Çeşitli test protokollerinin (Brinell, Rockwell, Vickers) test edilen projeye özel prosedürleri vardır. Rockwell T testi, hafif duvar tüplerini uzunlamasına keserek ve duvarı dış çap yerine iç çaptan test ederek incelemek için uygundur.
Bir tüp siparişi vermek, bir otomobil bayisine gidip bir araba veya kamyon sipariş etmeye benzer. Bugün, mevcut birçok seçenek, alıcıların aracı çeşitli şekillerde özelleştirmesine olanak tanıyor: iç ve dış renkler, iç döşeme paketleri, dış tasarım seçenekleri, güç aktarma organı seçenekleri ve neredeyse bir ev eğlence sistemine rakip olan bir ses sistemi. Tüm bu seçenekler göz önüne alındığında, standart, gösterişsiz bir araçtan memnun kalmayabilirsiniz.
Çelik borular tam da budur. Binlerce seçenek veya spesifikasyona sahiptir. Spesifikasyon, boyutlara ek olarak minimum akma mukavemeti (MYS), nihai gerilme mukavemeti (UTS) ve arıza öncesi minimum uzama gibi kimyasal ve çeşitli mekanik özellikleri listeler. Ancak, endüstrideki pek çok mühendis, satın alma acentesi ve imalatçı, "normal" kaynaklı boru kullanımını gerektiren ve yalnızca bir özelliği belirten, kabul görmüş endüstri kısayollarını kullanır: sertlik.
Tek bir özelliğe ("Otomatik şanzımanlı bir arabaya ihtiyacım var") göre bir araba sipariş etmeyi deneyin ve bir satıcıyla fazla ileri gitmezsiniz. Birçok seçenek içeren bir sipariş formu doldurması gerekir. Boru tam da budur - uygulama için doğru boruyu elde etmek için, boru üreticisinin sertlikten daha fazla bilgiye ihtiyacı vardır.
Sertlik nasıl diğer mekanik özelliklerin yerini alan bir kabul edilebilir hale geldi? Muhtemelen bir boru üreticisiyle başladı. Sertlik testi hızlı, kolay ve nispeten ucuz ekipman gerektirdiğinden, tüp satıcıları genellikle iki tüpü karşılaştırmak için sertlik testini kullanır. Bir sertlik testi gerçekleştirmek için tek ihtiyaçları olan düzgün uzunlukta bir boru ve bir test standıdır.
Tüp sertliği UTS ile iyi bir korelasyon gösterir ve genel bir kural olarak, yüzdeler veya yüzde aralıkları MYS'yi tahmin etmede yardımcı olur, bu nedenle sertlik testinin diğer özellikler için nasıl uygun bir vekil olabileceğini görmek kolaydır.
Ayrıca, diğer testler nispeten karmaşıktır. Tek bir makinede sertlik testi yalnızca bir dakika kadar sürerken, MYS, UTS ve uzama testi, numune hazırlama ve büyük laboratuvar ekipmanına önemli yatırım gerektirir. Karşılaştırma yapmak gerekirse, bir boru fabrikası operatörünün sertlik testi yapması saniyeler ve profesyonel bir metalürji teknisyeninin çekme testi yapması saatler sürer. Sertlik kontrolü yapmak zor değildir.
Bu, mühendislik ürünü boru üreticilerinin sertlik testi kullanmadığı anlamına gelmez. Çoğu insanın kullandığını söylemek güvenlidir, ancak tüm test ekipmanlarında tekrarlanabilirlik ve yeniden üretilebilirlik değerlendirmeleri yaptıklarından, testin sınırlarının gayet iyi farkındadırlar. Çoğu, boru sertliğini değerlendirmeyi üretim sürecinin bir parçası olarak kullanır, ancak bunu boru özelliklerini ölçmek için kullanmazlar.
MYS, UTS ve minimum uzama hakkında neden bilgi sahibi olmalısınız? Borunun montajda nasıl davranacağını gösterirler.
MYS, malzemenin kalıcı deformasyonuna neden olan minimum kuvvettir. Düz bir teli (elbise askısı gibi) hafifçe bükmeye çalışırsanız ve basıncı serbest bırakırsanız, iki şeyden biri olur: orijinal durumuna (düz) geri döner veya bükülür. Hala düzse, MYS'yi geçmemişsiniz demektir.
Şimdi, telin her iki ucunu sıkıştırmak için pense kullanın. Teli iki parçaya ayırabilirseniz, UTS'yi aştınız. Üzerine çok fazla gerilim uyguluyorsunuz ve insanüstü çabanızı göstermek için iki teliniz var. Telin orijinal uzunluğu 5 inç ise ve arızadan sonraki iki uzunluğun toplamı 6 inç ise, tel 1 inç veya %20 gerilir. Gerçek uzama testi, arıza noktasının 2 inç içinde ölçülür, ancak her neyse - çekme teli konseptini gösterir. UTS.
Taneleri görünür kılmak için çelik fotomikrograf numunelerinin hafif asidik bir çözelti (genellikle nitrik asit ve alkol (nitroetanol)) kullanılarak kesilmesi, parlatılması ve dağlanması gerekir. 100x büyütme, çelik tanelerini incelemek ve tane boyutunu belirlemek için yaygın olarak kullanılır.
Sertlik, bir malzemenin darbeye nasıl tepki verdiğinin bir testidir. Çeneleri tırtıklı bir mengeneye kısa bir boru parçası koyduğunuzu ve mengeneyi kapatmak için çevirdiğinizi hayal edin. Mengenenin çeneleri, boruyu düzleştirmenin yanı sıra borunun yüzeyinde girintiler bırakır.
Sertlik testi böyle çalışır, ancak o kadar kaba değildir. Bu testin kontrollü bir darbe boyutu ve kontrollü basıncı vardır. Bu kuvvetler yüzeyi deforme ederek bir girinti veya girinti oluşturur. Girintinin boyutu veya derinliği metalin sertliğini belirler.
Çeliği değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan sertlik testleri Brinell, Vickers ve Rockwell'dir. Her birinin kendi ölçeği vardır ve bazılarının Rockwell A, B ve C gibi birden fazla test yöntemi vardır. Çelik borular için ASTM Spesifikasyonu A513, Rockwell B testine (HRB veya RB olarak kısaltılır) atıfta bulunur. Rockwell B testi, küçük bir ön yük ile 100 kgf'lik bir birincil yük arasında 1⁄16 inç çapında bir çelik bilya ile çeliğin penetrasyon farkını ölçer. standart yumuşak çelik HRB 60'tır.
Malzeme bilimcileri, sertliğin UTS ile doğrusal olarak ilişkili olduğunu bilirler. Bu nedenle, belirli bir sertlik UTS'yi tahmin edebilir. Benzer şekilde, boru üreticileri MYS ve UTS'nin ilişkili olduğunu bilirler. Kaynaklı boru için MYS tipik olarak UTS'nin %70 ila %85'idir. Kesin miktar borunun yapım sürecine bağlıdır. HRB 60'ın sertliği, 60.000 pound/inç kare (PSI) UTS ve %80 veya %48,0 MYS ile ilişkilidir. 00 PSI.
Genel imalattaki en yaygın boru özelliği maksimum sertliktir. Boyuta ek olarak mühendis, iyi bir çalışma aralığında kaynaklı bir elektrik direnci kaynaklı (ERW) boru belirtmekle ilgileniyordu; bu, muhtemelen HRB 60'lık bir maksimum sertliğin bileşen çiziminde yolunu bulmasıyla sonuçlanabilir. Bu karar tek başına, sertliğin kendisi de dahil olmak üzere bir dizi nihai mekanik özellik sağlar.
İlk olarak, HRB 60'ın sertliği bize fazla bir şey söylemez. HRB 60 değeri boyutsuz bir sayıdır. HRB 59 ile değerlendirilen malzeme, HRB 60 ile test edilen malzemeden daha yumuşaktır ve HRB 61, HRB 60'tan daha serttir, ancak ne kadar? Hacim (desibel cinsinden ölçülür), tork (pound-feet cinsinden ölçülür), hız (zamana göre mesafe olarak ölçülür) veya UTS (mea) gibi ölçülemez. pound/inç kare cinsinden garanti edilir).HRB 60'ı okumak bize özel bir şey söylemez.Bu, malzemenin bir özelliğidir, ancak fiziksel bir özellik değildir.İkincisi, sertlik testi, tekrarlanabilirlik veya yeniden üretilebilirlik için uygun değildir.Test yerleri birbirine yakın olsa bile, bir test numunesi üzerindeki iki konumun değerlendirilmesi, genellikle sertlik okumalarında büyük farklılıklara yol açar.Bu sorunu birleştirmek, testin doğasıdır.Bir konum ölçüldükten sonra, sonuçları doğrulamak için ikinci kez ölçülemez.T tekrarlanabilirlik mümkün değildir.
Bu, sertlik testinin elverişsiz olduğu anlamına gelmez. Aslında, bir malzemenin UTS'si için iyi bir kılavuz sağlar ve gerçekleştirilmesi hızlı ve kolay bir testtir. Ancak, tüplerin belirlenmesi, satın alınması ve üretilmesi ile ilgili herkes, bir test parametresi olarak sınırlamalarının farkında olmalıdır.
"Normal" boru iyi tanımlanmadığından, gerektiğinde boru üreticileri bunu genellikle ASTM A513: 1008 ve 1010'da tanımlanan en sık kullanılan iki çelik boru ve boru tipine indirger.
Örneğin, MYS düşük ve uzama yüksekse bir tüp yumuşak olarak tanımlanır; bu, nispeten yüksek MYS'ye ve nispeten düşük uzamaya sahip sert olarak tanımlanan bir tüpten daha iyi çekme, sapma ve sertleşme performansı gösterdiği anlamına gelir. Bu, elbise askıları ve matkaplar gibi yumuşak ve sert tel arasındaki farka benzer.
Uzama, kritik boru uygulamaları üzerinde önemli bir etkiye sahip olan başka bir faktördür. Yüksek uzamaya sahip borular çekme kuvvetlerine dayanabilir;düşük uzamaya sahip malzemeler daha kırılgandır ve bu nedenle katastrofik yorulma tipi arızalara daha yatkındır. Bununla birlikte, uzama, sertlikle doğrudan ilişkili tek mekanik özellik olan UTS ile doğrudan ilişkili değildir.
Tüplerin mekanik özellikleri neden bu kadar değişkendir? Birincisi, kimyasal bileşim farklıdır. Çelik, demir, karbon ve diğer önemli alaşımların katı bir çözeltisidir. Basit olması için burada yalnızca karbon yüzdeleriyle ilgileneceğiz. Karbon atomları, çeliğin kristal yapısını oluşturan demir atomlarının bir kısmının yerini alır. ASTM 1008, %0 ila %0,10 arasında bir karbon içeriğine sahip her şeyi kapsayan bir birincil kalitedir. Sıfır, çelikteki karbon içeriği düşük olduğunda benzersiz özellikler üreten çok özel bir sayıdır. ultra düşük.ASTM 1010, %0,08 ile %0,13 arasında bir karbon içeriği belirtir. Bu farklar çok büyük görünmese de başka bir yerde büyük bir fark yaratacak kadar büyüktür.
İkincisi, çelik boru imal edilebilir veya imal edilebilir ve daha sonra yedi farklı imalat sürecinde işlenebilir. ERW boru üretimiyle ilgili ASTM A513, yedi tür listeler:
Çeliğin kimyasal bileşimi ve boru üretim aşamalarının çeliğin sertliği üzerinde bir etkisi yoksa nedir? Bu soruyu cevaplamak, detayları incelemek demektir. Bu soru iki soruyu daha akla getiriyor: Hangi detaylar ve ne kadar yakın?
Çeliği oluşturan taneciklerle ilgili detaylar ilk cevaptır.Çelik, birincil çelik fabrikasında yapıldığında, tek bir özelliği olan devasa bir blok halinde soğumaz.Çelik soğudukça, çeliğin molekülleri, kar tanelerinin oluşumuna benzer şekilde, tekrar eden desenlerde (kristaller) organize olurlar.Kristaller oluştuktan sonra, tane adı verilen gruplar halinde toplanırlar.Soğuma ilerledikçe, taneler büyür ve levha veya plaka boyunca oluşur.Son çelik molekülleri taneler tarafından emildiğinden tanelerin büyümesi durur.Bütün bunlar şu anda gerçekleşir: mikroskobik seviye çünkü ortalama büyüklükteki çelik taneciği yaklaşık 64 µ veya 0,0025 inç genişliğindedir. Her bir tanecik bir sonrakine benzer olsa da aynı değildirler. Boyut, yönelim ve karbon içeriği bakımından biraz farklılık gösterirler. Taneler arasındaki arayüze tane sınırı denir. Çelik, örneğin yorulma çatlakları nedeniyle başarısız olduğunda, tane sınırları boyunca bozulma eğilimi gösterir.
Fark edilebilir tanecikleri görmek için ne kadar uzağa bakmanız gerekir? 100x büyütme veya 100x insan görüşü yeterlidir. Ancak, sadece işlenmemiş çeliğe 100 kat güçle bakmak pek bir şey ortaya çıkarmaz. Numune, numunenin parlatılması ve nitroetanol etchant adı verilen bir asitle (genellikle nitrik asit ve alkol) yüzeyin aşındırılmasıyla hazırlanır.
Bir çeliğin kırılmadan önce dayanabileceği darbe dayanımını, MYS, UTS ve uzamayı belirleyen taneler ve bunların iç kafesleridir.
Şeridin sıcak ve soğuk haddelenmesi gibi çelik üretim aşamaları, tane yapısına gerilim uygular;kalıcı olarak şekil değiştirirlerse, bu, stresin taneyi deforme ettiği anlamına gelir. Çeliği bobinler halinde sarmak, bobini açmak ve çelik taneciklerini bir boru değirmeni aracılığıyla deforme etmek (tüpü biçimlendirmek ve boyutlandırmak için) gibi diğer işleme adımları da, uç şekillendirme ve bükme gibi imalat adımlarında olduğu gibi, borunun mandrel üzerinde soğuk çekilmesi de malzeme üzerinde baskı oluşturur. Tane yapısındaki değişikliklere dislokasyon denir.
Yukarıdaki adımlar çeliğin çekme (çekme-açma) gerilimine dayanma kabiliyeti olan sünekliğini azaltır. Çelik kırılgan hale gelir, bu da üzerinde çalışmaya devam ederseniz kırılma olasılığının arttığı anlamına gelir. Uzama, sünekliğin bir bileşenidir (sıkıştırılabilirlik bir diğeridir). Başarısızlığın genellikle sıkıştırma değil, çekme gerilimi sırasında meydana geldiğini anlamak önemlidir. Çelik, nispeten yüksek uzama kapasitesi nedeniyle çekme gerilimine karşı çok dirençlidir. Bununla birlikte, çelik basınç gerilimi altında kolayca deforme olur – sünektir - bu bir avantajdır.
Beton, betona kıyasla yüksek basınç dayanımına ancak düşük sünekliğe sahiptir. Bu özellikler çeliğinkilerin tersidir. Bu nedenle yollar, binalar ve kaldırımlar için kullanılan beton genellikle inşaat demiri ile donatılır. Sonuç, iki malzemenin mukavemetine sahip bir üründür: çekme altında çelik güçlüdür ve basınç altında beton.
Soğuk işlem sırasında çeliğin sünekliği azaldıkça sertliği artar.Yani sertleşir. Duruma göre bu bir fayda sağlayabilir;ancak sertlik kırılganlıkla eş tutulduğu için dezavantaj olabilir. Yani çelik sertleştikçe daha az elastik hale gelir;bu nedenle, başarısız olma olasılığı daha yüksektir.
Başka bir deyişle, her işlem adımı borunun sünekliğinin bir kısmını tüketir. Parça çalıştıkça daha da zorlaşır ve çok sertse temelde işe yaramaz. Sertlik kırılganlıktır ve kırılgan bir boru kullanıldığında başarısız olabilir.
Üreticinin bu durumda herhangi bir seçeneği var mı? Kısacası, evet. Bu seçenek tavlamadır ve tam olarak büyülü olmasa da, alabildiğiniz kadar büyüye yakındır.
Meslekten olmayan terimlerle tavlama, metal üzerindeki fiziksel stresin tüm etkilerini ortadan kaldırır. Bu işlem, metali bir gerilim giderme veya yeniden kristalleşme sıcaklığına kadar ısıtır ve böylece dislokasyonları ortadan kaldırır. Tavlama işleminde kullanılan belirli sıcaklık ve süreye bağlı olarak, işlem böylece sünekliğinin bir kısmını veya tamamını geri kazandırır.
Tavlama ve kontrollü soğutma, tane büyümesini teşvik eder. Amaç, malzemenin kırılganlığını azaltmaksa bu yararlıdır, ancak kontrolsüz tane büyümesi metali çok fazla yumuşatabilir ve amaçlanan kullanım için kullanılamaz hale getirebilir. Tavlama işlemini durdurmak, neredeyse sihirli bir şeydir. Doğru sıcaklıkta, doğru zamanda, doğru söndürme maddesiyle söndürme, çeliğin geri kazanım özelliklerini elde etmek için işlemi hızlı bir şekilde durdurur.
Sertlik spesifikasyonunu bırakmalı mıyız?hayır.Sertlik özellikleri, çelik boruları belirtirken öncelikle bir referans noktası olarak değerlidir.Faydalı bir ölçü olan sertlik, boru malzeme siparişi verirken belirtilmesi ve teslim alındığında kontrol edilmesi gereken birkaç özellikten biridir (ve her gönderiyle birlikte kaydedilmelidir).Sertlik denetimi muayene standardı olduğunda, uygun ölçek değerlerine ve kontrol aralıklarına sahip olmalıdır.
Ancak, malzemeyi nitelendirmek (kabul etmek veya reddetmek) için doğru bir test değildir. Üreticiler, sertliğe ek olarak, borunun uygulamasına bağlı olarak MYS, UTS veya minimum uzama gibi diğer ilgili özellikleri belirlemek için gönderileri zaman zaman test etmelidir.
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.
Tube & Pipe Journal, 1990 yılında metal boru endüstrisine hizmet etmeye adanmış ilk dergi oldu. Bugün, Kuzey Amerika'da endüstriye adanmış tek yayın olmaya devam ediyor ve boru profesyonelleri için en güvenilir bilgi kaynağı haline geldi.
Şimdi FABRICATOR'un dijital sürümüne tam erişimle, değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim.
The Tube & Pipe Journal'ın dijital baskısı artık tamamen erişilebilir durumdadır ve değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim sağlar.
Metal damgalama pazarı için en son teknolojik gelişmeleri, en iyi uygulamaları ve endüstri haberlerini sağlayan STAMPING Journal'ın dijital baskısına tam erişimin keyfini çıkarın.
Eklemeli imalatın operasyonel verimliliği artırmak ve kârı artırmak için nasıl kullanılabileceğini öğrenmek için Katkılı Rapor'un dijital baskısına tam erişimin keyfini çıkarın.
Şimdi The Fabricator en Español'un dijital baskısına tam erişimle, değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim.