parehong napupunta para sa titanium alloys. Ang pangalan ng bawat pangkat ng haluang metal ay nagpapahiwatig ng kanilang nangingibabaw na bahagi sa temperatura ng silid - alpha, beta o isang halo ng pareho. May mga alpha, near-alpha, alpha-beta, beta at near-beta alloys.
Kapag ang likidong metal ay tumigas, ang mga solidong particle ng thermodynamically preferred phase ay mamumuo kung saan pinapayagan ang presyon, temperatura at kemikal na komposisyon. Karaniwang nangyayari ito sa mga interface, tulad ng mga kristal ng yelo sa ibabaw ng mainit-init na pond sa isang malamig na araw. Kapag nag-nucleate ang mga butil, lumalaki ang kristal na istraktura sa isang direksyon hanggang sa makatagpo ng isa pang butil. Nabubuo ang mga hangganan ng butil sa mga intersection ng iba't ibang pagkakatugma ng istraktura ng kristal. paglalagay ng isang bungkos ng mga Rubik's cube na may iba't ibang laki sa isang kahon. Ang bawat cube ay may parisukat na grid arrangement, ngunit lahat sila ay isasaayos sa iba't ibang random na direksyon.
Anumang oras na mabuo ang butil, may posibilidad na magkaroon ng mga depekto sa linya.
Ang isang cross-section ng workpiece ay ini-mount, ground, polished at etched para tingnan ang grain structure. Kapag pare-pareho at equiaxed, ang microstructures na naobserbahan sa isang optical microscope ay mukhang isang jigsaw puzzle. Sa totoo lang, ang mga butil ay three-dimensional, at ang cross-section ng bawat butil ay mag-iiba depende sa orientation ng cross-section ng workpiece.
Kapag ang isang kristal na istraktura ay napuno ng lahat ng mga atom nito, walang puwang para sa paggalaw maliban sa pag-uunat ng mga atomic bond.
Kapag inalis mo ang kalahati ng isang hilera ng mga atom, gagawa ka ng pagkakataon para sa isa pang hilera ng mga atom na dumulas sa posisyong iyon, na epektibong gumagalaw sa dislokasyon. Kapag may puwersang inilapat sa workpiece, ang pinagsama-samang paggalaw ng mga dislokasyon sa microstructure ay nagbibigay-daan dito upang yumuko, mag-inat o mag-compress nang hindi nasira o nasira.
Kapag ang puwersa ay kumikilos sa isang metal na haluang metal, ang sistema ay nagdaragdag ng enerhiya. Kung sapat na enerhiya ang idinagdag upang maging sanhi ng plastic deformation, ang sala-sala ay nade-deform at ang mga bagong dislokasyon ay nabubuo. Tila lohikal na ito ay dapat magpataas ng ductility, dahil ito ay nagpapalaya ng mas maraming espasyo at sa gayon ay lumilikha ng potensyal para sa higit pang dislokasyon na paggalaw. Gayunpaman, kapag ang mga dislokasyon ay nagbanggaan, maaari nilang ayusin ang isa't isa.
Habang tumataas ang bilang at konsentrasyon ng mga dislokasyon, parami nang parami ang mga dislokasyon na pinagsama-sama, na binabawasan ang ductility. Sa kalaunan, napakaraming dislokasyon ang lumilitaw na ang malamig na pagbuo ay hindi na posible. Dahil hindi na makagalaw ang mga umiiral na pinning dislocations, ang mga atomic bond sa sala-sala ay umaabot hanggang sa masira o masira ang mga ito. Ito ang dahilan kung bakit ang mga metal na haluang metal ay gumaganang tumigas, at kung bakit ang mga metal na haluang metal ay tumigas ang dami ng metal bago masira.
Ang butil ay gumaganap din ng isang mahalagang papel sa pagsusubo. Ang pagsusubo ng isang materyal na pinatigas ng trabaho ay mahalagang nire-reset ang microstructure at sa gayon ay nagpapanumbalik ng ductility. Sa panahon ng proseso ng pagsusubo, ang mga butil ay binago sa tatlong hakbang:
Isipin ang isang taong naglalakad sa isang masikip na sasakyan ng tren. Mapipiga lamang ang mga tao sa pamamagitan ng pag-iiwan ng mga puwang sa pagitan ng mga hilera, tulad ng mga dislokasyon sa isang sala-sala. Habang sila ay umuusad, pinupuno ng mga tao sa likuran nila ang kawalan na kanilang iniwan, habang lumilikha sila ng bagong espasyo sa harap. Kapag narating na nila ang kabilang dulo ng karwahe, ang ayos ng mga pasahero ay nagbabago. Kung ang bawat isa ay sumusubok na dumaan nang sabay-sabay ang mga tao sa pader, at ang bawat isa ay susubukang bumangga sa pader, at ang bawat isa ay susubukang bumangga sa pader. s ng mga kotse ng tren, inilalagay ang lahat sa lugar. Kung mas maraming dislokasyon ang lumilitaw, mas mahirap para sa kanila na gumalaw nang sabay.
Mahalagang maunawaan ang pinakamababang antas ng deformation na kinakailangan upang ma-trigger ang recrystallization.Gayunpaman, kung ang metal ay walang sapat na deformation energy bago pinainit, hindi mangyayari ang recrystallization at ang mga butil ay patuloy na lalago nang higit sa orihinal na sukat nito.
Ang mga mekanikal na katangian ay maaaring ibagay sa pamamagitan ng pagkontrol sa paglaki ng butil. Ang hangganan ng butil ay mahalagang pader ng mga dislokasyon. Pinipigilan nila ang paggalaw.
Kung paghihigpitan ang paglaki ng butil, mas maraming maliliit na butil ang gagawin. Itinuturing na mas pino ang mas maliliit na butil na ito sa mga tuntunin ng istraktura ng butil.
Kung ang paglaki ng butil ay hindi pinaghihigpitan, ang istraktura ng butil ay nagiging mas magaspang, ang mga butil ay mas malaki, ang mga hangganan ay mas mababa, at ang lakas ay mas mababa.
Ang laki ng butil ay madalas na tinutukoy bilang isang unitless na numero, sa isang lugar sa pagitan ng 5 at 15. Ito ay isang relatibong ratio at nauugnay sa average na diameter ng butil. Kung mas mataas ang numero, mas pino ang granularity.
Binabalangkas ng ASTM E112 ang mga paraan para sa pagsukat at pag-evaluate ng laki ng butil.Kabilang dito ang pagbibilang ng dami ng butil sa isang partikular na lugar.Karaniwang ginagawa ito sa pamamagitan ng pagputol ng cross-section ng raw material, paggiling at pagpapakintab nito, at pagkatapos ay pag-ukit nito ng acid upang malantad ang mga particle.Isinasagawa ang pagbibilang sa ilalim ng mikroskopyo, at ang pag-magnify ay nagbibigay-daan sa sapat na sukat ng grain sa antas ng grainssign ng ASTM. sa hugis at diameter. Maaaring maging kapaki-pakinabang na limitahan ang pagkakaiba-iba sa laki ng butil sa dalawa o tatlong puntos upang matiyak ang pare-parehong pagganap sa buong workpiece.
Sa kaso ng pagtigas ng trabaho, ang lakas at ductility ay may kabaligtaran na relasyon. Ang ugnayan sa pagitan ng laki at lakas ng butil ng ASTM ay may posibilidad na maging positibo at malakas, sa pangkalahatan ang pagpapahaba ay kabaligtaran na nauugnay sa laki ng butil ng ASTM. Gayunpaman, ang labis na paglaki ng butil ay maaaring maging sanhi ng "patay na malambot" na mga materyales upang hindi na gumana nang epektibo.
Ang laki ng butil ay madalas na tinutukoy bilang isang unitless na numero, sa isang lugar sa pagitan ng 5 at 15. Ito ay isang relatibong ratio at nauugnay sa average na diameter ng butil. Kung mas mataas ang halaga ng laki ng butil ng ASTM, mas maraming butil sa bawat unit area.
Ang laki ng butil ng annealed na materyal ay nag-iiba sa oras, temperatura at bilis ng paglamig. Ang pagsusubo ay karaniwang ginagawa sa pagitan ng temperatura ng recrystallization at punto ng pagkatunaw ng haluang metal. Ang inirerekomendang hanay ng temperatura ng pagsusubo para sa austenitic stainless steel alloy 301 ay nasa pagitan ng 1,900 at 2,050 degrees Fahrenheit. Magsisimula itong matunaw sa paligid ng 2,550 degrees Fahrenheit. humantong sa 1,292 degrees Fahrenheit at natutunaw sa paligid ng 3,000 degrees Fahrenheit.
Sa panahon ng pagsusubo, ang mga proseso ng pagbawi at pag-rekristal ay nakikipagkumpitensya sa isa't isa hanggang sa ubusin ng mga na-rekristal na butil ang lahat ng mga deformed na butil. Ang rate ng recrystallization ay nag-iiba ayon sa temperatura. Kapag nakumpleto na ang pag-recrystallization, ang paglaki ng butil ay tumatagal. Ang isang 301 stainless steel na workpiece na na-annealed sa 1,900°F sa loob ng isang oras ay magkakaroon ng parehong mas pinong istraktura ng grain 0,0°F sa parehong oras ng workpiece.
Kung ang materyal ay hindi gaganapin sa tamang hanay ng pagsusubo ng sapat na katagalan, ang resultang istraktura ay maaaring isang kumbinasyon ng luma at bagong mga butil. Kung ang mga pare-parehong katangian ay nais sa buong metal, ang proseso ng pagsusubo ay dapat na layunin na makamit ang isang pare-parehong equiaxed na istraktura ng butil. Ang uniporme ay nangangahulugan na ang lahat ng mga butil ay humigit-kumulang sa parehong laki, at ang equiaxed ay nangangahulugan na sila ay humigit-kumulang sa parehong hugis.
Upang makakuha ng pare-pareho at equiaxed na microstructure, ang bawat workpiece ay dapat na malantad sa parehong dami ng init para sa parehong tagal ng oras at dapat lumamig sa parehong bilis. Ito ay hindi laging madali o posible sa batch annealing, kaya mahalagang maghintay man lang hanggang sa ang buong workpiece ay puspos sa naaangkop na temperatura bago kalkulahin ang oras ng pagbababad. Ang mas mahabang oras ng pagbabad at mas mataas na temperatura ay magreresulta sa isang mas malambot na istraktura.
Kung ang laki at lakas ng butil ay nauugnay, at ang lakas ay alam, bakit kalkulahin ang mga butil, tama?
Kung ang mga katangian ay hindi pare-pareho sa buong workpiece, ang pagkuha ng isang tensile test specimen o sample mula sa isang gilid ay maaaring hindi sabihin ang buong kuwento. Ang sample na paghahanda at pagsubok ay maaari ding magtagal. Ilang pagsubok ang posible para sa isang partikular na metal, at sa ilang direksyon ito magagawa? Ang pagsusuri sa istraktura ng butil ay isang karagdagang insurance laban sa mga sorpresa.
Anisotropic, isotropic. Anisotropy ay tumutukoy sa direksyon ng mga mekanikal na katangian. Bilang karagdagan sa lakas, ang anisotropy ay mas mauunawaan sa pamamagitan ng pagsusuri sa istraktura ng butil.
Ang isang pare-pareho at equiaxed na istraktura ng butil ay dapat na isotropic, na nangangahulugan na ito ay may parehong mga katangian sa lahat ng direksyon. Ang isotropy ay lalong mahalaga sa malalim na mga proseso ng pagguhit kung saan ang concentricity ay kritikal. Kapag ang blangko ay hinila sa amag, ang anisotropic na materyal ay hindi dumadaloy nang pantay, na maaaring humantong sa isang depekto na tinatawag na earing. Ang hikaw ay nangyayari kung saan ang itaas na bahagi ng istraktura ng tasa ay maaaring magbunyag ng silweta at ang istraktura ng tasa ay nagpapakita ng isang kulot na lugar. tumulong sa pag-diagnose ng ugat na sanhi.
Ang wastong annealing ay kritikal sa pagkamit ng isotropy, ngunit mahalagang maunawaan din ang lawak ng deformation bago ang annealing.Habang ang materyal ay nag-deform ng plastic, ang mga butil ay nagsisimulang mag-deform. Sa kaso ng cold rolling, ang pag-convert ng kapal sa haba, ang mga butil ay hahaba sa direksyon ng rolling. Habang nagbabago ang aspect ratio ng mga workpiece, at ang ilang mga mekanikal na katangian ay nagbabago, at ang ilang mga mekanikal na katangian ay nagbabago, at ang ilang mga mekanikal na katangian ng isotroavi ay nagbabago, at ang ilang mga mekanikal na katangian ng isotropi ay nagbabago. Maaaring mapanatili ang ation kahit na matapos ang pagsusubo. Nagreresulta ito sa anisotropy. Para sa mga materyales na malalim na iginuhit, minsan ay kinakailangan na limitahan ang dami ng deformation bago ang huling pagsusubo upang maiwasan ang pagkasira.
orange peel.Ang pag-pick up ay hindi lamang ang malalim na pagguhit na depekto na nauugnay sa die. Ang orange peel ay nangyayari kapag ang mga hilaw na materyales na may masyadong magaspang na particle ay iginuhit. Ang bawat butil ay nag-iisa na nagde-deform at bilang isang function ng kristal na oryentasyon nito. Ang pagkakaiba sa pagpapapangit sa pagitan ng mga katabing butil ay nagreresulta sa isang texture na hitsura katulad ng orange peel. Ang texture sa ibabaw ng butil na istraktura ay ang nahayag na tasa.
Tulad ng mga pixel sa screen ng TV, na may pinong istraktura, ang pagkakaiba sa pagitan ng bawat butil ay hindi gaanong kapansin-pansin, na epektibong tumataas ang resolution. Ang pagtukoy lamang ng mga mekanikal na katangian ay maaaring hindi sapat upang matiyak ang isang sapat na pinong laki ng butil upang maiwasan ang epekto ng balat ng orange. Kapag ang pagbabago sa laki ng workpiece ay mas mababa sa 10 beses ang diameter ng butil, ang mga katangian ng pagbuo ng mga butil ay hindi pantay-pantay, ngunit hindi ito magpapakita ng pantay na pag-uugali sa mga indibidwal na butil. laki at oryentasyon ng bawat butil.Ito ay makikita mula sa orange peel effect sa mga dingding ng mga iginuhit na tasa.
Para sa laki ng butil ng ASTM na 8, ang average na diameter ng butil ay 885 µin. Nangangahulugan ito na ang anumang pagbabawas ng kapal na 0.00885 pulgada o mas mababa ay maaaring maapektuhan ng microforming effect na ito.
Bagama't ang mga magaspang na butil ay maaaring magdulot ng mga problema sa malalim na pagguhit, minsan ay inirerekomenda ang mga ito para sa pag-imprenta. Ang stamping ay isang proseso ng pagpapapangit kung saan ang isang blangko ay pinipiga upang magbigay ng ninanais na topograpiya sa ibabaw, tulad ng isang-kapat ng mga contour ng mukha ni George Washington.
Para sa kadahilanang ito, ang pag-minimize ng stress sa daloy sa ibabaw sa pamamagitan ng paggamit ng mas magaspang na istraktura ng butil ay maaaring makatulong sa pagpapagaan ng mga puwersang kinakailangan para sa wastong pagpuno ng amag. Ito ay totoo lalo na sa kaso ng free-die imprinting, kung saan ang mga dislokasyon sa mga butil sa ibabaw ay maaaring malayang dumaloy sa halip na maipon sa mga hangganan ng butil.
Ang mga trend na tinalakay dito ay mga generalization na maaaring hindi naaangkop sa mga partikular na seksyon. Gayunpaman, na-highlight nila ang mga benepisyo ng pagsukat at pag-standardize ng laki ng particle ng raw material kapag nagdidisenyo ng mga bagong bahagi upang maiwasan ang mga karaniwang pitfalls at i-optimize ang mga parameter ng paghubog.
Ang mga tagagawa ng precision metal stamping machine at deep-drawing operations sa metal upang mabuo ang kanilang mga bahagi ay gagana nang maayos sa mga metallurgist sa mga teknikal na kwalipikadong precision re-rollers na makakatulong sa kanila na i-optimize ang mga materyales hanggang sa antas ng butil. Kapag ang mga eksperto sa metalurhiko at engineering sa magkabilang panig ng relasyon ay pinagsama sa isang team, maaari itong magkaroon ng pagbabagong epekto at makagawa ng mas positibong resulta.
Ang STAMPING Journal ay ang tanging journal sa industriya na nakatuon sa paghahatid ng mga pangangailangan ng metal stamping market. Mula noong 1989, ang publikasyon ay sumasaklaw sa mga makabagong teknolohiya, uso sa industriya, pinakamahusay na kasanayan at balita upang matulungan ang mga propesyonal sa stamping na patakbuhin ang kanilang negosyo nang mas mahusay.
Ngayon na may ganap na access sa digital na edisyon ng The FABRICATOR, madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.
Ang digital na edisyon ng The Tube & Pipe Journal ay ganap nang naa-access, na nagbibigay ng madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.
Tangkilikin ang ganap na access sa digital na edisyon ng STAMPING Journal, na nagbibigay ng mga pinakabagong teknolohikal na pagsulong, pinakamahuhusay na kagawian at balita sa industriya para sa metal stamping market.
Ngayon na may ganap na access sa digital na edisyon ng The Fabricator en Español, madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.