Rupa-rupa protokol tés (Brinell, Rockwell, Vickers) gaduh prosedur khusus pikeun proyék anu diuji. Tés Rockwell T cocog pikeun mariksa tabung témbok hampang ku cara motong tabung sapanjang sareng nguji témbok tina diaméter jero tinimbang diaméter luar.
Mesen ban mobil téh siga indit ka dealer mobil terus mesen mobil atawa treuk. Kiwari, loba pilihan anu aya ngamungkinkeun nu meuli pikeun ngaropea kandaraan ku rupa-rupa cara — warna interior jeung eksterior, pakét trim interior, pilihan gaya eksterior, pilihan powertrain, jeung sistem audio anu ampir bisa nandingan sistem hiburan imah. Kalayan sadaya pilihan ieu, anjeun panginten moal wareg ku kandaraan standar anu teu aya embel-embelna.
Pipa baja téh kitu waé. Pipa ieu mibanda rébuan pilihan atawa spésifikasi. Salian ti diménsi, spésifikasi ieu ngadaptar sipat kimiawi jeung sababaraha sipat mékanis saperti kakuatan luluh minimum (MYS), kakuatan tarik pamungkas (UTS), jeung elongasi minimum samemeh kagagalan. Sanajan kitu, loba di industri ieu—insinyur, agén pameseran, jeung pabrik—nganggo singgetan industri anu ditarima anu merlukeun panggunaan pipa las "normal" jeung ngan nangtukeun hiji ciri: karasa.
Cobi mesen mobil dumasar kana hiji ciri ("Abdi peryogi mobil nganggo transmisi otomatis") sareng anjeun moal jauh teuing sareng salesman. Anjeunna kedah ngeusian formulir pesenan kalayan seueur pilihan. Pipa ngan ukur kitu - pikeun kéngingkeun pipa anu pas pikeun aplikasi éta, produsén pipa peryogi langkung seueur inpormasi tibatan ngan ukur karasa.
Kumaha karasa jadi gaganti anu dipikawanoh pikeun sipat mékanis anu sanés? Éta sigana dimimitian ku produsén pipa. Kusabab uji karasa gancang, gampang, sareng meryogikeun alat anu relatif murah, penjual tabung sering nganggo uji karasa pikeun ngabandingkeun dua tabung. Pikeun ngalaksanakeun uji karasa, anu diperyogikeun nyaéta pipa anu rata sareng tempat uji.
Karasa tabung aya hubunganana sareng UTS, sareng salaku aturan umum, persentase atanapi rentang persentase ngabantosan dina ngira-ngira MYS, janten gampang pikeun ningali kumaha uji karasa tiasa janten proksi anu cocog pikeun sipat-sipat sanés.
Ogé, tés-tés sanésna kawilang rumit. Sanaos uji karasa ngan ukur peryogi samenit atanapi langkung dina hiji mesin, MYS, UTS sareng uji elongasi meryogikeun persiapan sampel sareng investasi anu signifikan dina alat laboratorium anu ageung. Salaku babandingan, operator pabrik tabung peryogi sababaraha detik pikeun ngalaksanakeun tés karasa sareng sababaraha jam pikeun teknisi metalurgi profésional pikeun ngalaksanakeun tés tarik. Henteu hésé pikeun ngalaksanakeun pamariksaan karasa.
Ieu lain hartina produsén pipa anu direkayasa henteu nganggo uji karasa. Bisa disebutkeun yén kalolobaan jalma ngalakukeun éta, tapi kusabab aranjeunna ngalakukeun penilaian repeatabilitas sareng reprodusibilitas dina sadaya alat uji na, aranjeunna sadar kana watesan tés éta. Kaseueuran nganggo penilaian karasa tabung salaku bagian tina prosés produksi, tapi aranjeunna henteu nganggo éta pikeun ngitung sipat tabung. Ieu ngan ukur tés lulus/gagal.
Naha anjeun kedah terang ngeunaan MYS, UTS sareng elongasi minimum? Éta nunjukkeun kumaha tabung bakal kalakuanana nalika dirakit.
MYS nyaéta gaya minimum anu nyababkeun deformasi permanén tina bahan. Upami anjeun nyobian ngabengkokkeun kawat lempeng (sapertos gantungan baju) sakedik sareng ngaleupaskeun tekanan, salah sahiji tina dua hal anu bakal kajadian: éta bakal balik deui ka kaayaan aslina (lempeng) atanapi bakal tetep bengkok. Upami masih lempeng, anjeun teu acan ngalangkungan MYS. Upami masih bengkok, anjeun parantos ngaleuwihan éta.
Ayeuna, anggo tang pikeun ngajepit dua tungtung kawat. Upami anjeun tiasa nyabut kawat janten dua bagian, anjeun parantos ngalangkungan UTS-na. Anjeun masihan seueur tegangan kana éta sareng anjeun gaduh dua kawat pikeun nunjukkeun usaha super anjeun. Upami panjang kawat aslina nyaéta 5 inci, sareng dua panjang saatos kagagalan ditambah dugi ka 6 inci, kawat éta diulur 1 inci, atanapi 20%. Tés elongasi anu saleresna diukur dina jarak 2 inci tina titik kagagalan, tapi naon waé - konsép kawat tarik ngagambarkeun UTS.
Sampel fotomikrograf baja kedah dipotong, dipoles, sareng diukir nganggo larutan anu rada asam (biasana asam nitrat sareng alkohol (nitroetanol)) supados butiranna katingali. Pembesaran 100x umumna dianggo pikeun mariksa butiran baja sareng nangtukeun ukuran butiran.
Karasa nyaéta tés kumaha hiji bahan ngaréspon kana dampak. Bayangkeun anjeun ngasupkeun pipa pondok kana ragum anu rahangna bergerigi teras muterkeun ragumna pikeun nutup. Salian ti ngaratakeun tabung, rahang ragum ogé ninggalkeun lekukan dina beungeut tabung.
Kitu carana uji karasa jalanna, tapi teu kasar teuing. Uji ieu mibanda ukuran dampak anu dikontrol sareng tekanan anu dikontrol. Gaya-gaya ieu ngarobih bentuk permukaan, nyiptakeun lekukan atanapi indentasi. Ukuran atanapi jerona lekukan nangtukeun karasa logam.
Pikeun meunteun baja, tés karasa anu umum nyaéta Brinell, Vickers, sareng Rockwell. Masing-masing gaduh skala nyalira, sareng sababaraha gaduh sababaraha metode tés, sapertos Rockwell A, B, sareng C. Pikeun pipa baja, Spésifikasi ASTM A513 ngarujuk kana tés Rockwell B (disingkat HRB atanapi RB). Tés Rockwell B ngukur bédana dina penetrasi baja ku bal baja diaméter 1⁄16 inci antara beban awal leutik sareng beban primér 100 kgf. Hasil has pikeun baja hampang standar nyaéta HRB 60.
Élmuwan bahan terang yén karasa sacara linier aya hubunganana sareng UTS. Ku kituna, karasa anu dipasihkeun tiasa ngaduga UTS. Kitu ogé, produsén tabung terang yén MYS sareng UTS aya hubunganana. Pikeun pipa anu dilas, MYS biasana 70% dugi ka 85% tina UTS. Jumlah anu pasti gumantung kana prosés ngadamel tabung. Karasa HRB 60 aya hubunganana sareng UTS 60.000 pon per inci pasagi (PSI) sareng MYS 80%, atanapi 48.000 PSI.
Spésifikasi pipa anu paling umum dina manufaktur umum nyaéta karasa maksimum. Salian ti ukuran, insinyur éta museur kana nangtukeun pipa résistansi listrik anu dilas (ERW) dina rentang kerja anu saé, anu tiasa nyababkeun karasa maksimum kamungkinan HRB 60 dina gambar komponén. Kaputusan ieu nyalira ngarah kana rupa-rupa sipat mékanis ahir, kalebet karasa sorangan.
Kahiji, karasa HRB 60 teu pati méré nyaho ka urang. Bacaan HRB 60 nyaéta angka tanpa dimensi. Bahan anu dievaluasi ku HRB 59 leuwih lemes tibatan bahan anu diuji ku HRB 60, sareng HRB 61 leuwih teuas tibatan HRB 60, tapi sabaraha? Éta teu tiasa diukur sapertos volume (diukur dina desibel), torsi (diukur dina pound-feet), kecepatan (diukur dina jarak relatif ka waktos), atanapi UTS (diukur dina pon per inci pasagi). Maca HRB 60 teu méré nyaho ka urang nanaon anu spésifik. Ieu mangrupikeun sipat bahan, tapi sanés sipat fisik. Kadua, uji karasa teu cocog pikeun pangulangan atanapi réproduksibilitas. Ngaevaluasi dua lokasi dina spésimén tés, sanaos lokasi tés caket silih, sering nyababkeun variasi anu ageung dina bacaan karasa. Anu ngahijikeun masalah ieu nyaéta sifat tés. Saatos posisi diukur, éta teu tiasa diukur kadua kalina pikeun mastikeun hasilna. Pangulangan tés teu mungkin.
Ieu lain hartina uji karasa téh teu merenah. Kanyataanna, éta nyadiakeun pituduh anu saé pikeun UTS hiji bahan, sarta éta tés anu gancang sarta gampang dilakukeun. Nanging, sadayana anu kalibet dina nangtukeun, mésér, sareng ngadamel tabung kedah sadar kana watesanana salaku parameter tés.
Kusabab pipa "normal" teu acan ditetepkeun kalawan jelas, nalika diperyogikeun, pabrik pipa sering ngawatesan kana dua pipa baja sareng jinis pipa anu paling umum dianggo anu ditetepkeun dina ASTM A513: 1008 sareng 1010. Bahkan saatos ngaleungitkeun sadaya jinis tabung anu sanés, kamungkinan dina hal sipat mékanis tina dua jinis tabung ieu masih kabuka lega. Nyatana, jinis tabung ieu gaduh rentang sipat mékanis anu paling lega tibatan naon waé jinisna.
Contona, tabung digambarkeun lemes upami MYS handap sareng elongasi luhur, anu hartosna éta langkung saé dina tarik, defleksi sareng set tibatan tabung anu digambarkeun teuas, anu gaduh MYS anu relatif luhur sareng elongasi anu relatif handap. Ieu sami sareng bédana antara kawat lemes sareng teuas, sapertos gantungan jas sareng bor.
Elongasi sorangan mangrupikeun faktor sanés anu gaduh dampak anu signifikan kana aplikasi pipa kritis. Tabung kalayan elongasi anu luhur tiasa nahan gaya tarik; bahan kalayan elongasi anu handap langkung rapuh sareng ku kituna langkung rentan ka kagagalan tipe kacapean anu parah. Nanging, elongasi henteu langsung aya hubunganana sareng UTS, anu mangrupikeun hiji-hijina sipat mékanis anu langsung aya hubunganana sareng karasa.
Naha sipat mékanis tabungna rupa-rupa pisan? Mimitina, komposisi kimiana béda. Baja nyaéta larutan padet beusi sareng karbon sareng paduan penting anu sanés. Pikeun kasederhanaan, urang ngan ukur bakal ngabahas persentase karbon di dieu. Atom karbon ngaganti sababaraha atom beusi, ngabentuk struktur kristal baja. ASTM 1008 mangrupikeun kelas primér anu ngawengku sadayana kalayan eusi karbon 0% dugi ka 0,10%. Nol nyaéta angka anu khusus pisan anu ngahasilkeun sipat unik nalika eusi karbon dina baja ultra-rendah. ASTM 1010 netepkeun eusi karbon antara 0,08% sareng 0,13%. Béda ieu sigana henteu ageung, tapi cukup ageung pikeun ngadamel bédana ageung di tempat sanés.
Kadua, pipa baja tiasa didamel atanapi didamel teras diprosés dina tujuh prosés manufaktur anu béda. ASTM A513 anu aya hubunganana sareng produksi pipa ERW ngadaptar tujuh jinis:
Upami komposisi kimia baja sareng léngkah-léngkah manufaktur tabung teu aya pangaruhna kana karasana baja, naon pangaruhna? Ngajawab patarosan ieu hartosna nalungtik sacara saksama detilna. Patarosan ieu nimbulkeun dua patarosan deui: Detil naon, sareng sabaraha caketna?
Rincian ngeunaan butir-butir anu ngawangun baja mangrupikeun jawaban anu munggaran. Nalika baja didamel di pabrik baja primér, éta henteu niiskeun janten blok ageung kalayan hiji fitur. Nalika baja niiskeun, molekul baja ngatur dina pola anu diulang (kristal), sami sareng kumaha kepingan salju kabentuk. Saatos kristal kabentuk, aranjeunna ngahiji kana kelompok anu disebut butir. Nalika pendinginan maju, butir-butir tumuwuh sareng kabentuk di sapanjang lambaran atanapi pelat. Séréal eureun tumuwuh nalika molekul baja terakhir diserep ku butir-butir. Sadayana ieu kajantenan dina tingkat mikroskopis sabab ukuran rata-rata butir baja sakitar 64 µ atanapi 0,0025 inci lébarna. Sanaos unggal butir sami sareng anu salajengna, éta henteu sami. Aranjeunna rada bénten dina ukuran, orientasi sareng eusi karbon. Antarbeungeut antara butir disebut wates butir. Nalika baja gagal, contona kusabab retakan kacapean, éta condong gagal sapanjang wates butir.
Sabaraha jauh anjeun kedah ningali pikeun ningali butiran anu tiasa dibédakeun? Pembesaran 100x, atanapi paningal manusa 100x, parantos cekap. Nanging, ngan ukur ningali baja anu henteu diolah dina kakuatan 100 kali henteu ngungkabkeun seueur hal. Sampel disiapkeun ku cara ngagosok sampel sareng ngetsa permukaan ku asam (biasana asam nitrat sareng alkohol) anu disebut etchant nitroethanol.
Butir-butir jeung kisi-kisi internalna anu nangtukeun kakuatan impak, MYS, UTS, jeung elongasi anu bisa ditahan ku baja sateuacan runtuh.
Léngkah-léngkah nyieun baja, sapertos ngagulung strip panas sareng tiis, nerapkeun tegangan kana struktur butir; upami bentukna robih permanén, ieu hartosna tegangan ngarobih bentuk butir. Léngkah-léngkah pamrosésan anu sanés, sapertos ngagulung baja kana gulungan, muka gulunganna, sareng ngarobih bentuk butir baja ngalangkungan pabrik tabung (pikeun ngabentuk sareng ngukur tabung). Ngagambar tabung dina mandrel ku cara tiis ogé masihan tekanan kana bahan, sapertos léngkah-léngkah manufaktur sapertos ngabentuk tungtung sareng ngabengkokkeun. Parobihan dina struktur butir disebut dislokasi.
Léngkah-léngkah di luhur ngurangan daktilitas baja, nyaéta kamampuanana pikeun nahan tegangan tarik (tarik-buka). Baja jadi rapuh, anu hartosna langkung gampang pegat upami anjeun teras-terasan damel. Elongasi mangrupikeun salah sahiji komponén daktilitas (komprésibilitas mangrupikeun komponén anu sanés). Penting pikeun ngartos yén kagagalan paling sering kajantenan nalika tegangan tarik, sanés komprési. Baja tahan pisan kana tegangan tarik kusabab kapasitas elongasi anu kawilang luhur. Nanging, baja gampang robah bentuk dina tegangan komprési - éta ulet - anu mangrupikeun kaunggulan.
Beton mibanda kakuatan komprési anu luhur tapi daktilitas anu handap dibandingkeun sareng beton. Sipat-sipat ieu sabalikna ti baja. Éta sababna beton anu dianggo pikeun jalan, gedong, sareng trotoar sering dipasangan ku rebar. Hasilna nyaéta produk anu mibanda kakuatan dua bahan: dina tegangan, baja kuat, sareng dina tekenan, beton.
Salila pengerjaan tiis, nalika daktilitas baja nurun, karasana ningkat. Kalayan kecap sanésna, éta bakal jadi teuas. Gumantung kana kaayaanana, ieu tiasa janten kauntungan; kumaha oge, éta tiasa janten karugian sabab karasana disaruakeun sareng gampang rapuh. Nyaéta, nalika baja janten langkung teuas, éta janten kirang elastis; ku kituna, éta langkung gampang gagal.
Ku kituna, unggal léngkah prosés ngonsumsi sabagian daktilitas pipa. Beuki hésé nalika bagianna dianggo, sareng upami teuas teuing éta dasarna teu aya gunana. Karasa nyaéta gampang rapuh, sareng tabung anu rapuh kamungkinan bakal gagal nalika dianggo.
Naha produsénna gaduh pilihan dina hal ieu? Singkatna, enya. Pilihan éta nyaéta annealing, sareng sanaos henteu pati magis, éta ampir-ampiran magis sakumaha anu anjeun tiasa kéngingkeun.
Dina istilah awam, annealing ngaleungitkeun sadaya pangaruh setrés fisik kana logam. Prosés ieu manaskeun logam kana suhu anu ngirangan setrés atanapi rekristalisasi, sahingga ngaleungitkeun dislokasi. Gumantung kana suhu sareng waktos khusus anu dianggo dina prosés annealing, prosés ieu mulangkeun sababaraha atanapi sadaya daktilitasna.
Pangerasan sareng pendinginan anu dikontrol ningkatkeun kamekaran butir. Ieu mangpaat upami tujuanana nyaéta pikeun ngirangan kerapuhan bahan, tapi kamekaran butir anu teu dikontrol tiasa ngalemeskeun logam teuing, ngajantenkeun éta teu tiasa dianggo pikeun panggunaan anu dimaksud. Ngeureunkeun prosés pangerasan mangrupikeun hal anu ampir magis. Pangerasan dina suhu anu pas sareng agén pangerasan anu pas dina waktos anu pas ngeureunkeun prosés gancang pikeun kéngingkeun sipat pamulihan baja.
Naha urang kedah miceun spésifikasi karasa? henteu. Karakteristik karasa penting pisan salaku titik rujukan nalika nangtukeun pipa baja. Ukuran anu mangpaat, karasa mangrupikeun salah sahiji tina sababaraha karakteristik anu kedah ditangtukeun nalika mesen bahan tubular sareng dipariksa nalika ditampi (sareng kedah dirékam sareng unggal kiriman). Nalika pamariksaan karasa mangrupikeun standar pamariksaan, éta kedah ngagaduhan nilai skala sareng rentang kontrol anu pas.
Nanging, éta sanés tés anu leres pikeun ngakualifikasi (nampi atanapi nolak) bahan. Salian ti karasa, pabrik kedah nguji kiriman pikeun nangtukeun sipat-sipat anu sanés, sapertos MYS, UTS, atanapi elongasi minimum, gumantung kana aplikasi tabung.
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 janten majalah munggaran anu dikhususkeun pikeun ngalayanan industri pipa logam dina taun 1990. Ayeuna, éta tetep hiji-hijina publikasi di Amérika Kalér anu dikhususkeun pikeun industri ieu sareng parantos janten sumber inpormasi anu paling dipercaya pikeun para profesional pipa.
Ayeuna kalayan aksés lengkep kana édisi digital The FABRICATOR, aksés gampang kana sumber daya industri anu berharga.
Édisi digital The Tube & Pipe Journal ayeuna tiasa diaksés sapinuhna, nyayogikeun aksés anu gampang kana sumber daya industri anu berharga.
Ngarasakeun aksés lengkep kana édisi digital STAMPING Journal, anu nyayogikeun kamajuan téknologi panganyarna, prakték pangsaéna, sareng warta industri pikeun pasar stamping logam.
Ngarasakeun aksés lengkep kana édisi digital The Additive Report pikeun diajar kumaha manufaktur aditif tiasa dianggo pikeun ningkatkeun efisiensi operasional sareng ningkatkeun kauntungan.
Ayeuna kalayan aksés lengkep kana édisi digital The Fabricator en Español, aksés gampang kana sumber daya industri anu berharga.