Hainbat proba-protokolok (Brinell, Rockwell, Vickers) probatzen ari den proiekturako berariazko prozedurak dituzte. Rockwell T proba egokia da horma arineko hodiak ikuskatzeko, hodia luzetara moztuz eta horma barne-diametrotik probatuz, kanpoko diametrotik baino.
Hodi bat eskatzea kontzesionario batera joan eta auto edo kamioi bat eskatzea bezalakoa da. Gaur egun, eskuragarri dauden aukera askok erosleei ibilgailua modu askotan pertsonalizatzeko aukera ematen diete: barneko eta kanpoko koloreak, barneko apaingarri paketeak, kanpoko estilo aukerak, potentzia-trenaren aukerak eta etxeko entretenimendu sistema baten ia lehiakidea den audio sistema. Aukera horiek guztiak kontuan hartuta, baliteke ibilgailu estandar eta apaingarririk gabeko batekin ez konformatzea.
Altzairuzko hodiak horixe dira, besterik gabe. Milaka aukera edo zehaztapen ditu. Dimentsioez gain, zehaztapenak propietate kimikoak eta hainbat propietate mekaniko zerrendatzen ditu, hala nola gutxieneko etekin-erresistentzia (MYS), azken trakzio-erresistentzia (UTS) eta hutsegitearen aurreko gutxieneko luzapena. Hala ere, industriako askok —ingeniariek, erosketa-agenteek eta fabrikatzaileek— industriako laburdura onartuak erabiltzen dituzte, "normal" soldatutako hodiak erabiltzea eskatzen dutenak eta ezaugarri bakarra zehazten dutenak: gogortasuna.
Saiatu auto bat ezaugarri bakar baten arabera eskatzen (“Transmisio automatikoa duen auto bat behar dut”) eta ez zara oso urrun iritsiko saltzaile batekin. Aukera asko dituen eskaera orria bete behar du. Hodia horixe da: aplikaziorako hodi egokia lortzeko, hodi fabrikatzaileak gogortasuna baino informazio gehiago behar du.
Nola bihurtzen da gogortasuna beste propietate mekaniko batzuen ordezko aitortu? Seguruenik hodi-ekoizle batekin hasi zen. Gogortasun-probak azkarrak, errazak eta ekipamendu nahiko merkea behar dutenez, hodi-saltzaileek gogortasun-probak erabiltzen dituzte bi hodi alderatzeko. Gogortasun-proba bat egiteko, hodi-zati leun bat eta proba-euskarri bat besterik ez dute behar.
Hodiaren gogortasuna UTS-rekin ondo korrelazionatzen da, eta, oro har, ehunekoak edo ehuneko-tarteak lagungarriak dira MYS kalkulatzeko, beraz, erraza da ikustea nola gogortasun-probak beste propietate batzuetarako ordezko egokia izan daitezkeen.
Gainera, beste probak nahiko konplexuak dira. Gogortasun-probak makina bakarrean minutu bat edo gehiago behar diren bitartean, MYS, UTS eta luzapen-probek laginaren prestaketa eta laborategiko ekipamendu handietan inbertsio handia behar dute. Alderatuz gero, hodi-errota baten operadore batek segundo batzuk behar ditu gogortasun-proba bat egiteko, eta orduak metalurgia-teknikari profesional batek trakzio-proba bat egiteko. Ez da zaila gogortasun-egiaztapena egitea.
Horrek ez du esan nahi hodi diseinatuen fabrikatzaileek gogortasun-probak erabiltzen ez dituztenik. Esan daiteke jende gehienak egiten duela, baina beren proba-ekipo guztietan neurgailuen errepikagarritasun eta erreproduzigarritasun ebaluazioak egiten dituztenez, ondo ezagutzen dituzte probaren mugak. Gehienek hodiaren gogortasuna ebaluatzea erabiltzen dute ekoizpen-prozesuaren barruan, baina ez dute erabiltzen hodiaren propietateak kuantifikatzeko. Hau gainditu/huts egin proba bat besterik ez da.
Zergatik jakin behar duzu MYS, UTS eta gutxieneko luzapenari buruz? Muntaketa prozesuan hodiak nola jokatuko duen adierazten dute.
MYS materialaren deformazio iraunkorra eragiten duen gutxieneko indarra da. Alanbre zuzen bat (beroki-pertxa bat bezala) apur bat tolesten saiatzen bazara eta presioa askatzen baduzu, bi gauza hauetako bat gertatuko da: bere jatorrizko egoerara itzuliko da (zuzen) edo tolestuta jarraituko du. Oraindik zuzen badago, ez duzu MYS gainditu. Oraindik tolestuta badago, gehiegi gainditu duzu.
Orain, erabili aliketak alanbrearen bi muturrak lotzeko. Alanbrea bi zatitan urratu badezakezu, bere UTS gainditu duzu. Tentsio handia jartzen diozu eta bi alanbre dituzu zure ahalegin gaingiharra erakusteko. Alanbrearen jatorrizko luzera 5 hazbetekoa bada, eta hausturaren ondorengo bi luzerek 6 hazbeteko batasuna badute, alanbrea hazbete bat edo % 20 luzatu da. Benetako luzapen-proba hausturaren puntutik 2 hazbeteko distantzian neurtzen da, baina tiraka - alanbrearen kontzeptuak UTS ilustratzen du.
Altzairuzko mikrofotografia laginak moztu, leundu eta grabatu behar dira soluzio azido samarra erabiliz (normalean azido nitrikoa eta alkohola (nitroetanola)) aleak ikusgai egon daitezen. 100x handitzea erabiltzen da normalean altzairuzko aleak ikuskatzeko eta aleen tamaina zehazteko.
Gogortasuna material batek inpaktuari nola erantzuten dion neurketa bat da. Imajinatu hodi zati labur bat masailezur zerratuak dituen tornu batean sartzen duzula eta tornua ixteko biratzen duzula. Hodia lautzeaz gain, tornuaren masailezurrek koskak ere uzten dituzte hodiaren gainazalean.
Horrela funtzionatzen du gogortasun-probak, baina ez da hain zakarra. Proba honek inpaktu-tamaina kontrolatua eta presio kontrolatua ditu. Indar hauek gainazala deformatzen dute, koska edo zulo bat sortuz. Koskaren tamainak edo sakonerak metalaren gogortasuna zehazten du.
Altzairua ebaluatzeko, gogortasun-proba ohikoenak Brinell, Vickers eta Rockwell dira. Bakoitzak bere eskala du, eta batzuek proba-metodo ugari dituzte, hala nola Rockwell A, B eta C. Altzairuzko hodien kasuan, ASTM A513 zehaztapenak Rockwell B proba aipatzen du (HRB edo RB bezala laburtua). Rockwell B probak 1⁄16 hazbeteko diametroko altzairuzko bola batek altzairuan duen sartzearen aldea neurtzen du, aurrekarga txiki baten eta 100 kgf-ko karga nagusi baten artean. Altzairu bigun estandarraren emaitza tipikoa HRB 60 da.
Materialen zientzialariek badakite gogortasuna linealki erlazionatuta dagoela UTSrekin. Beraz, gogortasun jakin batek UTS iragar dezake. Era berean, hodi fabrikatzaileek badakite MYS eta UTS erlazionatuta daudela. Soldatutako hodietan, MYS normalean UTSren % 70etik % 85era izaten da. Kopuru zehatza hodia egiteko prozesuaren araberakoa da. HRB 60-ren gogortasuna 60.000 libera hazbete karratuko (PSI) UTS batekin eta % 80ko MYS batekin, edo 48.000 PSI, korrelatzen da.
Fabrikazio orokorrean hodien zehaztapen ohikoena gogortasun maximoa da. Tamainaz gain, ingeniaria erresistentzia elektriko bidez soldatuta (ERW) dagoen hodi bat zehazteaz arduratu zen, lan-tarte on batean, eta horrek HRB 60ko gogortasun maximoa ager zezakeen osagaien marrazkian. Erabaki honek berak azken propietate mekaniko sorta bat dakar, gogortasuna bera barne.
Lehenik eta behin, HRB 60-ren gogortasunak ez digu askorik esaten. HRB 60 irakurketa zenbaki dimentsiogabea da. HRB 59-rekin ebaluatutako materiala HRB 60-rekin probatutako materiala baino bigunagoa da, eta HRB 61 HRB 60 baino gogorragoa da, baina zenbat? Ezin da bolumena (dezibeliotan neurtuta), momentua (libra-oinetan neurtuta), abiadura (denborarekiko distantzian neurtuta) edo UTS (hazbete karratuko liberatan neurtuta) bezala kuantifikatu. HRB 60 irakurketak ez digu ezer zehatzik esaten. Hau materialaren propietate bat da, baina ez propietate fisiko bat. Bigarrenik, gogortasun probak ez dira egokiak errepikagarritasunerako edo erreproduzigarritasunerako. Proba-lagin bateko bi kokapen ebaluatzeak, proba-kokapenak elkarrengandik gertu egon arren, askotan gogortasun-irakurketetan aldakuntza handia eragiten du. Arazo hau areagotzen du probaren izaerak. Posizio bat neurtu ondoren, ezin da bigarren aldiz neurtu emaitzak egiaztatzeko. Probaren errepikagarritasuna ez da posible.
Horrek ez du esan nahi gogortasun-probak egitea deserosoa denik. Izan ere, material baten UTSrako gida ona eskaintzen du, eta proba azkarra eta erraza da egiteko. Hala ere, hodiak zehazten, erosten eta fabrikatzen parte hartzen duten guztiek jakin beharko lukete zein diren proba-parametro gisa dituen mugak.
"Hodi normala" ez dagoenez ondo definituta, behar denean, hodi fabrikatzaileek ASTM A513: 1008 eta 1010 arauan definitutako bi altzairuzko hodi eta hodi motetara mugatzen dituzte. Beste hodi mota guztiak baztertu ondoren ere, bi hodi mota hauen propietate mekanikoei dagokienez aukerak zabalik daude. Izan ere, hodi mota hauek dute edozein motatako propietate mekaniko sorta zabalena.
Adibidez, hodi bat biguntzat hartzen da MYS baxua eta luzapena altua bada, eta horrek esan nahi du trakzioan, deformazioan eta erresistentzian errendimendu hobea duela gogortzat deskribatutako hodi batek baino, azken honek MYS nahiko altua eta luzapena nahiko baxua baitu. Hau antzekoa da alanbre bigunaren eta gogorraren arteko aldearekin, hala nola, beroki-esekigailuak eta zulagailuak.
Luzapena bera beste faktore bat da, eta horrek eragin handia du hodi-aplikazio kritikoetan. Luzapen handia duten hodiek tentsio-indarrak jasan ditzakete; luzapen txikia duten materialak hauskorragoak dira eta, beraz, nekearen ondoriozko akats katastrofikoetarako joera handiagoa dute. Hala ere, luzapena ez dago zuzenean lotuta gogortasunarekin (UTS), eta hori da gogortasunarekin zuzenean lotutako propietate mekaniko bakarra.
Zergatik aldatzen dira hainbeste hodien propietate mekanikoak? Lehenik eta behin, konposizio kimikoa desberdina da. Altzairua burdinaren eta karbonoaren eta beste aleazio garrantzitsu batzuen disoluzio solidoa da. Sinpletasunagatik, karbono ehunekoak bakarrik jorratuko ditugu hemen. Karbono atomoek burdin atomo batzuk ordezkatzen dituzte, altzairuaren kristal-egitura osatuz. ASTM 1008 lehen mailako kalitate osoa da, % 0tik % 0,10era bitarteko karbono edukia duena. Zero zenbaki oso berezia da, propietate bereziak sortzen dituena altzairuaren karbono edukia oso baxua denean. ASTM 1010ak % 0,08 eta % 0,13 arteko karbono edukia zehazten du. Desberdintasun hauek ez dirudite handiak, baina nahikoa handiak dira beste leku batzuetan aldea eragiteko.
Bigarrenik, altzairuzko hodia zazpi fabrikazio-prozesu ezberdinetan fabrikatu edo fabrikatu eta ondoren prozesatu daiteke. ASTM A513 ERW hodien ekoizpenari dagokionez zazpi mota zerrendatzen ditu:
Altzairuaren konposizio kimikoak eta hodiak fabrikatzeko urratsek ez badute eraginik altzairuaren gogortasunean, zer da? Galdera honi erantzuteak xehetasunak sakon aztertzea esan nahi du. Galdera honek beste bi galdera sortzen ditu: Zein xehetasun, eta zenbateraino?
Altzairua osatzen duten aleei buruzko xehetasunak dira lehen erantzuna. Altzairua altzairu-lantegi nagusi batean egiten denean, ez da bloke erraldoi batean hozten ezaugarri bakarrekoa. Altzairua hozten doan heinean, altzairuaren molekulak errepikatzen diren ereduetan (kristalak) antolatzen dira, elur-malutak nola sortzen diren antzera. Kristalak sortu ondoren, ale izeneko taldeetan biltzen dira. Hoztea aurrera doan heinean, aleak hazten eta xafla edo plaka osoan zehar eratzen dira. Aleek hazteari uzten diote azken altzairu molekulak aleek xurgatzen dituztenean. Hori guztia maila mikroskopikoan gertatzen da, altzairu-alearen batez besteko tamaina 64 µ edo 0,0025 hazbeteko zabalera baita gutxi gorabehera. Ale bakoitza hurrengoaren antzekoa den arren, ez dira berdinak. Tamaina, orientazioa eta karbono-edukiari dagokionez apur bat aldatzen dira. Aleen arteko interfazeari ale-muga deritzo. Altzairua huts egiten duenean, adibidez, nekearen ondoriozko pitzaduren ondorioz, ale-mugetan zehar huts egiteko joera du.
Zenbateraino begiratu behar duzu aleak ikusteko? 100x handitzea, edo 100x giza ikusmena, nahikoa da. Hala ere, tratatu gabeko altzairua 100 aldiz potentzia handiagoarekin begiratzeak ez du gauza handirik erakusten. Lagina leundu eta gainazala nitroetanol izeneko azido batekin (normalean azido nitrikoa eta alkohola) grabatuz prestatzen da.
Aleek eta haien barne-sareak dira altzairu batek haustura baino lehen jasan dezakeen inpaktu-erresistentzia, MYS, UTS eta luzapena zehazten dutenak.
Altzairua egiteko urratsek, hala nola banda beroan eta hotzean laminatzeak, tentsioa aplikatzen diote alearen egiturari; forma behin betiko aldatzen badute, horrek esan nahi du tentsioak alea deformatzen duela. Beste prozesatze-urrats batzuek, hala nola altzairua bobinetan biltzea, askatzea eta altzairu-aleak hodi-errota baten bidez deformatzea (hodia eratzeko eta neurtzeko). Hodia mandrinaren gainean hotzean tiratzeak ere presioa egiten dio materialari, baita fabrikazio-urratsek ere, hala nola muturren formaketa eta tolestura. Alearen egituraren aldaketei dislokazioak deitzen zaie.
Goiko urratsek altzairuaren harikortasuna agortzen dute, hau da, trakzio-tentsioa (irekitze-tentsioa) jasateko duen gaitasuna. Altzairua hauskor bihurtzen da, eta horrek esan nahi du hausteko aukera gehiago dagoela lanean jarraitzen baduzu. Luzapena harikortasunaren osagai bat da (konprimagarritasuna beste bat). Garrantzitsua da ulertzea haustura gehienetan trakzio-tentsioan gertatzen dela, ez konpresioan. Altzairua oso erresistentea da trakzio-tentsioarekiko, luzapen-ahalmen nahiko handia duelako. Hala ere, altzairua erraz deformatzen da konpresio-tentsioaren pean - harikorra da - eta hori abantaila bat da.
Hormigoiak konpresio-erresistentzia handia du, baina harikortasun txikia hormigoiarekin alderatuta. Propietate hauek altzairuaren aurkakoak dira. Horregatik, errepideetarako, eraikinetarako eta espaloietarako erabiltzen den hormigoia askotan armaduraz hornitzen da. Emaitza bi materialen erresistentzia duen produktua da: tentsiopean, altzairua sendoa da, eta presiopean, hormigoia.
Hotzean lantzean, altzairuaren harikortasuna gutxitu ahala, gogortasuna handitu egiten da. Beste era batera esanda, gogortu egingo da. Egoeraren arabera, hau abantaila bat izan daiteke; hala ere, desabantaila bat izan daiteke, gogortasuna hauskortasunarekin parekatzen baita. Hau da, altzairua gogorragoa bihurtzen den heinean, elastikotasun gutxiagokoa bihurtzen da; beraz, hausteko aukera gehiago dago.
Beste era batera esanda, prozesu-urrats bakoitzak hodiaren harikortasunaren zati bat kontsumitzen du. Piezak lan egiten duen heinean gogorragoa bihurtzen da, eta gogorregia bada, funtsean alferrikakoa da. Gogortasuna hauskortasuna da, eta hodi hauskor batek huts egiteko aukera gehiago du erabiltzen denean.
Kasu honetan, fabrikatzaileak aukerarik ba al du? Laburbilduz, bai. Aukera hori errekuntza da, eta guztiz magikoa ez den arren, magiaren oso antzekoa da.
Hitz gutxitan esanda, errekuntzak metalaren gaineko tentsio fisikoaren efektu guztiak kentzen ditu. Prozesu honek metala tentsioa arintzeko edo birkristaltzeko tenperaturara berotzen du, eta horrela dislokazioak ezabatzen ditu. Errekuntza-prozesuan erabilitako tenperatura eta denbora espezifikoaren arabera, prozesuak bere harikortasunaren zati bat edo guztia berreskuratzen du.
Erreketa eta hozte kontrolatuak alearen hazkundea sustatzen dute. Hori onuragarria da helburua materialaren hauskortasuna murriztea bada, baina kontrolatu gabeko alearen hazkundeak metala gehiegi bigundu dezake, bere helbururako erabilezin bihurtuz. Erreketa prozesua gelditzea ia gauza magikoa da. Tenperatura egokian eta une egokian hozteak, hozte-agente egokiarekin, prozesua azkar gelditzen du altzairuaren berreskuratze-propietateak lortzeko.
Gogortasunaren zehaztapena kendu beharko genuke? ez. Gogortasunaren ezaugarriak batez ere erreferentzia puntu gisa balio dute altzairuzko hodiak zehaztean. Neurri erabilgarria da gogortasuna, hodi-materiala eskatzerakoan zehaztu eta jasotzean egiaztatu behar diren hainbat ezaugarrietako bat da (eta bidalketa bakoitzarekin erregistratu behar da). Gogortasunaren ikuskapena ikuskapen-araua denean, eskala-balio eta kontrol-tarte egokiak izan behar ditu.
Hala ere, ez da materiala sailkatzeko (onartzeko edo baztertzeko) benetako proba bat. Gogortasunaz gain, fabrikatzaileek noizean behin bidalketak probatu beharko lituzkete beste propietate garrantzitsu batzuk zehazteko, hala nola MYS, UTS edo gutxieneko luzapena, hodiaren aplikazioaren arabera.
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 metalezko hodien industriari eskainitako lehen aldizkaria bihurtu zen 1990ean. Gaur egun, Ipar Amerikako industriari eskainitako argitalpen bakarra da eta hodien profesionalentzako informazio iturri fidagarriena bihurtu da.
Orain, The FABRICATOR aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoa duzula, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza.
The Tube & Pipe Journal aldizkariaren edizio digitala guztiz eskuragarri dago orain, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza eskainiz.
Gozatu STAMPING Journal aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoaz, metal estanpazio merkaturako azken aurrerapen teknologikoak, jardunbide egokienak eta industriako berriak eskaintzen dituena.
Gozatu The Additive Report aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoa, gehigarrizko fabrikazioa nola erabil daitekeen eragiketa-eraginkortasuna hobetzeko eta irabaziak handitzeko ikasteko.
Orain, The Fabricator aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoa duzula, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza.