Diversaj testaj protokoloj (Brinell, Rockwell, Vickers) havas procedurojn specifajn por la testata projekto. La Rockwell T-testo taŭgas por inspekti malpezajn murajn tubojn per tranĉado de la tubo laŭlonge kaj testado de la muro de la interna diametro anstataŭ la ekstera diametro.
Mendi tubingon estas iom kiel iri al aŭtokoncesio kaj mendi aŭton aŭ kamionon. Hodiaŭ, la multaj disponeblaj opcioj permesas al aĉetantoj adapti la veturilon laŭ diversaj manieroj - internaj kaj eksteraj koloroj, internaj tajladpakaĵoj, eksteraj stilaj opcioj, potenco-trajno-elektoj, kaj audio-sistemo kiu preskaŭ rivalas hejman distran sistemon. Konsiderante ĉiujn ĉi tiujn opciojn, vi eble ne estos kontenta pri norma, senornama veturilo.
Ŝtalaj tuboj estas ĝuste tio. Ĝi havas milojn da opcioj aŭ specifoj. Aldone al dimensioj, la specifo listigas kemiajn kaj plurajn mekanikajn ecojn kiel minimuman streĉreziston (MYS), finfinan streĉreziston (UTS) kaj minimuman plilongigon antaŭ rompo. Tamen, multaj en la industrio - inĝenieroj, aĉetagentoj kaj fabrikantoj - uzas akceptitajn industriajn mallongigojn, kiuj postulas la uzon de "normalaj" velditaj tuboj kaj specifas nur unu karakterizaĵon: malmolecon.
Provu mendi aŭton laŭ ununura karakterizaĵo ("Mi bezonas aŭton kun aŭtomata rapidumŝanĝilo") kaj vi ne atingos tro malproksimen kun vendisto. Li devas plenigi mendoformularon kun multaj opcioj. Tubo estas ĝuste tio - por akiri la ĝustan tubon por la apliko, la tubfabrikisto bezonas pli da informoj ol nur malmoleco.
Kiel malmoleco fariĝas agnoskita anstataŭaĵo por aliaj mekanikaj ecoj? Ĝi verŝajne komenciĝis ĉe tubproduktanto. Ĉar malmolecotestado estas rapida, facila kaj postulas relative malmultekostan ekipaĵon, tubvendistoj ofte uzas malmolecotestadon por kompari du tubojn. Por plenumi malmolecotestadon, ili nur bezonas glatan tubopecon kaj teststablon.
Tuba malmoleco bone korelacias kun UTS, kaj ĝenerale, procentoj aŭ procentaj intervaloj estas helpemaj por taksi MYS, do estas facile vidi kiel malmolecotestado povas esti taŭga anstataŭanto por aliaj ecoj.
Ankaŭ, aliaj testoj estas relative kompleksaj. Dum malmolecotestado daŭras nur minuton aŭ pli per ununura maŝino, MYS, UTS kaj plilongigotestado postulas provaĵpreparon kaj signifan investon en granda laboratoria ekipaĵo. Kompare, daŭras sekundojn por ke tubmuelilo-funkciigisto plenumu malmolecoteston kaj horojn por ke profesia metalurgia teknikisto plenumu streĉteston. Ne estas malfacile plenumi malmolecokontrolon.
Tio ne signifas, ke fabrikantoj de inĝenieritaj tuboj ne uzas malmolectestadon. Oni povas diri, ke plej multaj homoj faras tion, sed ĉar ili faras mezurilajn ripeteblo- kaj reproduktebleco-taksojn sur ĉiuj siaj testekipaĵoj, ili bone konscias pri la limigoj de la testo. Plej multaj uzas taksadon de tubmalmoleco kiel parton de la produktada procezo, sed ili ne uzas ĝin por kvantigi tubajn ecojn. Ĉi tio estas nur testo de sukceso/malsukceso.
Kial vi bezonas scii pri MYS, UTS kaj minimuma plilongigo? Ili indikas kiel la tubo kondutos dum muntado.
MYS estas la minimuma forto, kiu kaŭzas permanentan deformadon de la materialo. Se vi provas iomete fleksi rektan draton (kiel vestopendilon) kaj malstreĉi la premon, okazos unu el du aferoj: ĝi revenos al sia originala stato (rekta) aŭ ĝi restos fleksita. Se ĝi ankoraŭ estas rekta, vi ne preterpasis MYS. Se ĝi ankoraŭ estas fleksita, vi superis ĝin.
Nun, uzu pinĉilon por teni ambaŭ finojn de la drato. Se vi povas ŝiri la draton en du pecojn, vi superis ĝian UTS. Vi metas multan streĉon sur ĝin kaj vi havas du dratojn por montri vian superhoman penon. Se la originala longo de la drato estas 5 coloj, kaj la du longoj post difekto sumiĝas al 6 coloj, la drato estas streĉita je 1 colo, aŭ 20%. La fakta plilongiga testo estas mezurata ene de 2 coloj de la punkto de difekto, sed kio ajn - la koncepto de tirdrato ilustras la UTS.
Ŝtalaj mikrofoto-provaĵoj devas esti tranĉitaj, poluritaj kaj gratitaj uzante milde acidan solvaĵon (kutime nitrata acido kaj alkoholo (nitroetanolo)) por videbligi la grajnojn. 100-obla pligrandigo estas ofte uzata por inspekti ŝtalgrajnojn kaj determini grajngrandecon.
Malmoleco estas testo pri kiel materialo respondas al frapo. Imagu meti mallongan pecon de tubo en premŝraŭbon kun segildentaj makzeloj kaj turni la premŝraŭbon por fermi. Aldone al platigo de la tubo, la makzeloj de la premŝraŭbo ankaŭ lasas kavetojn sur la surfaco de la tubo.
Tiel funkcias la malmoleco-testo, sed ĝi ne estas tiel malglata. Ĉi tiu testo havas kontrolitan frapgrandecon kaj kontrolitan premon. Ĉi tiuj fortoj misformas la surfacon, kreante kavaĵon aŭ enpremaĵon. La grandeco aŭ profundo de la enpremaĵo determinas la malmolecon de la metalo.
Por taksi ŝtalon, oftaj malmolectestoj estas Brinell, Vickers, kaj Rockwell. Ĉiu havas sian propran skalon, kaj kelkaj havas plurajn testmetodojn, kiel ekzemple Rockwell A, B, kaj C. Por ŝtalaj tuboj, ASTM Specifo A513 referencas la Rockwell B teston (mallongigitan kiel HRB aŭ RB). La Rockwell B testo mezuras la diferencon en penetrado de ŝtalo per 1⁄16-cola diametro de ŝtalglobo inter malgranda antaŭŝarĝo kaj primara ŝarĝo de 100 kgf. Tipa rezulto por norma mola ŝtalo estas HRB 60.
Materialsciencistoj scias, ke malmoleco estas linie rilata al UTS. Tial, donita malmoleco povas antaŭdiri UTS. Simile, tubfabrikistoj scias, ke MYS (multa peza premspezigo) kaj UTS estas rilataj. Por velditaj tuboj, MYS estas tipe 70% ĝis 85% de UTS. La preciza kvanto dependas de la procezo de fabrikado de la tubo. La malmoleco de HRB 60 korelacias kun UTS de 60,000 funtoj por kvadrata colo (PSI) kaj MYS de 80%, aŭ 48,000 PSI.
La plej ofta specifo de tuboj en ĝenerala fabrikado estas maksimuma malmoleco. Aldone al grandeco, la inĝeniero zorgis pri specifo de veldita per elektra rezistanco veldita (ERW) tubo ene de bona laborintervalo, kio povus rezultigi maksimuman malmolecon de eble HRB 60 trovantan sin sur la komponenta desegnaĵo. Ĉi tiu decido sole kondukas al vico da finaj mekanikaj ecoj, inkluzive de la malmoleco mem.
Unue, la malmoleco de HRB 60 ne diras al ni multon. La legado de HRB 60 estas sendimensia nombro. La materialo taksita per HRB 59 estas pli mola ol la materialo testita per HRB 60, kaj HRB 61 estas pli malmola ol HRB 60, sed je kiom? Ĝi ne povas esti kvantigita kiel volumeno (mezurita en decibeloj), tordmomanto (mezurita en funto-futoj), rapideco (mezurita en distanco relative al tempo), aŭ UTS (mezurita en funtoj por kvadrata colo). Legi HRB 60 ne diras al ni ion specifan. Ĉi tio estas eco de la materialo, sed ne fizika eco. Due, malmolecotestado ne taŭgas por ripeteblo aŭ reproduktebleco. Taksado de du lokoj sur testspecimeno, eĉ se la testlokoj estas proksimaj unu al la alia, ofte rezultas en granda vario en malmolecolegaĵoj. Plimalbonigas ĉi tiun problemon la naturo de la testo. Post kiam pozicio estas mezurita, ĝi ne povas esti mezurita duan fojon por kontroli la rezultojn. Testripeteblo ne eblas.
Tio ne signifas, ke malmolecotestado estas malkomforta. Fakte, ĝi provizas bonan gvidilon por la UTS de materialo, kaj ĝi estas rapida kaj facila testo por plenumi. Tamen, ĉiuj implikitaj en la specifado, aĉetado kaj fabrikado de tuboj devus esti konsciaj pri ĝiaj limigoj kiel testparametro.
Ĉar "normala" tubo ne estas bone difinita, kiam necese, tubfabrikistoj ofte limigas ĝin al la du plej ofte uzataj ŝtalaj tuboj kaj tubtipoj difinitaj en ASTM A513: 1008 kaj 1010. Eĉ post eliminado de ĉiuj aliaj tubtipoj, la eblecoj rilate al mekanikaj ecoj de ĉi tiuj du tubtipoj estas vaste malfermitaj. Fakte, ĉi tiuj tubtipoj havas la plej vastan gamon de mekanikaj ecoj el ĉiuj tipoj.
Ekzemple, tubo estas priskribita kiel mola se MYS estas malalta kaj plilongigo estas alta, kio signifas, ke ĝi funkcias pli bone laŭ streĉa rezisto, dekliniĝo kaj fiksiĝo ol tubo priskribita kiel malmola, kiu havas relative altan MYS kaj relative malaltan plilongigon. Ĉi tio similas al la diferenco inter mola kaj malmola drato, kiel ekzemple vestopendiloj kaj boriloj.
Plilongigo mem estas alia faktoro, kiu havas signifan efikon sur kritikaj tubaplikoj. Tuboj kun alta plilongigo povas elteni streĉfortojn; materialoj kun malalta plilongigo estas pli fragilaj kaj tial pli emaj al katastrofaj lacec-tipaj fiaskoj. Tamen, plilongigo ne estas rekte rilata al UTS, kiu estas la sola mekanika eco rekte rilata al malmoleco.
Kial la mekanikaj ecoj de la tuboj varias tiom multe? Unue, la kemia konsisto estas malsama. Ŝtalo estas solida solvaĵo de fero kaj karbono kaj aliaj gravaj alojoj. Por simpleco, ni traktos nur karbonajn procentojn ĉi tie. Karbonatomoj anstataŭigas kelkajn el la feratomoj, formante la kristalan strukturon de ŝtalo. ASTM 1008 estas ĉioampleksa primara grado kun karbonenhavo de 0% ĝis 0,10%. Nulo estas tre speciala nombro, kiu produktas unikajn ecojn kiam la karbonenhavo en ŝtalo estas ekstreme malalta. ASTM 1010 specifas karbonenhavon inter 0,08% kaj 0,13%. Ĉi tiuj diferencoj ne ŝajnas grandegaj, sed ili estas sufiĉe grandaj por fari grandan diferencon aliloke.
Due, la ŝtala tubo povas esti fabrikita aŭ fabrikita kaj poste prilaborita en sep malsamaj fabrikadaj procezoj. ASTM A513 rilate al ERW-tubproduktado listigas sep tipojn:
Se la kemia konsisto de la ŝtalo kaj la paŝoj de tubfabrikado havas neniun efikon al la malmoleco de la ŝtalo, kio estas? Respondi ĉi tiun demandon signifas detale ekzameni la detalojn. Ĉi tiu demando estigas du pliajn demandojn: Kiujn detalojn, kaj kiom proksime?
Detaloj pri la grajnoj, kiuj konsistigas la ŝtalon, estas la unua respondo. Kiam ŝtalo estas fabrikata ĉe primara ŝtalejo, ĝi ne malvarmiĝas en grandegan blokon kun ununura trajto. Dum la ŝtalo malvarmiĝas, la molekuloj de la ŝtalo organiziĝas en ripetantaj padronoj (kristaloj), simile al kiel neĝeroj formiĝas. Post kiam kristaloj formiĝas, ili agregas en grupojn nomitajn grajnoj. Dum malvarmiĝo progresas, grajnoj kreskas kaj formiĝas tra la tuta lameno aŭ plato. La grajnoj ĉesas kreski kiam la lastaj ŝtalmolekuloj estas absorbitaj de la grajnoj. Ĉio ĉi okazas je la mikroskopa nivelo ĉar la averaĝa grandeco de ŝtalgrajno estas ĉirkaŭ 64 µ aŭ 0.0025 colojn larĝa. Kvankam ĉiu grajno similas al la sekva, ili ne estas samaj. Ili varias iomete laŭ grandeco, orientiĝo kaj karbona enhavo. La interfaco inter grajnoj nomiĝas grajnlimo. Kiam ŝtalo rompiĝas, ekzemple pro laciĝfendoj, ĝi emas rompiĝi laŭlonge de grajnlimoj.
Kiom malproksimen vi devas rigardi por vidi distingeblajn grajnojn? 100-obla pligrandigo, aŭ 100-obla homa vidkapablo, sufiĉas. Tamen, nur rigardi netraktitan ŝtalon je 100-obla plifortigo ne rivelas multon. La specimeno estas preparita polurante la specimenon kaj gratante la surfacon per acido (kutime nitrata acido kaj alkoholo) nomata nitroetanola abrazilo.
Estas la grajnoj kaj ilia interna krado, kiuj determinas la frakforton, MYS, UTS kaj plilongigon, kiujn ŝtalo povas elteni antaŭ fiasko.
Ŝtalfaraj paŝoj, kiel ekzemple varma kaj malvarma rulado de bendo, aplikas streĉon en la grenostrukturon; se ili permanente ŝanĝas formon, tio signifas, ke la streĉo misformas la grenon. Aliaj prilaboraj paŝoj, kiel ekzemple volvado de la ŝtalo en volvaĵojn, malvolvado de ĝi, kaj misformado de la ŝtalgrenoj per tubmuelilo (por formi kaj mezuri la tubon). Malvarma tirado de la tubo sur la mandrelo ankaŭ metas premon sur la materialon, same kiel fabrikadaj paŝoj kiel ekzemple finformado kaj fleksado. Ŝanĝoj en grenostrukturo nomiĝas delokigoj.
La supraj paŝoj malpliigas la duktecon de la ŝtalo, kio estas ĝia kapablo elteni streĉon (malfermo-tiro). Ŝtalo fariĝas fragila, kio signifas, ke ĝi pli probable rompiĝos se vi daŭre laboras pri ĝi. Plilongigo estas unu komponanto de dukteco (kunpremebleco estas alia). Gravas kompreni, ke fiasko plej ofte okazas dum streĉo, ne dum kunpremo. Ŝtalo estas tre rezistema al streĉo pro sia relative alta plilongiga kapablo. Tamen, ŝtalo facile deformiĝas sub kunprema streĉo - ĝi estas muldebla - kio estas avantaĝo.
Betono havas altan kunpreman forton sed malaltan duktilecon kompare kun betono. Ĉi tiuj ecoj estas kontraŭaj al tiuj de ŝtalo. Tial betono uzata por vojoj, konstruaĵoj kaj trotuaroj ofte estas ekipita per ŝtalstangoj. La rezulto estas produkto kun la fortoj de du materialoj: sub streĉo, ŝtalo estas forta, kaj sub premo, betono.
Dum malvarma prilaborado, kiam la duktileco de la ŝtalo malpliiĝas, ĝia malmoleco pliiĝas. Alivorte, ĝi malmoliĝos. Depende de la situacio, tio povas esti avantaĝo; tamen, ĝi povas esti malavantaĝo, ĉar malmoleco egalas kun fragileco. Tio estas, kiam ŝtalo fariĝas pli malmola, ĝi fariĝas malpli elasta; tial, ĝi pli verŝajne difektiĝos.
Alivorte, ĉiu procezpaŝo konsumas iom da la duktileco de la tubo. Ĝi malmoliĝas dum la parto funkcias, kaj se ĝi estas tro malmola, ĝi estas baze senutila. Malmoleco estas rompiĝemo, kaj rompiĝema tubo verŝajne difektiĝos kiam uzata.
Ĉu la fabrikanto havas iujn eblojn en ĉi tiu kazo? Mallonge, jes. Tiu eblo estas kalcinado, kaj kvankam ĝi ne estas tute magia, ĝi estas tiel proksima al magia kiel eble.
Simple dirite, kalcinado forigas ĉiujn efikojn de fizika streĉo sur la metalon. Ĉi tiu procezo varmigas la metalon ĝis streĉo-malpeziga aŭ rekristaliĝa temperaturo, tiel eliminante delokigojn. Depende de la specifa temperaturo kaj tempo uzataj en la kalcinada procezo, la procezo tiel restarigas iom aŭ ĉion el ĝia duktileco.
Kalcinado kaj kontrolita malvarmigo antaŭenigas grenkreskon. Ĉi tio estas utila se la celo estas redukti la fragilecon de la materialo, sed senbrida grenkresko povas tro moligi la metalon, igante ĝin neuzebla por ĝia celita uzo. Haltigi la kalcinadprocezon estas alia preskaŭ magia afero. Malvarmigado je la ĝusta temperaturo per la ĝusta sensoifiga agento en la ĝusta tempo rapide haltigas la procezon por akiri la reakirajn ecojn de la ŝtalo.
Ĉu ni forigu la specifon pri malmoleco? ne. Karakterizaĵoj pri malmoleco estas valoraj ĉefe kiel referencpunkto dum specifado de ŝtalaj tuboj. Utila mezuro, malmoleco estas unu el pluraj karakterizaĵoj, kiujn oni devus specifi dum mendado de tuba materialo kaj kontroli ĉe ricevo (kaj registri kun ĉiu sendo). Kiam inspektado de malmoleco estas la inspekta normo, ĝi devus havi taŭgajn skalvalorojn kaj kontrolajn intervalojn.
Tamen, ĝi ne estas vera testo por kvalifiki (akcepti aŭ malakcepti) materialon. Aldone al malmoleco, fabrikantoj devus foje testi sendaĵojn por determini aliajn koncernajn ecojn, kiel ekzemple MYS, UTS, aŭ minimuman plilongigon, depende de la apliko de la tubo.
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 fariĝis la unua revuo dediĉita al servado de la metaltuba industrio en 1990. Hodiaŭ, ĝi restas la sola publikaĵo en Nordameriko dediĉita al la industrio kaj fariĝis la plej fidinda fonto de informoj por tubprofesiuloj.
Nun kun plena aliro al la cifereca eldono de The FABRICATOR, facila aliro al valoraj industriaj rimedoj.
La cifereca eldono de The Tube & Pipe Journal nun estas plene alirebla, provizante facilan aliron al valoraj industriaj rimedoj.
Ĝuu plenan aliron al la cifereca eldono de STAMPING Journal, kiu provizas la plej novajn teknologiajn progresojn, plej bonajn praktikojn kaj industriajn novaĵojn por la merkato de metalstampado.
Ĝuu plenan aliron al la cifereca eldono de The Additive Report por lerni kiel aldona fabrikado povas esti uzata por plibonigi funkcian efikecon kaj pliigi profitojn.
Nun kun plena aliro al la cifereca eldono de The Fabricator en la hispana, facila aliro al valoraj industriaj rimedoj.