Kiekvienas bandymo protokolas (Brinell, Rockwell, Vickers) turi procedūras, būdingas tiriamam objektui.Rockwell t testas yra naudingas bandant plonasienius vamzdžius, perpjaunant vamzdį išilgai ir tikrinant vamzdžio sienelę pagal vidinį, o ne išorinį skersmenį.
Vamzdžių užsakymas yra panašus į važiavimą į automobilių saloną ir automobilio ar sunkvežimio užsakymą.Dabar yra daugybė pasirinkimų, leidžiančių pirkėjams įvairiais būdais pritaikyti automobilį pagal individualius poreikius – interjero ir išorės spalvas, apdailos paketus, išorės stiliaus parinktis, jėgos pavaros pasirinkimą ir garso sistemą, kuri yra beveik tokia pat gera kaip namų pramogų sistema.Turėdami visas šias galimybes, jūs tikriausiai nebūsite patenkinti standartiniu, nepriekaištingu automobiliu.
Tai taikoma plieniniams vamzdžiams.Jis turi tūkstančius parinkčių ar specifikacijų.Be matmenų, specifikacijoje minimos cheminės savybės ir kelios mechaninės savybės, tokios kaip minimali takumo riba (MYS), didžiausias tempiamasis stipris (UTS) ir minimalus pailgėjimas iki gedimo.Tačiau daugelis pramonės atstovų – inžinieriai, pirkimo agentai ir gamintojai – naudoja pramonės santrauką ir reikalauja „paprastų“ suvirintų vamzdžių ir išvardija tik vieną charakteristiką: kietumą.
Pabandykite užsisakyti automobilį pagal vieną charakteristiką („Man reikia automobilio su automatine pavarų dėže“), o su pardavėju toli nenueisite.Jis turi užpildyti formą su daugybe galimybių.Taip yra su plieniniais vamzdžiais: kad vamzdis būtų tinkamas naudoti, vamzdžių gamintojui reikia daug daugiau informacijos nei kietumo.
Kaip kietumas tapo priimtu kitų mechaninių savybių pakaitalu?Tai tikriausiai prasidėjo nuo vamzdžių gamintojų.Kadangi kietumo tikrinimas yra greitas, paprastas ir reikalauja palyginti nebrangios įrangos, vamzdžių pardavėjai dažnai naudoja kietumo testą, kad palygintų dviejų tipų vamzdžius.Viskas, ko jiems reikia norint atlikti kietumo bandymą, yra lygus vamzdžio gabalas ir bandymo įrenginys.
Vamzdžio kietumas yra glaudžiai susijęs su UTS, o nykščio taisyklė (procentų arba procentų diapazonas) yra naudinga vertinant MYS, todėl nesunku suprasti, kaip kietumo bandymas gali būti tinkamas kitų savybių pakaitalas.
Be to, kiti bandymai yra gana sunkūs.Nors kietumo bandymas vienoje mašinoje užtrunka tik apie minutę, MYS, UTS ir pailgėjimo bandymams reikia paruošti mėginį ir daug investuoti į didelę laboratorinę įrangą.Palyginimui, vamzdžių malūno operatorius atlieka kietumo testą per kelias sekundes, o specialistas metalurgas – per kelias valandas.Atlikti kietumo testą nėra sunku.
Tai nereiškia, kad inžinerinių vamzdžių gamintojai netaiko kietumo bandymų.Galima sakyti, kad dauguma tai daro, bet kadangi jie vertina prietaiso pakartojamumą ir atkuriamumą visoje bandymo įrangoje, jie puikiai žino bandymo apribojimus.Daugelis jų naudoja jį vamzdžio kietumui įvertinti kaip gamybos proceso dalį, bet nenaudoja vamzdžio savybių kiekybiniam įvertinimui.Tai tik išlaikytas/neišlaikytas testas.
Kodėl man reikia žinoti MYS, UTS ir minimalų pailgėjimą?Jie nurodo vamzdžių mazgo veikimą.
MYS yra mažiausia jėga, sukelianti nuolatinę medžiagos deformaciją.Jei bandysite šiek tiek sulenkti tiesią vielos gabalą (pavyzdžiui, pakabą) ir atleiskite slėgį, atsitiks vienas iš dviejų dalykų: jis grįš į pradinę būseną (tiesus) arba liks sulenktas.Jei jis vis dar tiesus, vadinasi, dar neįveikėte MYS.Jei jis vis dar sulenktas, praleidote.
Dabar suimkite abu laido galus replėmis.Jei galite pertraukti laidą per pusę, pranokote UTS.Stipriai jį traukiate ir turite dvi vielos dalis, kad parodytumėte savo antžmogiškas pastangas.Jei pradinis laido ilgis buvo 5 coliai, o du ilgiai po gedimo sudaro 6 colius, viela išsitemps 1 coliu arba 20%.Tikrieji tempimo bandymai matuojami 2 colių atstumu nuo lūžio taško, bet nesvarbu – linijos įtempimo koncepcija iliustruoja UTS.
Plieniniai mikrografiniai mėginiai turi būti supjaustyti, poliruoti ir išgraviruoti silpnai rūgštiniu tirpalu (dažniausiai azoto rūgštimi ir alkoholiu), kad būtų matomi grūdeliai.Plieno grūdelių apžiūrai ir jų dydžiui nustatyti dažniausiai naudojamas 100 kartų padidinimas.
Kietumas yra bandymas, kaip medžiaga reaguoja į smūgį.Įsivaizduokite, kad trumpas vamzdelis įdedamas į spaustuką su dantytais nasrais ir sukratomas, kad spaustukai užsidarytų.Be vamzdžio išlygiavimo, spaustukų žandikauliai palieka įspaudą ant vamzdžio paviršiaus.
Taip veikia kietumo testas, tačiau jis nėra toks grubus.Bandymas turi kontroliuojamą smūgio dydį ir kontroliuojamą slėgį.Šios jėgos deformuoja paviršių, suformuodamos įdubimus arba įdubimus.Įdubimo dydis arba gylis lemia metalo kietumą.
Vertinant plieną, dažniausiai naudojami Brinell, Vickers ir Rockwell kietumo testai.Kiekvienas iš jų turi savo skalę, o kai kurie iš jų turi kelis bandymo metodus, pvz., Rockwell A, B, C ir tt Plieniniams vamzdžiams ASTM A513 specifikacija nurodo Rockwell B testą (sutrumpintai kaip HRB arba RB).„Rockwell Test B“ matuoja 1⁄16 colio skersmens plieninio rutulio įsiskverbimo į plieną jėgos skirtumą tarp lengvos išankstinės apkrovos ir 100 kgf pagrindinės apkrovos.Tipiškas standartinio švelnaus plieno rezultatas yra HRB 60.
Medžiagų mokslininkai žino, kad kietumas turi tiesinį ryšį su UTS.Todėl nurodytas kietumas numato UTS.Taip pat vamzdžių gamintojas žino, kad MYS ir UTS yra susiję.Suvirintų vamzdžių MYS paprastai yra 70–85 % UTS.Tiksli suma priklauso nuo vamzdžio gamybos proceso.HRB 60 kietumas atitinka UTS 60 000 svarų kvadratiniame colyje (PSI) ir apie 80% MYS, tai yra 48 000 PSI.
Labiausiai paplitusi vamzdžių specifikacija bendrajai gamybai yra didžiausias kietumas.Be dydžio, inžinieriai taip pat domisi atsparumu suvirintų (ERW) vamzdžių patikslinimo tinkamu veikimo diapazonu, todėl gali būti sudaryti dalių brėžiniai, kurių didžiausias kietumas HRB 60. Vien dėl šio sprendimo atsiranda daugybė mechaninių galinių savybių, įskaitant patį kietumą.
Pirma, HRB 60 kietumas mums daug nepasako.HRB 60 rodmuo yra bematis skaičius.Medžiagos, įvertintos HRB 59, yra minkštesnės nei išbandytos pagal HRB 60, o HRB 61 yra kietesnės nei HRB 60, bet kiek?Jis negali būti kiekybiškai įvertintas kaip tūris (matuojamas decibelais), sukimo momentas (matuojamas svarais pėdomis), greitis (matuojamas atstumo ir laiko atžvilgiu) arba UTS (matuojamas svarais kvadratiniame colyje).Skaitydami HRB 60 nieko konkretaus nepasakome.Tai materialinė, o ne fizinė nuosavybė.Antra, pats kietumo nustatymas nėra tinkamas pakartojamumui ar atkuriamumui užtikrinti.Įvertinus dvi mėginio vietas, net jei bandymo vietos yra arti viena kitos, dažnai gaunami labai skirtingi kietumo rodmenys.Testų pobūdis šią problemą apsunkina.Po vieno padėties matavimo negalima atlikti antrojo matavimo rezultatui patikrinti.Bandymo pakartojamumas neįmanomas.
Tai nereiškia, kad kietumo matavimas yra nepatogus.Tiesą sakant, tai yra geras UTS dalykų vadovas, greitas ir lengvas testas.Tačiau visi, susiję su vamzdžių apibrėžimu, pirkimu ir gamyba, turėtų žinoti jų, kaip bandymo parametro, apribojimus.
Kadangi „įprastas“ vamzdis nėra aiškiai apibrėžtas, vamzdžių gamintojai paprastai jį susiaurina iki dviejų dažniausiai naudojamų plieno ir vamzdžių tipų, kaip apibrėžta ASTM A513:1008 ir 1010, kai tinkama.Net ir atmetus visų kitų tipų vamzdžius, šių dviejų tipų vamzdžių mechaninių savybių galimybės lieka atviros.Tiesą sakant, šių tipų vamzdžiai turi plačiausią mechaninių savybių spektrą iš visų vamzdžių tipų.
Pavyzdžiui, vamzdis laikomas minkštu, jei MYS yra mažas, o pailgėjimas yra didelis, o tai reiškia, kad jis geriau tempiasi, deformuojasi ir deformuojasi geriau nei vamzdis, apibūdinamas kaip standus, kurio MYS yra palyginti didelis ir pailgėjimas yra palyginti mažas. ..Tai panašu į skirtumą tarp minkštos vielos ir kietos vielos, pvz., drabužių pakabų ir grąžtų.
Pats pailgėjimas yra dar vienas veiksnys, turintis didelę įtaką kritinėms vamzdžių naudojimo reikmėms.Didelio pailgėjimo vamzdžiai gali atlaikyti tempimą;mažo pailgėjimo medžiagos yra trapesnės ir todėl labiau linkusios į katastrofišką nuovargio gedimą.Tačiau pailgėjimas nėra tiesiogiai susijęs su UTS, kuri yra vienintelė mechaninė savybė, tiesiogiai susijusi su kietumu.
Kodėl vamzdžių mechaninės savybės labai skiriasi?Pirma, skiriasi cheminė sudėtis.Plienas yra kietas geležies ir anglies, taip pat kitų svarbių lydinių tirpalas.Paprastumo dėlei mes nagrinėsime tik anglies procentą.Anglies atomai pakeičia kai kuriuos geležies atomus, sukurdami kristalinę plieno struktūrą.ASTM 1008 yra visapusiška pirminė klasė, kurioje anglies kiekis yra nuo 0% iki 0,10%.Nulis yra specialus skaičius, suteikiantis unikalių savybių, kai plienas turi itin mažą anglies kiekį.ASTM 1010 apibrėžia anglies kiekį nuo 0,08% iki 0,13%.Šie skirtumai neatrodo didžiuliai, bet jų pakanka, kad kitur būtų didelis skirtumas.
Antra, plieniniai vamzdžiai gali būti gaminami arba gaminami ir vėliau apdorojami septyniais skirtingais gamybos procesais.ASTM A513 dėl ERW vamzdžių gamybos išvardija septynis tipus:
Jei plieno cheminė sudėtis ir vamzdžių gamybos etapai neturi įtakos plieno kietumui, kas tada?Atsakymas į šį klausimą reiškia kruopštų detalių tyrimą.Šis klausimas veda į du kitus klausimus: kokios detalės ir kaip arti?
Išsami informacija apie grūdus, sudarančius plieną, yra pirmasis atsakymas.Kai plienas gaminamas pirminiame malūne, jis neatvėsta iki didžiulės masės, turinčios vieną savybę.Kai plienas vėsta, jo molekulės sudaro pasikartojančius modelius (kristalus), panašius į tai, kaip susidaro snaigės.Susidarius kristalams, jie sujungiami į grupes, vadinamas grūdeliais.Grūdai vėsdami auga, suformuodami visą lakštą ar lėkštę.Grūdų augimas sustoja, kai grūdai sugeria paskutinę plieno molekulę.Visa tai vyksta mikroskopiniu lygmeniu, o vidutinio dydžio plieno grūdeliai yra apie 64 mikronai arba 0,0025 colio.Nors kiekvienas grūdas yra panašus į kitą, jie nėra vienodi.Jie šiek tiek skiriasi vienas nuo kito dydžiu, orientacija ir anglies kiekiu.Sąsajos tarp grūdų vadinamos grūdų ribomis.Kai plienas sugenda, pavyzdžiui, dėl nuovargio įtrūkimų, jis linkęs sugesti ties grūdelių ribomis.
Kaip arti reikia žiūrėti, kad pamatytumėte atskiras daleles?Pakanka 100 arba 100 kartų padidinti žmogaus akies regėjimo aštrumą.Tačiau vien pažvelgus į žaliavinį plieną iki 100-osios galios nėra daug.Mėginiai ruošiami poliruojant mėginį ir ėsdinant paviršių rūgštimi, dažniausiai azoto rūgštimi ir alkoholiu, kuris vadinamas azoto rūgšties ėsdymu.
Būtent grūdeliai ir jų vidinė gardelė lemia smūgio stiprumą, MYS, UTS ir pailgėjimą, kurį plienas gali atlaikyti prieš sugedimą.
Plieno gamybos etapai, tokie kaip karštas ir šaltas juostų valcavimas, perkelia įtempį į grūdelių struktūrą;jei jie nuolat keičia formą, tai reiškia, kad įtempimas deformavo grūdelius.Kiti apdorojimo etapai, tokie kaip plieno suvyniojimas į ritinius, išvyniojimas ir praleidimas per vamzdžių malūną (kad susidarytų vamzdis ir dydis), deformuoja plieno grūdelius.Šaltas vamzdžio tempimas ant įtvaro taip pat apkrauna medžiagą, kaip ir gamybos etapai, tokie kaip galų formavimas ir lenkimas.Grūdų struktūros pokyčiai vadinami dislokacijomis.
Pirmiau minėti veiksmai sumažina plieno lankstumą, jo gebėjimą atlaikyti tempimo (plyšimo) įtempius.Plienas tampa trapus, o tai reiškia, kad yra didesnė tikimybė, kad jis sulūžtų, jei toliau dirbsite su plienu.Pailgėjimas yra vienas plastiškumo komponentų (suspaudžiamumas – kita).Čia svarbu suprasti, kad gedimas dažniausiai įvyksta esant įtampai, o ne suspaudimui.Plienas yra gana atsparus tempimo įtempiams dėl gana didelio pailgėjimo.Tačiau plienas lengvai deformuojasi veikiant gniuždymo įtampai – jis yra kalus, o tai yra privalumas.
Palyginkite tai su betonu, kuris turi labai didelį gniuždymo stiprumą, bet mažą plastiškumą.Šios savybės yra priešingos plienui.Štai kodėl keliams, pastatams ir šaligatviams naudojamas betonas dažnai yra armuojamas.Rezultatas – produktas, pasižymintis abiejų medžiagų stipriosiomis savybėmis: plienas yra tvirtas tempiant, o betonas – stiprus gniuždymui.
Grūdinant mažėja plieno plastiškumas, didėja jo kietumas.Kitaip tariant, jis sukietėja.Priklausomai nuo situacijos, tai gali būti privalumas, bet gali būti ir trūkumas, nes kietumas prilygsta trapumui.Tai yra, kuo kietesnis plienas, tuo jis mažiau elastingas, todėl didesnė tikimybė, kad jis suges.
Kitaip tariant, kiekvienam proceso etapui reikalingas tam tikras vamzdžio lankstumas.Detalę apdirbant ji tampa sunkesnė, o jei per sunki, tai iš principo nenaudinga.Kietumas yra trapumas, o trapūs vamzdeliai gali sugesti naudojimo metu.
Ar gamintojas turi pasirinkimų šiuo atveju?Trumpai tariant, taip.Ši parinktis yra atkaitinimo ir, nors ir nėra visiškai stebuklinga, ji yra tokia magiška, kokia tik gali būti.
Paprastai tariant, atkaitinimas pašalina visus fizinio poveikio metalams padarinius.Proceso metu metalas įkaitinamas iki įtempių mažinimo arba rekristalizavimo temperatūros, dėl kurios pašalinami išnirimai.Taigi procesas iš dalies arba visiškai atkuria elastingumą, priklausomai nuo konkrečios temperatūros ir laiko, naudojamo atkaitinimo procese.
Atkaitinimas ir kontroliuojamas aušinimas skatina grūdų augimą.Tai naudinga, jei siekiama sumažinti medžiagos trapumą, tačiau nekontroliuojamas grūdelių augimas gali per daug suminkštinti metalą, todėl jis tampa netinkamas naudoti pagal paskirtį.Atkaitinimo proceso sustabdymas yra dar vienas beveik stebuklingas dalykas.Atvėsinimas tinkamoje temperatūroje tinkamu laiku tinkamu kietikliu greitai sustabdo procesą ir atkuria plieno savybes.
Ar turėtume atsisakyti kietumo specifikacijų?ne.Kietumo savybės yra vertingos, visų pirma, kaip orientyras nustatant plieninių vamzdžių charakteristikas.Kietumas yra naudingas matas ir viena iš kelių savybių, kurias reikia nurodyti užsakant vamzdinę medžiagą ir patikrinti gavus (dokumentuojama kiekvienai siuntai).Kai kietumo testas naudojamas kaip bandymo standartas, jis turi turėti atitinkamas skalės vertes ir kontrolės ribas.
Tačiau tai nėra tikras medžiagos išlaikymo (priėmimo ar atmetimo) išbandymas.Be kietumo, gamintojai turėtų retkarčiais tikrinti siuntas, kad nustatytų kitas svarbias savybes, pvz., MYS, UTS arba minimalų pailgėjimą, priklausomai nuo vamzdžio naudojimo.
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 buvo išleistas 1990 m. kaip pirmasis žurnalas, skirtas metalinių vamzdžių pramonei.Šiandien jis išlieka vienintelis pramonės leidinys Šiaurės Amerikoje ir tapo patikimiausiu informacijos šaltiniu vamzdžių specialistams.
Dabar pasiekiama visa skaitmeninė prieiga prie FABRICATOR, suteikianti lengvą prieigą prie vertingų pramonės išteklių.
Dabar yra visapusiška skaitmeninė prieiga prie „The Tube & Pipe Journal“, suteikianti lengvą prieigą prie vertingų pramonės išteklių.
Mėgaukitės visapusiška skaitmenine prieiga prie STAMPING Journal – metalo štampavimo rinkos žurnalo, kuriame pateikiami naujausi technologiniai pasiekimai, geriausia praktika ir pramonės naujienos.
Dabar yra visapusiška prieiga prie „The Fabricator en Español“ skaitmeninio leidimo, suteikianti lengvą prieigą prie vertingų pramonės išteklių.
Antroje mūsų dviejų dalių laidos dalyje su Adamu Heffneriu, Nešvilio parduotuvės savininku ir įkūrėju…
Paskelbimo laikas: 2023-01-27